WO2016020494A1 - Supporting elements of a supporting structure, corresponding connection elements, and devices and methods for producing same - Google Patents

Supporting elements of a supporting structure, corresponding connection elements, and devices and methods for producing same Download PDF

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WO2016020494A1
WO2016020494A1 PCT/EP2015/068195 EP2015068195W WO2016020494A1 WO 2016020494 A1 WO2016020494 A1 WO 2016020494A1 EP 2015068195 W EP2015068195 W EP 2015068195W WO 2016020494 A1 WO2016020494 A1 WO 2016020494A1
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supporting
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PCT/EP2015/068195
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Christoph Grevener
Petra Lawrence
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EcoEnterprises GmbH
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Definitions

  • the invention relates to supporting elements of a supporting structure according to claims 1 to 8, and the associated connecting elements according to claims 9 to 21.
  • the invention also relates to devices and methods according to claims 22 to 38 for the manufacture of the supporting elements.
  • the present invention relates to supporting elements and connecting elements, i. H. Components of stationary and moving load-bearing, mechanical structures, in particular large structures, which can be realized in lightweight construction.
  • structures is used as a synonym for load-bearing structures, since structures the largest Represent application potential.
  • At least parts of this invention are also transferable to other supporting structures, such as railcar chassis, truck frame, aircraft wings, etc. Such applications should not be excluded by this terminology.
  • Load-bearing mechanical structures have the task in the art of absorbing loads, in particular individual loads from tensile and / or compressive forces, surface loads, as well as bending and / or torsional moments. Loads can be uniform or variable, ie static or dynamic. The designer must design a load-bearing structure so that the applied loads will endure without breakage during the given service life. In this invention, it is primarily about increasing the fatigue strength of dynamically stressed structures.
  • the supporting elements are designed, manufactured and connected in a special way. Supporting elements in the context of this invention are rod elements, beam elements, pipe elements, and shell elements. Bar elements can absorb tensile or compressive forces.
  • Fatigue in material technology is a material failure under varying or oscillating load. Under the influence of tensile stresses, cracks form, which eventually lead to breakage as the growth proceeds and limit the component life. Load-bearing structures should therefore be designed so that no fatigue failure occurs during their service life.
  • the stresses sustained by a component permanently under oscillating load are generally lower for all materials than the stresses that are endured under static stress.
  • the connection is based on material-specific Wöhler curves. Steel materials with cubic body centered lattice show a pronounced fatigue strength above a limit number of cycles of 10 ⁇ 6 (1 million) load cycles. Aluminum with cubic face-centered lattice has no pronounced fatigue behavior.
  • Fatigue strength is therefore assumed to be above an application-dependent limiting cycle number of 10 ⁇ 7 or 10 ⁇ 8 load cycles, at which the Wöhler curve drops only slowly.
  • Magnesium alloys show a fatigue behavior which is intermediate between that of steels and most of the aluminum alloys, ie the decrease of the Wöhler curve of magnesium alloys is so low that one can speak of pronounced fatigue strength.
  • magnesium alloys due to their very high costs, magnesium alloys have little significance in structural engineering, so that this group of materials will not be discussed explicitly below. However, the principles of this invention are also applicable to this group of materials.
  • the stresses that components can endure depend not only on the material, but also on the manufacturing process, the design and the type of load (medium tension in the tensile or compressive area).
  • the connection technology plays a decisive role, since, for example, screw holes and welded joints always cause a notch effect.
  • residual tensile stresses form during the solidification of the melt.
  • structure changes and ductility losses occur which, in combination with the residual stresses, lead to a reduction of the dynamic strength.
  • the present invention is based on the problem that, in structures subject to high fatigue strength, the static strength potential, in particular of high and ultrahigh-strength materials, depending on the manufacturing process, design and type of stress (tensile, pressure, corrosion, etc.), is not optimally utilized in many cases can be.
  • the fatigue strength which is significantly lower than that of static strength, determines the dimensions.
  • the fatigue strength of high- and high-strength materials does not increase proportionally to the yield strength. The disproportionate gain in static strength can therefore not be exploited under heavy fatigue loading.
  • the present invention is also based on the problem that long, slender axial pressure or bending-stressed shell structures are sensitive to beeping.
  • the sheet metal shells used must be locally reinforced by so-called Beulsteifen. This is usually done by welding and deteriorates the notch class or leads to correspondingly higher costs and component weights. In order not to compromise the notch class and keep costs low, new manufacturing processes are required.
  • a flexible adaptation of load-bearing elements to the applied loads is desirable.
  • the load can change in the longitudinal direction of the load-bearing element, for example when several different individual loads and / or bending moments act.
  • a simple example is the cantilevered cantilever beam.
  • a force at the free end generates a bending moment load via the lever arm, which steadily increases towards the clamping point.
  • cantilever beams with a constant cross-section have the disadvantage that the material is not optimally utilized optimally in places with a lower bending moment load.
  • beam and frame structures therefore an approximation of the cross section is often made to the stress profile.
  • cross-section adaptation or coving bearing elements can be used for the largest carrier area a statically adjusted, smaller profile cross-section and thereby material can be saved.
  • variable section load bearing element is a double T-shaped support beam with non-parallel flanges.
  • Such wide flange with non-parallel flanges are currently produced only by welding together individual sheets.
  • the joints result in a downgrade of the notch class and lower fatigue strength over standard wide flange beams.
  • Standardized wide flange beams are manufactured seamlessly by hot rolling. This allows the current best notch class 160.
  • only parallel flanges can be produced.
  • the fatigue strength-bearing elements, as well as supporting structures made therefrom, thus stands in the foreground of the following statements.
  • the object of this invention is to provide lighter, stiffer and fatigue-resistant support elements with variable cross-sections, as well as fatigue-resistant fasteners for the construction of large dynamically loaded structures. This object is achieved by the features specified in claim 1.
  • Advantageous embodiments of the supporting elements, as well as the connecting elements are the subject of the dependent claims 2 to 21.
  • Lightweight and rigid structures can be achieved by using low density, high strength metallic lightweight materials combined with optimal mass distribution.
  • Preferred lightweight materials in this invention are, according to the prevalence and the state of the art in structural engineering, especially high and very high strength structural steels S460 to S1300 with yield strengths of 460MPa to 1300MPa and higher.
  • Standard-strength steel grades with yield strengths below 460 MPa for example the classic structural steels S235 and S355, are likewise the subject of this invention, since the features according to the invention can also be used to advantage in these steels.
  • high-strength alloys with strengths of up to approx. 700 MPa and higher are of particular interest.
  • These are the formable, hardenable aluminum wrought alloys of group 7000, such as the aluminum-zinc alloy 7068.
  • group 7000 such as the aluminum-zinc alloy 7068.
  • at least individual features of this invention by a person skilled in the art on magnesium alloys, as well as composites of sheet metal and plastic or sheet metal and metal foam transfer. Due to the complexity, however, it is not possible to address the sometimes very specific features of these materials in the context of this invention. However, the stress on individual features for these materials is basically intended. In order to To use the strength of these materials to the advantage of lightweight construction under dynamic load, the fatigue strength must be raised to a higher level. This essential aspect of the invention will be discussed in detail later.
  • the global buckling resistance of structures is dominated by the dimensioning of the load-bearing cross-sections.
  • the task of the structural engineer is to find the best compromise with regard to the cross-sectional external dimensions (height and width or diameter) and wall thickness.
  • the task may be, for example, to optimize the diameter and wall thickness of a supporting steel tube in shell construction.
  • Small external cross-sectional dimensions in connection with large wall thicknesses are problematic in the shaping, in particular in a bending deformation, since high forming forces are necessary.
  • Cross-sectional enlargements allow smaller wall thicknesses and, for the same rigidity, lower component weights, but can make it difficult to transport the components when certain dimensions are exceeded.
  • stiffening beads can be used. Beading is easier to produce, for example, by folding, but are not as universally applicable as ribs.
  • Ribs are often used to stiffen cast components. The ribs can be molded into the mold as a cavity and thus seamlessly integrated into the component during casting. Ribs are in metal shells only in welded form prior art. But welded ribs are with one unfavorable notch class connected. In order to achieve the best possible notch class 160, methods and devices for producing the ribs in the rolling mill are proposed in the context of this invention. The production takes place as part of a hot forming above the recrystallization temperature on special profile rolling mills.
  • Devices and methods of this profile rolling mills are designed so that not only the known support profiles (T-beam, double T-beam, U-profiles, etc.) can be manufactured with a constant cross section, but also the bearing elements according to the invention with integrated ribs, hereinafter also called shell support elements or sheets with integrated ribs.
  • the ribs are longitudinally, i. arranged in the rolling direction of the sheets and may have constant or variable distance from each other. Sheets with two parallel or wedge-shaped ribs constitute the preferred embodiment. This embodiment can be produced inexpensively.
  • Embodiments with more than two ribs are therefore also the subject of this invention.
  • the apparatuses and methods according to the invention and the arrangement of the apparatuses in the rolling mill are designed in such a way that the production of supporting elements with more than two ribs is possible.
  • the devices and methods of the rolling mills according to the invention are also designed so that not only profiles with constant cross sections, but also with load-adapted, variable cross sections can be produced thereon.
  • the concepts according to the invention form the basis for a fully flexible rolling mill for the production of customized solutions. All structural components produced on the profile rolling mills are characterized by their high static and dynamic material strengths. For this purpose, the profiles are rolled above the recrystallization temperature and annealed or post-treated at the end of the profile rolling mill.
  • the limiting voltage ratio R sets itself off the ratio of the lower to the upper tension of a swinging game together.
  • the load can alternatively be described via the medium voltage.
  • the medium voltage corresponds to a static bias, which shifts the oscillatory play by a fixed positive or negative voltage amount.
  • the present invention for structural elements of steel and other metallic materials is different from these prestressing concepts. Not the static relief is in the foreground, but the development of strength potentials in the area of fatigue.
  • the high static yield strength of metallic materials can often not be used in structures in which the comparatively low fatigue strength determines the design. In order to exploit the yield strength, the fatigue strength must be increased.
  • the prestressing is to be used to increase the fatigue strength, in particular of steel and aluminum structures.
  • the bias voltage is used according to claim 1 mainly for targeted displacement of the load in the fatigue strength particularly advantageous for the fatigue strength. This has the consequence that the load on the structure initially not reduced, but even increased by the bias.
  • Particularly advantageous in this context is the use of high or high-strength material grades. High- and high-strength steels endure very high static loads, but only comparatively low fatigue loads. The same goes for aluminum.
  • the increased static strength or yield strength of these materials is used according to the invention to absorb the additional load as a result of the bias, while increasing the fatigue strength due to induced compressive stresses.
  • the compressive stresses as a result of the prestressing increase the risk of peel-shells, especially if the increased material strength is also used to reduce the wall thickness.
  • the additional buckling stress is compensated according to the invention by using particularly bulge-resistant cross sections.
  • the high dent resistance results above all through the use of special stiffening elements, such as beads or rolled-in ribs.
  • the bias voltage according to the invention also serves to produce particularly low-fatigue connections between the load-bearing elements. This makes possible Structures with high notch class and fatigue strength.
  • the bias also reduces the risk of cracking of the material. The risk of stress corrosion cracking in dynamically loaded structures is avoided or greatly reduced. As a result, the durability of structures is improved even under the action of corrosion overall.
  • the determination of the required biasing force is controlled by the skilled person and is based on FEM calculations. It only has to be proven that tensile stresses can never occur in all load-bearing elements in all operating states.
  • the load-bearing elements are prestressed in the direction of their longitudinal axis or at a specific angle thereto (maximum 45 ° to the longitudinal axis).
  • a bracing in the direction of the longitudinal axis of the supporting elements takes place when the entire biasing force is to be used to reduce the fatigue load.
  • At a maximum of 45 ° is tautened, if in addition a lateral stabilization is desired and enough space to accommodate the clamping elements is available. If the lateral stabilization and not the increase in the fatigue strength in the foreground, can also be tautened at an angle of more than 45 °.
  • the lateral stabilization reduces the vibration amplitudes and deformations of the structure and thus also contributes to the reduction of the fatigue load.
  • bias voltage is divided into a horizontal component with lateral stabilization effect and into the vertical component for biasing the load-bearing elements into the pressure threshold region.
  • higher total prestressing forces are necessary than is the case with pure stabilizer dressings.
  • An essential aspect of this invention is the basic idea of biasing the load-bearing elements in the direction and height so that the load shifts to the pressure threshold range. This can possibly be linked to a lateral stabilization.
  • a bracing angle> 0 ° is selected to the longitudinal axis of the supporting elements.
  • the optimal bracing angle can be determined by the designer according to the required force components.
  • the proportion of the prestressing force which is to be transmitted as compressive prestressing to the load-bearing elements must act as evenly as possible and exactly perpendicular to the cross-sectional areas of the load-bearing elements. This is achieved according to the invention by special elements for transmitting the prestressing force, which are attached to the ends of the carrying elements. The corresponding explanations for this purpose will be made later with reference to the figures for the fasteners.
  • the connecting elements include tensioning elements for generating the pretensioning force, corresponding fastening and adjusting elements, elements for transmitting the pretensioning force and plug connections. All connecting elements are characterized by the highest possible notch classes and fatigue strength. Further explanations will be given later with reference to figures. In principle, the bias can also be done with other connecting or clamping elements, according to the prior art, with corresponding reductions in terms of static strength and fatigue strength. For the structure this means a correspondingly unfavorable weight balance and higher costs.
  • the preferred embodiment of the load-bearing elements therefore consists of prestressed, hot-rolled shell support elements with integrated ribs, beam supports or profiles, which are positively and non-positively connected to one another via plug and / or clamp connections.
  • the hole environments are locally reinforced.
  • the local increase in the wall thickness depends on the notch class of the particular notch detail and is chosen so that in all component areas the same material Utilization results. In the area of holes, the wall thickness must be increased locally. It is important that the increase in the wall thickness does not take place via the welding of sheets, but, as proposed by adjusting the roll gap is realized.
  • load-bearing elements consist of prestressed, hot-rolled shell support elements (metal sheets) with integrated ribs, beam supports or profiles, which are connected to one another in a positive and non-positive manner via combined joint connections.
  • the combination of the plug-in and / or terminal connections according to the invention with a structural (> 10 MPa) or semi-structural bond ( ⁇ 10 MPa) achieves, above all, a higher connection rigidity.
  • the joint is sealed against corrosion.
  • Advantage of this invention is the use of the material potentials of high and high strength steels, as well as high-strength aluminum alloys in the pressure threshold range.
  • Fig. 1 shows schematically the combination of the features according to the invention for increasing the fatigue strength-bearing elements of a supporting structure, and the associated fasteners in a partial section.
  • Fig. 1 .1 schematically shows the embodiment of a fatigue-resistant prestressed supporting structure 1 from the supporting elements 2.1 to 2.n invention and connecting elements in a side view.
  • Fig. 1 .2 schematically a modified supporting structure 1 ' to Fig. 1 .1 in truss design in a side view.
  • Fig. 2 shows schematically the influence of the Entspannwinkels ⁇ on the axial compressive stress of the supporting elements 2.1 to 2.n based on a force corner for the X-Z plane.
  • Fig. 3 shows schematically the inventive bias of the supporting elements of the structure 1 in the pressure threshold range in a voltage-time diagram.
  • Fig. 4 shows schematically the section A-A through an embodiment of the supporting structure 1 of FIG. 1 .1 consisting of load-bearing elements on the example of U-shaped, conically extending shell support elements with thickened L jossflan- see.
  • Fig. 4.1 shows schematically the U-shaped shell support elements of Fig. 4 in a perspective view.
  • FIG. 5 schematically shows the section A-A through an exemplary embodiment of the supporting structure 1 according to FIG. 1, consisting of load-bearing elements on the example of shell support elements with conically extending ribs.
  • Fig. 5.1 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs in the bent state of Fig. 5 in a perspective view.
  • FIG. 5.2 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG.
  • FIG. 5.3 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG.
  • Fig. 5.4 shows schematically alternative shell support elements with parallel ribs in the bent state in a perspective view.
  • Fig. 5.5 shows schematically the shell support elements with parallel ribs of Fig. 5.4 in the planar state in a perspective view.
  • Fig. 5.6 schematically shows the shell support elements with ribs with modified longitudinal edges.
  • Fig. 5.7 shows schematically the shell support elements with more than two ribs.
  • Fig. 6 shows schematically the supporting elements on the example of bar support elements with variable cross-section in a perspective view.
  • Fig. 6.1 shows schematically a variant of the beam support members of Fig. 6 in a side view.
  • Fig. 6.2 shows schematically a further embodiment of the beam support members of Fig. 6 in a side view.
  • Fig. 7 shows schematically the plug connection elements for connecting the supporting elements according to Fig. 1 .1 in the axial direction.
  • Fig. 7.1 shows schematically a further detail of the connector elements of FIG. 7 in a sectional plan view.
  • Fig. 7.2 schematically shows the modified connector elements S1 ' to
  • Fig. 8 shows schematically the section of the enlarged view of a connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
  • Fig. 8.1 schematically shows the section of the modified connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
  • Fig. 8.2 schematically shows the section of a further modification of the connector SV1 for
  • Fig. 9 shows schematically the embodiment of a pull rod 3.1.1 for biasing the supporting elements according to the figures 1 .1 and 1 .2.
  • Fig. 9.1 schematically shows a section through a modified embodiment of a Switzerlandstabelements 3.1.1 with wear-protected attachment eyes for biasing the supporting elements.
  • Fig. 10 shows schematically the elements for adjusting the Glasstably for biasing the supporting elements.
  • Fig. 10.1 schematically modified elements for adjusting the Glasstabhey for biasing the supporting elements by means of a biasing device in a lateral section.
  • Fig. 1 1 schematically the tabs L1 to Lx for connecting a plurality of tension rods 3.1.1 to
  • Fig. 12 shows schematically the elements B1 to Bx for the movable attachment of a drawbar member 3.1.1 on the supporting structure or on the foundation for biasing the supporting elements.
  • Fig. 12.1 schematically shows the elements for the movable attachment of a drawbar member of FIG. 12 in a sectional side view.
  • Fig. 13 shows schematically the transmission of the biasing force on the supporting elements using the example of the supporting structure according to Fig. 1 .1 with special elements.
  • .1 schematically shows the spoke-shaped construction of the special elements for transmitting the preload force to the load-bearing elements according to FIG. 13 in a sectional plan view.
  • .2 schematically shows a modified embodiment of the elements for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements for anchoring angle> 0 °.
  • .3 schematically shows the process for producing the supporting elements with variable cross-section or non-parallel ribs consisting of modified continuous casting, modified rolling process, as well as the bending and tempering process according to the invention.
  • .1 schematically shows the operation of the roughing of the roughing train in the rolling of wedge-shaped slabs as a starting material for the production of supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections.
  • .1 .1 schematically shows the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections.
  • .1 .2 schematically a modified method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections in the side view.
  • Fig. 15.1 .3 schematically a further modification of the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the plan view.
  • Fig. 15.2 shows schematically the roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified broad flange support according to Fig. 15 as a precursor for the production of the supporting elements in the front view of the roughing scaffold.
  • Fig. 15.3.1 schematically shows an alternative roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified Breitflanschys as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschyn with variable cross section in plan view.
  • Fig. 15.3.2 schematically another roller assembly and kinematics of REF scaffolding group for rolling the modified Breitflanschys as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschyn with variable cross section in plan view.
  • Fig. 15.4 shows schematically the method for bending the modified broad flange support to the supporting elements using the example of shell support elements with integrated ribs in a section.
  • Fig. 15.5 schematically shows a variant of the method for bending the modified Breitflanschdes to the supporting elements on the example of shell support elements with integrated ribs.
  • Fig. 15.6 schematically shows the process flow for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with more than two ribs.
  • FIG. 15 shows schematically the method for producing load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the additional ribs on the basis of an enlarged representation of the detail EZ from FIG. 15.6.
  • Fig. 16 schematically shows the method for producing the supporting elements using the example of U-profiles with constant or variable cross-section in the front view.
  • Fig. 17 schematically shows a rolling mill with the corresponding devices for producing the supporting elements of this invention.
  • FIG. 18 schematically shows the basic device structure of the continuous casting mold according to the invention for the production of wedge-shaped slabs as starting material for the load-bearing elements with variable rib spacing or cross-sections in a perspective view.
  • Fig. 19 schematically shows the device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
  • Fig. 19.1 shows schematically an alternative device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
  • Fig. 20 schematically shows the füraturage invention for tempering the supporting elements of this invention.
  • 21 shows schematically the straightening disk arrangement and axle kinematics of the inventive hot straightening machine for straightening the supporting elements with non-parallel flanges in a plan view.
  • Fig. 1 shows schematically the combination of the features according to the invention for increasing the fatigue strength bearing elements of a supporting structure, and the associated fasteners in a partial section.
  • the object of the invention is any supporting structure 1.
  • the load-bearing elements, referred to here as 2.1 and 2.2 respectively, are made of high-strength steel or high-strength aluminum, as described above, and are subject to high fatigue loads.
  • the load-bearing elements 2.1 and 2.2 alternatively consist of normal-strength steel or normal-strength aluminum, since the invention may also be advantageously used in these materials.
  • the cross section is profiled according to the illustration with ribs Rp, but may also have other arbitrarily profiled cross sections, according to this invention or according to the prior art.
  • the following basic principle for increasing fatigue strength can also be used for special shapes such as wing cross-sections.
  • the supporting elements are preferably not interconnected by welding and otherwise contain no welds. Component edges are preferably machined.
  • the waiver of thermal Sch Strukturg. Cutting process has the advantage that the structure corresponds to the theoretically ideal starting state from the manufacturer. This allows classification in high notch classes and has a favorable effect on fatigue strength.
  • welding connections come form-fitting with pins ZA equipped connectors, here designated S1, are used, which are biased with tension elements 3.1 to 3.m.
  • the subject of the claims are the supporting elements in the prestressed areas.
  • the combination of positive connection and bias allows a viable connection, provided that the biasing force Fvzges is greater than the oppositely acting operating or extreme loads.
  • the necessary preload force can be determined by the structural engineer by appropriate calculations.
  • the tensile element 3.1 under tension spans the area of the plug-in connection S1 and is fixedly connected outside of this partial section with the supporting structure 1 or with the supporting foundation.
  • the tensile stress generated in the supporting structure biases the connector element S1 and on the other hand, the supporting elements 2.1 and 2.2.
  • the static compressive stress due to the prestressed construction causes a shift of the alternating load into the pressure threshold region, which gives rise to further fatigue resistance potentials.
  • higher fatigue strengths can be used, provided that the load is anyway in the pressure threshold range. This is the case, for example, in ship hulls.
  • this invention aims to bring about a compressive stress by biasing intentionally, thereby making the material better usable in terms of fatigue strength in other applications. Corresponding details will be apparent from Fig. 3.
  • the bias of the load-bearing elements represents an additional static load to the operating load. If the overall yield strength is exceeded by the additional load, a material with a higher yield strength is used according to the invention. As a result, an increase in the wall thickness w2 is avoided. The yield strength is not necessarily exceeded by the bias voltage. Whether the plug-in limit is exceeded is load-dependent.
  • the invention particularly relates to load cases in which the fatigue strength is determining the dimension. In these load cases, the static insertion limit of even normal-strength materials often can not be used. The starting point is therefore the widely used normal-strength grades. According to the invention, the unused part of the yield strength is used for the prestressing.
  • a material with a higher yield strength is used if the unused part of the yield strength is insufficient for the prestressing. This results in potentials for both normal and ultrahigh-strength materials.
  • the load-bearing elements are suitably stiffened. According to the state of the art, there are several possibilities for the formation of rigid supporting elements.
  • One possibility is the use of profiled cross-sections in open or closed form.
  • the market offers a variety of standardized structural steel profiles and extruded profiles.
  • the components can also be reinforced individually, for example by local depressions or beads, arch structures or sandwich composite structures. Another possibility is the use of reinforcing ribs, which are often used in castings.
  • ribs or so-called stringers or Beulsteifen are usually welded. Welding of dent reinforcements degrades notch class and fatigue strength of the structural members, and adds a lot of extra work to the manufacturing process.
  • load-bearing elements with integrated hot-rolled ribs, represented here by the rib Rp. This enables an optimum notch class and fatigue strength of the supporting structure 1.
  • the ribs are arranged in the main load direction and have a constant or variable distance from each other.
  • Devices and methods for producing hot-rolled high-strength shell support elements with integrated ribs which run parallel or conically with respect to one another are not known from the prior art.
  • FIGS. 14 to 21 are capable of producing various embodiments of the supporting elements according to FIGS. 4.1 to 6.2, as well as standard profiles.
  • Fig. 1 .1 shows schematically the embodiment of a fatigue-resistant prestressed supporting structure 1 from the supporting elements 2.1 to 2.n according to the invention and connecting elements in a side view.
  • guyed masts were chosen. Damped masts are well known in the art and, because of their long and slender shape, are very well suited to elucidating the salient features of this invention. Structural structures with similar features are, for example, pylons of bridges, towers of wind turbines, cranes, rigs of oil platforms, etc.
  • the invention is not intended to be limited to guyed masts, as it is only an example. For reasons of structural diversity, it is anyway not possible to relate the inventive features directly to the supporting structure itself.
  • the claims and explanations therefore relate primarily to the supporting elements 2.1 to 2.n and the connecting elements for the construction of corresponding structural structures. It is assumed that in a prestressed structure, similar to the Fig. 1, all supporting elements have the same or similar features, according to the claims 1 to 21 (bias, stiffening concept, connectors, etc.) or may have. By adding or omitting individual features, the respective load-bearing element can be adapted to the requirements within the structure. In structural areas, which in any case are subject exclusively to compressive stress, the characteristics with regard to the stiffening concept can also be used without additional tensioning elements. Each feature should be usable individually or in combination with the other features.
  • the system consists of load-bearing steel or aluminum elements of the highest strength in lightweight design with a constant or variable, in particular profiled cross-section. Due to the profiled cross section, the required dent resistance is achieved with the lowest possible wall thickness. The absence of welds, both for the stiffening elements of the profile, as well as for the connections of the load-bearing elements with each other, increases the fatigue strength. Instead of welded connections, prestressed plug-in connections are preferably used. The bias with tension elements not only contributes to a high connection strength of the connectors, but also increases the fatigue strength of the supporting elements themselves, in which their load is moved into the pressure threshold.
  • the system therefore includes in addition to the supporting elements suitable plug connection elements, tension elements, elements for transmitting the biasing force, as well as suitable fasteners for the tension elements.
  • the system moreover consists of devices and methods for producing the embodiments of the load-bearing elements according to the invention.
  • Plug-in elements, tension elements, elements for transmitting the biasing force, and the fasteners of the tension elements are summarized in the title of the invention generally by the term fasteners.
  • the problem of preloading long, slender structures is best illustrated by shell support elements, since these react particularly sensitive to buckling and must be strengthened accordingly.
  • the guyed mast is therefore in the illustrated example of thin shell elements and may have a cylindrical, polygonal, square or rectangular cross-section.
  • the shell elements are preferably made of high-strength or high-strength steels with yield strengths of 460MPa to 1300MPa.
  • External loads such as wind loads with the components Fx and Fy, as well as corrosion K, act on the mast.
  • further forces and moments can act on the structure, such as the force component Fz, the dead weight G, etc. like the bending moment MM.
  • the force component Fx causes according to the lever law a moment MA about the support point A of the mast.
  • the force component Fy likewise causes a moment at the support point A.
  • the further explanations are given by way of example based on the force component Fx.
  • the mast is tensioned with tension elements.
  • the bracing can be done in one or more different heights. In the example shown, the bracing takes place in two different heights, the tension elements 3.1 to 3.m or 4.1 to 4.m being used.
  • the tension elements of the upper Abspannebene 4.1 to 4.m run under the Entspannwinkel ⁇ to the attachment points B on the foundation.
  • the tension elements of the lower clamping level 3.1 to 3.m form the guy angle ß to the mast center and also extend to the attachment points B on the foundation.
  • the arrangement of the tension elements around the supporting structure allows stabilization even with changes in direction of the acting loads.
  • the additional supporting element 2.m in FIG. 1 .1 and the cutting line at its upper end are intended to indicate that further abutment planes can be arranged above the upper clamping plane with the tension elements 4.1 to 4.m.
  • Tensioning cables or tension rods are suitable as tension elements.
  • tension elements in particular materials with high and highest tensile strength.
  • materials with high and highest tensile strength examples are hot-rolled steels, cold-drawn round wires or tension wire strands made of cold drawn round wires. These materials are widely used in the prestressed concrete sector, but can also be used in the context of the implementation of the present invention. For reasons of fatigue strength smooth designs without thread or thread ribs and designs in the form of tension wire strands are preferred.
  • High strength synthetic fibers e.g., PBO, CFRP, etc.
  • Tension rods are generally less expensive than tension cables.
  • a disadvantage of commercially available drawbars are the lower maximum tensile strength and fatigue strength, as well as the limited rod length.
  • special tabs L1 to Lx according to FIG. 11 are used for this purpose.
  • the low fatigue strength of the tension rods is due to the commonly used end threads, which result in unfavorable notch classes 36 * and 50, respectively.
  • tension rods according to the prior art are limited to applications with predominantly static load.
  • Fasteners which correspond to the prior art in prestressed structures, are provided only for an angle compensation in a plane. Only small angular deviations are permitted transverse to this plane.
  • the movable elements B1 to Bx of FIG. 12 allow free movement in all directions.
  • the tension rod 3.1.1 to 3.mn are biased in the example shown with the biasing force Fvu.
  • the upper Abspannebene the biasing force Fvo is applied. Due to the high preload forces, the structural design of the force transmission into the load-bearing elements determines the functionality of the entire preload concept.
  • the task is to transfer the pretensioning force as vertically as possible and, if possible, without bending moments and welds to the supporting elements 2.1 to 2.n.
  • the vertical components of the pretensioning forces Fvuz or Fvoz bring about corresponding compressive stresses in the load-bearing elements.
  • the horizontal force components Fvux, Fvox, Fvuy and Fvoy stabilize the supporting structure 1 in the X or Y direction and counteract the external forces Fx or Fy, as well as the resulting moments.
  • the supporting elements 2.1 to 2.n of the supporting structure 1 are thus stabilized by the horizontal force components of the biasing forces. This has a positive effect on the deformations at the top of the mast, the vibration amplitudes and fatigue loads, as well as on the natural vibration behavior (natural frequency). It is possible to use supporting elements with smaller cross sections and wall thicknesses.
  • the magnitude of the force components of the biasing forces Fvux, Fvox, Fvuy and Fvoy in the vertical and horizontal directions depends on the bracing angles ⁇ and ⁇ .
  • the corresponding relationship is explained in more detail in FIG.
  • Structural structures of the illustrated The design engineer usually tensions the type so that the greatest possible lateral stability is achieved with the smallest possible preload forces. This requires large guy angles. The space required for the building is correspondingly high.
  • the primary object is to increase the fatigue strength by shifting the load into the pressure threshold area.
  • the connecting elements according to FIGS. 8 to 8.2 are in principle also plug connections.
  • the high-strength screws are used in Fig. 8 and 8.1 mainly to ensure a preloaded backlash-free connection. Since the screws are housed in the clip-type connectors and thus holes in the load-bearing elements are avoided, the notch class is not affected.
  • the connecting elements according to the invention of the supporting structure include not only the connectors of Figures 7 and 8 to 8.2, but also the Werstabiata of FIG. 9, the elements for adjusting the Ceistabin according to Fig. 10 and 10.1, the tabs Connection of several tension rods according to Fig.
  • the supporting elements 2.1 to 2.n must be additionally stiffened. This is preferably done via integrated rolled ribs Rp, which extend in the Z direction to the mast top. In conical masts, the ribs extend to a common, not shown, intersection point above the top of the mast. Further details of the rolled ribs Rp will be apparent from the descriptions of FIGS. 5 to 5.7.
  • Optimal bracing angles of 30 to 45 ° can not always be achieved, for example if there is not enough space for an external bracing, in the case of heavy corrosion loads or if maintenance is problematic. In these cases, it may be necessary to perform the bracing in the interior of the structure with correspondingly low bracing angles. Examples are towers of offshore wind turbines or aircraft wings. For aircraft wings, for aerodynamic reasons anyway only an inner bracing into consideration.
  • Fig. 1 .2 schematically shows a modified supporting structure 1 ' to Fig. 1 .1 in truss design in a side view.
  • the load-bearing elements 2.1 ' to 2.n ' consist of tension rods or compression rods 7, at least three lateral corner stems 8, as well as node connections Kn.
  • Preloaded trusses with plug connections can in principle be realized with all common rod and Eckstielaus Replacementen, according to the prior art.
  • angle profiles, tubes or rods are used from round materials.
  • prestressed trusses may be made from the structural members of this invention.
  • the shell support elements according to FIGS. 5 to 5.7 can be used to produce tubular corner posts for use in jacket structures.
  • the corner handles 8 are divided to implement the plug-in principle and the introduction of the biasing force into a plurality of smaller or larger sections 8.1 to 8.n.
  • At the ends of the Eckstielabintroductorye 8.1 to 8.n are each plug connection elements Sl ' to Sx ' , so that the supporting structure 1 ' on the same basic principle as the supporting structure 1 by simply nesting and biasing the individual sections 8.1 to 8. n can be produced.
  • the function of the node connections Kn as described in Fig. 7.2, be integrated into the plug connection elements Sl 'to Sx' or constitute separate elements.
  • the dismantling of the corner handles 8 in individual plug-in sections 8.1 to 8.n has the advantage that the individual truss sections F1 to Fn consisting of Eckstielabintroductoryen 8.1 to 8.n, tensile or compressive rods 7, connectors Sl ' to Sx ' , and node connections Kn on the construction site are first preassembled on the ground in an optimal working position and then the supporting structure 1 ' then assembled in sections and can be biased with Wegstabiatan according to Fig. 9 or tension cables. Through parallel work, the construction time can be shortened. According to the current state of the regulations, it is of particular advantage in terms of fatigue strength that no welds are used within the individual truss sections F1 to Fn.
  • this invention is not intended to be limited solely to designs in which welds are completely eliminated, as preloaded connectors are useful not only in fatigue strength but also in facilitating construction work on the site. Accordingly, the invention therefore also applies to load-bearing structures according to the figures 1 .1 and 1 .2, in which partial sections are welded. However, the sections are preferably joined together by means of tension elements and prestressed plug connections, which also results in a, albeit significantly lesser, advantage for the fatigue strength. As soon as the certification of high-frequency hammering methods has been carried out as weld seam aftertreatment on the part of the certification companies, the local use of welds may even be of advantage.
  • the supporting structure according to the invention should contain at least one prestressed plug connection.
  • the explanations apply analogously to so-called jacket structures, wherein the tension or compression bars 7 are replaced by rigid pipes.
  • the node connections Kn are not articulated in this case, but rigid.
  • the plug-in principle described above is also applicable here.
  • Fig. 2 shows schematically the influence of the bracing angle ⁇ on the axial compressive stress of the supporting elements 2.1 to 2.n based on a force corner for the XZ plane.
  • the relationship applies analogously to the guy angle ⁇ of the lower clamping level.
  • the only difference is that the biasing force components of both Abspannebenen overlap.
  • the basis is the supporting structure 1 according to FIG. 1 .1.
  • the pretensioning force of the upper clamping plane Fvo can be decomposed in one force into the vectorial components Fvoz and Fvox.
  • Fvox Fvoz
  • the biasing force Fvo is used in equal parts for biasing the supporting elements to axial pressure, as well as for lateral stabilization of the supporting structure 1.
  • Fvozl Fvoz.
  • the preload Fvo2 In order to compensate for the losses in the thrust force, which may in individual cases mean that the pressure threshold range is left, the preload Fvo2 must be increased.
  • the determination of the required preload forces for a sufficient lateral stabilization of a supporting structure for a given Entspannwinkel is state of the art and is dominated by the structural designer.
  • Fig. 3 shows schematically the inventive bias of the supporting elements of the structure 1 in the pressure threshold range in a voltage-time diagram.
  • the applied stress ⁇ in the supporting elements 2.1 to 2.n changes over time t.
  • the change in voltage can be sinusoidal, as shown or run randomly.
  • a swinging game Ssp is characterized by the voltage amplitude a a and the mean voltage a m .
  • I a m I> o a or I a m I ⁇ 8 .
  • a m here corresponds to the static bias of the load-bearing elements.
  • I CTm I ⁇ a a or I a m I 0 or a m ⁇ a a .
  • R - 1 or -1 ⁇ R ⁇ 0.
  • R 0 or 0 ⁇ R ⁇ 1.
  • pressure threshold I can be used for towers of offshore wind turbines and shipbuilding in non-welded steel structures, a factor of 1, 6 higher limit for fatigue strength.
  • Aluminum alloys also have higher fatigue strengths.
  • the voltage amplitude a a must not exceed zero or the oscillatory clearance Ssp must not exceed the zero line in the diagram of FIG. 3. Possibly. a corresponding safety distance should be planned below the zero line.
  • Fig. 4 shows schematically the section AA through an embodiment of the supporting structure 1 according to Fig. 1 .1 consisting of load-bearing elements on the example of U-shaped, conically extending shell support elements with thickened longitudinal flanges.
  • the supporting elements 2.1 to 2.n are in this example assembled into a polygonal structure with radially inwardly directed longitudinal flanges Lf.
  • the longitudinal flanges Lf are angled to the bending angle ⁇ to the center of the structure out.
  • the longitudinal flanges are directed radially outward, to the advantage of the moment of resistance of the supporting structure. Which variant is preferred in an individual case depends on various factors, for example accessibility during assembly.
  • the polygonal shape consists of eight supporting elements in the circumferential direction. Each supporting element 2.1 to 2.n is angled in the middle exactly by an additional bend Ab between the longitudinal flanges Lf corresponding to the angle ⁇ (see Fig. 4.1).
  • the polygon has sixteen corners in this example. However, polygon shapes with more or fewer corners can also be represented by varying the number of folds per element. The more load-bearing elements 2.1 to 2.n are used for a specific mast diameter D, the higher the number of longitudinal flanges Lf. Advantage of many longitudinal flanges Lf is the better stiffening of the supporting structure 1.
  • the longitudinal flanges cause a stiffening of the supporting elements 2.1 to 2.n with respect to axial pressure in the Z direction, as well as against bending about the X or Y axis.
  • the risk of bowl bulging due to the vertical components of the preload forces Fvoz and Fvuz is completely avoided with sufficient number of longitudinal flanges Lf.
  • the number of longitudinal flanges Lf can be determined by the experienced structural engineer by means of dentistry stiffness investigations. Disadvantage of many longitudinal flanges is the high cost of the connection technology.
  • the joining of the longitudinal flanges of U-shaped shell supports does not take place by welding, but via bolts Bz. As a bolt high-strength screws, setting ring bolts or the like can be used.
  • the invention proposes the use of load-bearing elements in which only the longitudinal flanges are thickened.
  • U-shaped load-bearing elements with thickened longitudinal flanges can not be produced by folding heavy plates with a uniform sheet thickness.
  • Taylor blanks which are composed of individual sheets of different thickness, is not effective due to the welds.
  • the profile rolling of parallel-flanged U-steels with thickened longitudinal flanges of constant height is state of the art. such Profiles are standardized and made of normal-strength structural steels.
  • polygonal structural cross sections can be with the supporting elements 2.1 to 2.n also produce square and rectangular cross-sectional shapes.
  • the cross section may be tapered along the structure or be constant. The geometry of the bends is adjusted accordingly.
  • Advantage is also here that not the entire component with the large wall thickness w1 must be realized by the thickened longitudinal flanges. Between the longitudinal flanges, the wall thickness is reduced to w2. It can be saved steel.
  • Fig. 4.1 shows schematically the U-shaped shell support elements of Fig. 4 in a perspective view. Viewing direction is from the bottom to the mast top, d. H. in the Z direction.
  • the width of the supporting element 2.1 varies due to the conical shape from the maximum width b1 to the minimum width b2.
  • the height of the longitudinal flanges also changes from the maximum height h1 to the minimum height h2.
  • the longitudinal flanges are angled at the angle ⁇ .
  • the supporting element 2.1 is additionally provided in the longitudinal direction with a fold Ab.
  • the cross section be optimally adapted to the acting loads.
  • Example of an application are cantilevers with variable cross-section, in which the bending moment varies in the longitudinal direction.
  • the variation of the carrier cross section results in weight advantages and cost savings.
  • Another feature of the U-shaped shell support member is the variable wall thickness.
  • the longitudinal flanges Lf have a wall thickness w1 which is thicker than the remaining wall thickness of the shell w2 of the supporting element 2.1.
  • the wall thickness w1 must be thickened in the ratio in which the notch class deteriorates due to the bolt joints and holes.
  • the wall thickness w1 must be at least 1, 8 times as thick as the wall thickness w2.
  • the locally higher stresses due to the notch effect of the holes are compensated by increasing the wall thickness. Without local reinforcement of the component in the area of the holes, the entire component would have to be manufactured with increased wall thickness. By locally reinforcing the longitudinal flanges weight and cost can be saved.
  • devices and methods according to FIGS. 14 to 21 are required.
  • a wedge-shaped strip with a larger wall thickness w3 will result in the middle of the profile due to the use of separate rollers for the left and right profile side. However, this can be avoided in conjunction with an additional roller pair in the middle of the profile, if this strip is not desired or is not needed.
  • a thickened strip for stiffening the shell may be expedient, for example for stiffening openings as described in FIG. 5.3. Further explanations are given in the context of the process descriptions. Possibly. It may be useful for bending technical reasons to replace the fold Ab in the middle of the profile by two folds left and right of the wedge-shaped thickened strip.
  • FIG. 5 schematically shows the section AA through an exemplary embodiment of the load-bearing structure 1 according to FIG. 1, consisting of load-bearing elements on the example of shell support elements with conically extending ribs.
  • the advantage of this embodiment compared with FIG. 4 is the better stiffening effect of the supporting structure 1.
  • the stiffening elements are formed in this case not on the longitudinal flanges Lf, but on radially arranged ribs Rp, which are rolled with the inventive devices and methods according to claims 15 to 24 in the cup-shaped support members.
  • Each supporting element 2.1 to 2.n contains exactly two ribs in a particularly advantageous embodiment. This embodiment is shown in Figure 5 in section. In another particularly stiff design, each supporting element contains more than two ribs. This embodiment is shown in Figure 5.7.
  • the ribs Rp are directed either radially inward toward the center or radially outward.
  • the ribs Rp are located between the thickened longitudinal edges Lk.
  • each supporting element 2.1 to 2.n has at least one fold Ab between the two ribs.
  • plug-in connections SV1 to SVn are used which are constructed according to FIGS. 8 to 8.2 .
  • the design of the connectors SV1 to SVn has, inter alia, the advantage that no mounting holes are required in the load-bearing elements 2.1 to 2.n.
  • the notch effect through holes is eliminated, so that the carrying elements according to FIGS. 5.1 to 5.7 can be classified in the currently best possible notch class 160.
  • the thickened longitudinal edges Lk are rolled connection features which are produced by the apparatus and method according to claims 15 to 24.
  • Fig. 5.1 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs in the bent state of Fig. 5 in a perspective view.
  • the following explanations are given using the example of the load-bearing element 2.1 of the load-bearing structure 1 according to FIG. 5. Viewing direction is from below towards the top of the mast. To produce the illustrated geometry, the rolling processes and apparatus according to claims 15 to 24 are required.
  • supporting elements with ribs Rp which run in the Z-direction to an imaginary point of intersection above the mast top, are particularly advantageous.
  • the supporting elements are aligned with their longitudinal axis to the mast top, ie in the Z direction. Longitudinal axis of the supporting elements, longitudinal axis of the ribs, Z-direction of the supporting structure and rolling direction are thus brought into agreement.
  • the supporting element 2.1 tapers in the longitudinal direction, ie the width decreases continuously from the maximum width b1 to the minimum width b2.
  • the rib spacing also varies accordingly, ie the rib spacing is reduced from the maximum width b3 to the minimum width b4.
  • the height of the ribs hr1 and hr2 can also vary in the longitudinal direction.
  • the ribs In order to achieve the most homogeneous possible stiffening of the supporting structure 1 according to FIG. 5, the ribs must be distributed uniformly along the circumference. To achieve this, the rib spacing b3 must be exactly half the maximum width b1 of the bearing Elements 2.1. Similarly, the rib spacing b4 must be exactly half the size of the minimum width b2 of the supporting element 2.1. For the other load-bearing elements 2.n of the supporting structure 1 according to FIG. 5, the corresponding applies. If necessary, other rib spacings can be realized. Furthermore, both ribs of the supporting elements 2.n must each be arranged symmetrically with respect to the longitudinal edges Lk or in mirror symmetry to the imaginary center line of the supporting element. As shown in FIG.
  • the ribs Rp are respectively directed radially inward toward the center of the supporting structure 1. In an embodiment not shown here, the ribs Rp can also be directed radially outwards away from the center.
  • the rib Rp forms the angle bisector between the adjoining legs of the shell, ie bending angle ⁇ 1 is equal to the bending angle ⁇ 2.
  • the component 2.1 is, according to the required number of corners of the polygon, folded.
  • at least one fold Ab with the bending angle ⁇ along the center line is provided per supporting element 2.1.
  • further bends in the area of the ribs Rp are possible by adjusting the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 accordingly.
  • the wall thickness of the ribs Rp steadily increase from the fin tip w4 to the wall thickness w5 at the root.
  • the wall thickness w4 at the fin tip is just as large as at the root or at the ribbed bottom w5.
  • the rib tip is preferably rounded.
  • the ribbed bottom is also rounded and on both sides in the form of a groove. This leads to a lower notch effect and consequently to a higher fatigue strength.
  • the corresponding radii r1 and r2 are shown in Fig. 7.1.
  • the wall thickness of the shell to the left and right of the ribs is the same and is w2.
  • Fig. 5.2 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs of Fig. 5.1 in the planar state in a perspective view. Differences to Fig. 5.1 are the missing thickened strip and the planar design of the supporting element 2.1, d. H. the bending angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are right angles and the bending angle ⁇ is 180 °.
  • This special case has the advantage for the rolling mill of a lower storage and transport volume, as well as a lower variance, since the supporting element does not have to be manufactured according to individual customer specifications.
  • the bending according to the contour of Figure 5.1 is done in this case the end user or processor. Disadvantages are the additional process step, as well as the stresses introduced during bending, since the processor is usually bent cold.
  • Level shell support elements with two conically extending ribs are produced using the same inventive methods and devices as the load-bearing elements according to FIG. 5.1. Only the bending angles ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ are chosen differently during rolling.
  • FIG. 5.3 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG. 5.2 with an opening cutout in a perspective illustration.
  • the opening cutout may be, for example, a door opening, the cutout of a bulkhead or the opening for the laying of a pipe.
  • the opening cutout with a width b7 which must always be smaller than the distance between the two ribs Rp, causes a weakening of the supporting element 2.1. This weakening must be compensated by reinforcing measures.
  • Arcuate opening cutouts are preferred due to the bias of the supporting element 2.1.
  • Sheet forms have the advantage that the sheet stressed under load mainly by compressive forces.
  • the opening reinforcement of the load-bearing element consists of a combination of integrated ribs with a thickening of the local wall thickness.
  • the thickening is restricted to the area around the opening.
  • a local thickening of the wall thickness is particularly suitable because it is particularly easy to produce with the devices and methods according to the invention.
  • the width b5 or b6 of the thickened wall thickness w3 from FIG. 5.1 is widened by the designer in such a way that the thickened strip projects beyond the lateral edges of the opening.
  • the extent of this broadening with respect to the opening width b7 or the opening diameter depends on how the load-bearing element 2.1 has been weakened by the opening and can be determined as a function of the load, for example by FEM calculations.
  • the thickening can be formed on one side inside or outside, and if necessary on both sides.
  • openings can be stiffened in the same way.
  • Fig. 5.4 shows schematically alternative shell support elements with parallel ribs in the bent state in a perspective view.
  • the rib spacing is constant in the Z direction, ie the rib spacings b3 and b4 are the same.
  • the height of the ribs may vary or be constant between a minimum height hr2 and a maximum height hr1.
  • Rp arrangement on the inside or outside, constant or variable wall thickness, rounding of rib tip and rib root
  • the longitudinal edges Lk is made to the explanation in Fig. 5.1.
  • the bending angles ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ depend in turn on the cross-sectional shape of the structure (round, polygonal, rectangular, square).
  • the area of the shell in the middle between the two ribs Rp may be thickened or, as shown here, without thickening. In the absence of thickening of the wall thickness w3 continuous curves are easier to bend. At the same time simplifies the device structure for the production of the ribs, since due to the parallelism of the two ribs Rp only one pair of rollers in the width of the constant rib spacing b3 equal b4 is needed. When using a pair of rollers with cylindrical rollers without appropriate In this case, a constant wall thickness w2 will be equal to w3.
  • the rolling of the ribs Rp takes place with two correspondingly narrower roller pairs or by using a roller pair with a profiled roller surface.
  • the thickened strip (not shown here) in the region of the fold Ab will in any case have a constant width b5 equal to b6, since the distance between the two pairs of rolls does not change with parallel rib progressions.
  • Fig. 5.5 shows schematically the shell support elements with parallel ribs of Fig. 5.4 in the planar state in a perspective view. Difference to Fig. 5.4 is the planar design of the supporting element 2.1, d. H. the bending angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are right angles and the bending angle ⁇ is 180 °.
  • Fig. 5.6 shows schematically the shell support elements with ribs with modified longitudinal edges.
  • the right side of the supporting element 2.1 can, seen in the Z direction, be designed to be analogous to the left side and vice versa.
  • the wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk serve to receive the plug connections SV1 to SVn according to FIGS. 8 to 8.2.
  • the thickened region is not required under purely static or predominantly static loading. This case is shown in Fig. 5.6 on the left side of the supporting element 2.1.
  • the wall thickness on both sides of the left rib Rp is therefore the same and is w2.
  • a longitudinally extending weld seam for connecting the supporting element 2.1 with another, not shown here supporting element may be attached.
  • modified longitudinal edges Lk are shown for conventional joining connections when the fatigue strength is determining the dimension. Due to the notch effect of the mounting holes Lb or the weld, not shown here, the fatigue strength of the supporting element is reduced.
  • a thickening of the hole or weld seam environment is proposed analogously to FIG. 4.1.
  • the thickening with the wall thickness w3> w2 is preferably located on the inside with the ribs Rp.
  • the thickening may alternatively be on the outside or on both sides of the supporting element 2.1.
  • the thickening may comprise the entire area outside the ribs or, as shown, portions near the outer edge Ak.
  • a keerbtechnisch favorable flat slope a continuous transition to the wall thickness w2 is created.
  • the mounting holes Lb can be omitted.
  • the foreign Edge Ak depending on the wall thickness w3, may include a weld seam preparation (not shown here), eg for a V or X seam.
  • Fig. 5.7 shows schematically the shell support elements with more than two ribs.
  • the devices and methods according to the invention it is possible to produce sheets with any number of ribs Rp.
  • the number of ribs depends on the stiffness requirements of the particular application and is determined by the designer taking into account the higher costs. For manufacturing reasons, load-bearing elements with an even number of ribs are preferred.
  • Fig. 6 shows schematically the supporting elements on the example of beam support elements with variable cross-section in a perspective view.
  • the load in the longitudinal direction of the load-bearing elements is not constant.
  • a beam structure For reasons of clarity, the elements for joining and tempering are not shown in order to make the essential aspects with regard to the cross-sectional configuration clearer.
  • This figure is intended to illustrate how the cross section of the supporting element 2.n is adapted to the varying load in the longitudinal direction.
  • the manufacturing relationship to the load-bearing elements according to the figures 5.2 and 5.5 is shown.
  • the beam structure consists here simplified of a supporting beam, which is firmly clamped at E and loaded at the free end with the force F.
  • the force F causes a bending moment Mb, which steadily increases towards the clamping E and reaches the maximum value Mfc at E.
  • the height of the beam-shaped support element 2.n is adjusted from the minimum height H2 to the maximum height H1.
  • the adaptation takes place according to the invention by coves during the rolling process in the production of the support beam.
  • the same devices and processes are used, with which the supporting elements in the form of shell support elements with integrated, seamlessly rolled ribs are manufactured.
  • the width Br is preferably constant for the sake of simplicity.
  • a variable width Br is also conceivable in principle, but more complex in the production and according to the theorem of Steiner less effective in terms of adaptation to the load.
  • it is a double-T-shaped carrier, also called Breitflanschmoi.
  • the upper flange is parallel to the XY plane, the lower flange is inclined to the XY plane. Not shown embodiments with symmetrical mutually inclined flanges on both sides are possible.
  • carrier forms are advantageous in which as much mass as possible is present in the peripheral areas.
  • the middle web area thus contributes less to the area moment of inertia than the surroundings of the flanges.
  • weight can be saved at approximately the same moment of inertia.
  • an increase in the moment of inertia can be achieved with the same weight.
  • the flange thickness is continuously reduced from to tf2 during rolling of the carrier.
  • the flange thickness can be adjusted with one or both flanges and is achieved by continuous roll gap adjustment.
  • the roll gap adaptation is described in the context of the figures relating to the devices and methods according to the invention.
  • the flanges can each be equipped at both longitudinal ends with thickened longitudinal edges Lk, not shown here, according to FIGS. 8 or 8.1 and serve for fastening purposes.
  • Wide-flanged beams with a variable cross section have hitherto been produced by welding corresponding plates to one another.
  • a Walztechnische production is not known.
  • a modified rolled wide-flange carrier of variable cross-section can be transferred into shell-carrying elements with conical ribs and vice versa. This connection leads to the conclusion that on profile rolling mills for commercially available wide-flange girders, shell support elements with parallel ribs according to FIG. 5.5 can in principle also be produced. Further details will be explained with reference to the descriptions of the devices and methods in FIGS. 14 to 21.
  • Fig. 6.1 shows schematically a variant of the beam support members of Fig. 6 in a side view.
  • Two cantilevers are mirror-symmetrically assembled to a support beam, in which the height is at the free ends H1 and in the middle H2.
  • the height H2 is smaller than H1 as shown.
  • H2 is greater than H1.
  • the preferred embodiment is load-dependent.
  • the production can in principle be carried out by welding together two rolled cantilever beams according to FIG. For reasons of higher fatigue strength, however, an embodiment without a weld is preferred.
  • the hot rolling methods according to the invention according to FIGS. 14 to 21 provide the necessary flexibility to produce the illustrated embodiment in one piece.
  • Carrying elements according to the representation can be advantageously used for example in hall construction.
  • Fig. 6.2 shows schematically a further embodiment of the beam support members of Fig. 6 in a side view.
  • the flanges of this special wide-flange carrier run parallel to one another over a length Ig1 greater than or equal to zero at a distance H1.
  • H1 the distance between the flanges or the height of the carrier decreases to H2.
  • Seamless production is likewise possible with the devices and methods according to the invention according to FIGS. 14 to 21.
  • This special Breitflanschmoi can be used for example for chassis frames of rail vehicles.
  • Fig. 7 shows schematically the connector elements for connecting the supporting elements of Fig. 1 .1 in the axial direction.
  • the following explanations are based on the enlarged detail Z1 of Fig. 1 .1 in a sectional view.
  • the detail Z1 in this example refers to the interface between the supporting elements 2.1 and 2.2. All axial interfaces of the supporting structure, including the interface to the foundation at support point A, are constructed on the same principle.
  • the polygonal supporting structure of FIG. 1. 1 is composed in the circumferential direction of a plurality of supporting elements. For supporting structures with rectangular or square cross-sections applies accordingly.
  • the plug connection element S1 shown here has an outer diameter da and an inner diameter di.
  • the outer diameter da is slightly larger than the diameter D of the supporting structure. Since the diameter D decreases with increasing height in load-bearing structures with a conical shape, the diameters da and di of the plug-in connection elements also decrease correspondingly. The supernatant depends on the tolerances and deformations, as well as on the wall thickness w2 or w3 of the load-bearing elements.
  • the plug connection element S1 preferably consists of the same material as the adjacent supporting elements 2.1 and 2.2.
  • the plug connection element S1 is firmly clamped between the adjacent component edges of the prestressed supporting elements 2.1 and 2.2.
  • limiting plates BL are attached to the annular connector elements. In the illustrated embodiment, these are on the inside. In individual cases, an arrangement on the outside or on both sides may be appropriate.
  • the boundary plates BL are mounted above and below the annular plug connection element S1 parallel and immediately adjacent to the respective supporting element.
  • the attachment can be done by welds SN.
  • the function of the boundary plates BL is integrated directly into the annular plug connection element as a peg-shaped projection, for the benefit of the notch class.
  • the structure corresponds to the connector in Fig. 1st The welds SN omitted.
  • the boundary plates are not intended to transmit bending moments.
  • the load transfer of bending moments takes place via the prestress according to the invention, ie on the bending tension side via the tension elements and on the bending pressure side via the supporting elements.
  • Lateral thrust forces and torsional moments in the XY plane are at least partially reduced by friction on the end faces of the prestressed elements.
  • the boundary plates BL serve as additional security in the lateral direction.
  • the possibility of an additional anti-rotation is shown in Fig. 7.1.
  • Purpose of the boundary plates or the pin ZA of Fig. 1 is primarily to facilitate the assembly by the components optimally centered to each other and fixed laterally. The centering ensures optimal power flow between the shells in the vertical direction.
  • the height of the boundary plates h3 depends on other according to the conditions of use. With conical structural forms and expected unfavorable installation conditions, for example in strong crosswinds, the height h3 is chosen correspondingly larger.
  • the insertion plates are optionally additionally provided on the outside of the boundary plates in order to facilitate assembly.
  • the ribs Rp of the load-bearing elements lie on the entire surface of the annular plug connection element S1 for the benefit of power transmission. Corresponding details emerge from FIG. 7.1.
  • the interfaces between the plug-in connection element S1 and the load-bearing elements 2.1 and 2.2 are additionally provided with a seal AD.
  • the seal can for example consist of an elastic Kleb part. Sealant or any other sealing materials exist.
  • Fig. 7.1 shows schematically a further detail of the connector elements of FIG. 7 in a sectional plan view.
  • the ribs Rp are arranged between the boundary plates BL.
  • the boundary plates BL have the distance a to each other.
  • the minimum distance a results from the wall thickness of the ribs at the ribbed base w5, as well as from the double radius r2 at the ribbed bottom. In general, however, a significantly greater distance to the centering will suffice.
  • additional centering ZH are integrated or welded in the plug connection element S1.
  • a low mounting clearance or corresponding insertion bevels for the ribs Rp facilitate the assembly. Due to the high surface pressure due to the biasing force Fvz ges to the end faces of the supporting elements 2.1 and 2.2 of FIG. 7 and the associated friction, the rotation is usually given even without this form-fitting.
  • Fig. 7.2 shows schematically the modified connector elements S1 ' to Sx ' for connecting the supporting elements of Fig. 1 .2.
  • the illustration includes two possible embodiments. To the right of the center line of the corner post 8, half of a modified plug connection element S1 ' with an inner pin ZA is shown. Half of a possible variant with outer sleeve HÜ is shown on the left of the midline.
  • the explanations are based on the enlarged detail Z1 ' of Fig. 1 .2 in a sectional view.
  • the detail Z1 ' in this example refers to the interface between the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' . Between the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' there is a plug connection element S1 ' .
  • All axial interfaces of the supporting structure are constructed on the same principle.
  • the supporting elements 2.1 ' to 2.n ' as well as the connector elements S1 ' to Sx ' form the corner posts 8 of the specialist factory structure of Fig. 1 .2 and consist of round tubes, square or rectangular profiles.
  • the plug-in principle can also be used with angle, T and double T-sections as well as special profiles by adapting the geometry of the plug connection elements accordingly. The following explanations are based on round tubes.
  • a particular feature of the illustrated connector S1 ' are the integrated eye or sleeve node connections Kn.
  • One or more identical or unequal node connections Kn can be integrated in the plug connection.
  • node connections Kn are used for fastening the truss bracing, consisting of tension and / or compression bars 7, as well as the tension elements 3.1 to 3.m or 4.1 to 4.m not shown here for biasing the supporting structure of FIG. 1 .2.
  • Knot connections Kn can be articulated with eyes, as shown in the figure on the right, or rigidly with plug-in sleeves, as shown in the figure on the left. In classical bar frameworks, the articulated eye bolt connection is used. To avoid bending loads on the bolt Bz, a two-point bearing is preferred by means of forked eyes.
  • the sleeves are intended for jacket structures.
  • the corner posts 8 By shifting the attachment points for the tension elements and struts in the connectors S1 ' to Sx ' the corner posts 8 remain free of notch effect, to the advantage of fatigue strength of the structure.
  • glued socket joints are proposed with adhesive KL.
  • welds SN are possible, with corresponding disadvantages in terms of fatigue strength.
  • the function of the boundary plates BL of FIG. 7 is seamlessly integrated into the plug connection element S1 ' as a pin ZA. To facilitate the assembly here unspecified insertion bevels are necessary. In the embodiment variant shown on the left side, the function of the boundary plates is on the outside of the plug connection element S1 ' .
  • the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' of this modified embodiment are enclosed in the region of the interface of a sleeve-shaped connector HÜ.
  • the supernatant ü ' is located on the inside.
  • This mirrored arrangement offers more space for integration of the node connections Kn.
  • the sleeve HÜ can be protected analogously to FIG. 7 with an additional seal AD against crevice corrosion.
  • the gap between the sleeve HÜ and the supporting elements 2.1 'and 2.2' may alternatively or additionally contain a structural or semi-structural adhesive substances KL. The bonding creates a particularly stiff and tight connection.
  • the gap between the pin ZA and the Eckstielabitesen 8 and 8.1 can also be additionally glued and provided with a seal according to the arrangement of FIG. 7.
  • the high functional integration of the connectors is realized particularly cost-effectively by manufacturing in the steel casting process.
  • the production is done by die casting.
  • the diameter da' is above around the supernatant 'is greater than the diameter de of the corner post 8.
  • the supernatant ü' depends on the tolerances and the maximum wall thickness of the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' .
  • By dividing the corner posts 8 into mated sections of supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' is given a simple way of wall thickness adjustment in the longitudinal direction. This material savings are possible. For continuous corner handles this is not possible.
  • the basic principle of the illustrated connectors is applicable to the entire structure of the structure or individual sections.
  • classically constructed framework and jacket structure sections for example with welded-on struts, can be mounted and prestressed via the connections described.
  • Fig. 8 shows schematically the section of the enlarged view of the connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
  • the explanation of the plug connections is described below using the example of the supporting elements 2.1 and 2.n to be connected.
  • Plug-in connections for sheet pile wall sections are known from the patent DE10339957B3.
  • the invention relates to a produced by hot rolling sheet pile profile made of steel in double T-shape with two centrally connected via a web flange portions with adjoining club-shaped terminal end portions.
  • the club-shaped Anschlußendabterrorisme serve to receive connecting locks.
  • the connecting locks take up forces only in the plane perpendicular to the longitudinal direction. Forces in the longitudinal direction are intercepted by the ramming in the earth or seabed.
  • the loads are usually static.
  • the plug connections from the patent DE10339957B3 are not suitable.
  • the object of this invention is to provide an improved embodiment which can be loaded translationally and rotationally about all three coordinate axes X, Y and Z and can also be used with dynamically stressed supporting structures.
  • the connector SV1 consists of a T-shaped outer mold element FEA and an equal length T-shaped inner mold element FEI.
  • the length of the form elements can extend over the full length of the supporting elements 2.1 or 2.n. However, it is also possible to use a plurality of shorter shaped elements, which in total correspond to the length of the load-bearing elements to be connected. Shorter form elements can be handled more easily.
  • Outer form element FEA and inner form element FEI are connected with screws SR. To achieve a secure bond in all directions, the screw is biased.
  • the screws SR use very strong screws, preferably with the strength class 12.9.
  • the screws SR are guided through through holes through the inner mold elements FEI and fastened in the outer mold element FEA by means of internal threads. Depending on accessibility, this can also be done the other way round.
  • Outer and inner form element enclose the adjacent thickened longitudinal edges Lk of the supporting elements 2.1 and 2.n. The accommodation of the screws in separate elements has the advantage that the supporting elements 2.1 and 2.n themselves are not weakened by the notch effect of the screw holes, for the benefit of fatigue strength.
  • the thread in the external form element FEA contains a screw lock SRS.
  • the SRS thread locker is made, for example, of a plastic or a special adhesive, which is introduced into the area of the threads and at the same time closes the bore end to the outside environment. In this way, corrosion is avoided.
  • the number of screws SR depends on the required clamping force from the structural calculation. Since acting forces in the Y direction are mainly transmitted via the form fit, the number of screws can be reduced compared to a direct screw connection of the load-bearing elements.
  • the dimensions of the form elements FEA and FEI as well as the longitudinal edges Lk are also based on the load bearing calculation.
  • both the outer and inner mold elements include wedge-shaped recesses is described in FIG. 8.1.
  • the load-bearing elements 2.1 and 2.n have wedge-shaped longitudinal edges Lk on the longitudinal sides.
  • the contour of these thickened longitudinal edges Lk conforms to the geometry of the wedge-shaped depressions KV in the outer half of the feature FEA, ie the positive shape of the respective longitudinal edge Lk is included the wedge surface KF on the wedge-shaped depression KV to form fit.
  • a gap SP ie the T-shaped elements are shorter in total than the wall thickness w2 and the recess c1 together.
  • the gap SP is chosen taking into account the component tolerances so that the gap SP is never completely closed even in the prestressed state. This is the only way to ensure that the form elements FEA and FEI build up the required clamping force FK in the region of the thickened longitudinal edges Lk of the load-bearing elements 2.1 or 2.n.
  • the opening angle Phi ⁇ is chosen so that the connector is sufficiently biased in both X and Y direction and clearance. At an opening angle Phi ⁇ of 45 °, the compound in the X and Y directions is biased approximately equal.
  • the outer and inner mold element FEA and FEI can be produced in the rolling process and thus particularly cost.
  • the inner and outer mold elements have the same strength as the high or high-strength supporting elements to be joined. The production is therefore preferably carried out with similar devices and methods. Through a post-machining, the accuracy of fit can be increased. A rough surface with a high coefficient of friction ⁇ is preferred in this case, since it contributes to the improvement of the bonding strength.
  • the roughness can be brought about by blasting.
  • the frictional engagement can be improved by corrugation of the contact surfaces. This can be achieved by embossing rolls with structured roll surfaces.
  • the supporting elements 2.1 and 2.n are clamp-like clamped by the outer mold element FEA, so that there is a combined positive and frictional connection.
  • the contact surface of the outer mold element FEA is protected to the supporting elements with a seal AD against penetrating moisture and corrosion.
  • the same material and application method as for the screw lock SRS are advantageously used, so that screw locking and sealing can be applied in one process step.
  • the connector SV1 is already preassembled in the factory with screws SR.
  • Fig. 8.1 shows schematically the section of the modified connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
  • the mirror-symmetrical structure of the outer and inner mold elements ie the geometry of the mold elements FEA and FEI is identical, apart from the thread, which is present only in the outer mold element FEA.
  • the supporting elements 2.1 and 2.n are clasped on both the outside and on the inside like a clasp on the form elements FEA and FEI. The same-part usage contributes to the cost reduction.
  • the supporting elements 2.1 and 2.n have both on the outside and on the inside wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk.
  • Fig. 8.2 shows schematically the section of a further modification of the connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5.
  • the connector SV1 consists in this case of a one-piece vertically arranged double-T-shaped mold element FE with wedge-shaped recesses KV, which the supporting Elements 2.1 and 2.n in the region of the wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk encloses.
  • the wedge-shaped thickening of the longitudinal edge Lk is mounted on one side.
  • the wedge-shaped thickening is attached on both sides.
  • the contour of the formula element is adapted in the region of the enclosure in each case to the contour of the longitudinal edges Lk.
  • the principle described applies mutatis mutandis to other shape contours, not shown here the thickened longitudinal edges Lk.
  • the gap ensures a simple and jam-free pre-assembly of the connector SV1 and is glued after completion of pre-assembly with a structural or semi-structural adhesive KL.
  • the gap depends on the adhesive system and component tolerances and is a few tenths of a millimeter up to max. 2 mm.
  • the adhesive KL is fed to the respective gap by means of a dosing unit, not shown here, via the supply bore ZB at the lower end of the element FE in liquid form.
  • the feed bore may alternatively be on the opposite side of the feature FE, depending on the accessibility.
  • the adhesive rises slowly in the respective gap SP against the force of gravity. Seals AD on the mold element FE prevent lateral leakage of the adhesive.
  • the gap is additionally sealed down in the Z direction.
  • the adhesive KL reaches the top of the formula element FE, the adhesive supply is shut off and the adhesive cures in the gap.
  • Positive locking exists in X and Y direction, force closure in Z direction. Since the supporting elements 2.1 and 2.n according to the invention are biased in the Z direction and thus prefixed, the load on the bond is low.
  • the shear forces are distributed in the longitudinal direction of the adhesive surface.
  • Advantage of this embodiment variant is the particularly simple and quick installation. No screws needed. The bond cures reliably by the prefixing of the prestressed plug connection.
  • the low fatigue strength is due to the end thread with correspondingly low notch classes of 36 * and 50, respectively.
  • the limited tensile strength results from the use of round bars, which are currently available only from normal-strength structural steels or steel grades up to a maximum of S690.
  • the lower costs are correspondingly larger cross sections and weights.
  • the object of the invention is to provide drawbar elements with higher tensile and fatigue strength.
  • Crane construction is known for the construction of tension rods made of highest grade S960 and higher. However, these are not used in the manner according to the invention, but as generally used in structural engineering for load transfer or as a stabilizing dressing.
  • the bias is therefore low and is applied via turnbuckles.
  • For turnbuckles are not suitable. There is a risk that the threads will be damaged.
  • the high preload forces require the use of special pretensioners.
  • In order to apply the biasing forces by means of biasing devices appropriate recordings on the tension rod are required.
  • Conventional eyebolts usually have a mounting hole at the ends in each case.
  • a respective second bore near the bore for the eyebolt is proposed per end. This additional bore, as explained below, has a dual function and therefore requires a special geometry.
  • This relief hole is inventively the receiving bore ABV for attaching the biasing devices with which the tension rod 3.1.1 is brought to the required bias.
  • the basic principle of the prestressing devices for the tension rod 3.1.1 corresponds largely to the tensioning devices for prestressed concrete. The main difference is the different transmission of the biasing force on the tension element.
  • the biasing force is transmitted via a bolt to the respective receiving bore in the drawbar 3.1.1 3.1.1. So that the receiving bore can fulfill the additional function of a relief bore, the receiving bore ABV has the same diameter DL as the attachment eye BA for the eye bolt and is mounted below the fastening eye. The clamping device is inserted into the relief hole and thus does not interfere with the insertion of the fastening bolt.
  • the bore center points preferably have a distance in the amount of 1, 5 to 2 times the diameter DL.
  • the attachment eye has the rounded end of the Werstabelements 3.1.1 a distance equal to 2 times the diameter DL.
  • the drawbar 3.1.1 has a width in the area of the holes in the amount of at least 3 times the bore diameter DL. Towards the bottom, the drawbar 3.1.1 tapers to the nominal width NB of the drawbar element.
  • the tension rod 3.1.1 can have square, rectangular or round cross-section.
  • the illustration shows a rectangular cross-section.
  • the taper of the drawbar 3.1.1 begins below the relief hole at a distance which is preferably at least 1.5 times the diameter DL speaks.
  • the taper extends over a multiple or integer multiple of n * DL.
  • the threadless drawbar 3.1.1 has a total of two mirror-symmetrically arranged mounting ends with the geometry described above.
  • the overall length Igz of the tension rod 3.1.1 depends on the respective geometry of the structure and the transport requirements. If the described drawbar elements are made from heavy plates, the length Igz is limited by the available plate lengths and the cutter geometry.
  • the holes BA for the eye bolts can optionally be equipped with wear protection VS.
  • Fig. 9.1 shows schematically a section through a modified embodiment of a Wegstabelements 3.1.1 with wear-protected attachment eyes for biasing the supporting elements.
  • a very high number of vibrations with correspondingly large structural deformations it may come to the attachment eyes of the drawbar 3.1.1 to friction with corresponding signs of wear. Uneven wear changes the distribution of the bearing pressure and there is a risk of fatigue cracks due to punctual overloading and scoring.
  • the fastening eye of the Buchstabelements 3.1.1 is protected against wear in heavily fatigued structures. This can be done by applying a protective coating, which is indicated in Fig. 9 by the reference symbol VS.
  • the bore wall can be protected, for example, by plasma spraying of ceramic coatings.
  • the durability of the coatings can be problematic, especially at the edges.
  • the two sockets Bu1 and Bu2 are secured against twisting in the mudguards Sb. This can be done by pressing or by the illustrated welds or solder seams SN.
  • the actual fastening eye is not loaded by pressing forces or weld notches, which has a favorable effect on the fatigue strength. Possibly. the fenders to the tension rod 3.1.1 are sealed with a seal AD against ingress of moisture. With appropriate wear, only the bushing Bu1 is replaced because the tension rod itself is not damaged. This has an advantageous effect on the maintenance costs. Since the bushing Bu1 represents a separate component, there are more possibilities in the selection of suitable materials for wear protection.
  • the socket Bu1 can be coated more easily than the fixing eye in the tension rod 3.1.1.
  • Fig. 10 shows schematically the elements for adjusting the Werner- NEN of the supporting elements.
  • the drawbar elements 3.1.1 of FIG. 9 are non-threaded drawbars of fixed length Igz.
  • adjustable traction rod lengths can result, for example, from manufacturing and assembly tolerances of the load-bearing elements of the supporting structure.
  • the elements for adjusting the Werstabin 9 of two holders H which are connected via adjusting screws SE with nuts Mu.
  • the illustrated geometry of the holder H is to be understood as an example in order to explain the basic principle and the advantages over the conventional tension rods with end thread. Threads generally cause a notch effect which adversely affects fatigue strength.
  • Drawbars with end thread are classified in notch class 36 * or 50. These notch classes apply to the entire drawbar element. With heavy fatigue stress, this results in very large rod cross sections, based on the entire Buchstabelement.
  • the drawbar elements 3.1.1 according to the invention themselves contain no end thread for the benefit of fatigue strength. The adjustment of the Buchstabin via the separate elements 9, as shown in the figure.
  • the element 9 for setting the drawstring length has comparatively small dimensions.
  • the unfavorable notch class 36 * or 50 thus only affects a narrowly defined element with comparatively low mass. As a result of the displacement of the end thread from the tension rods into separate adjustment elements 9, overall weight can be significantly reduced.
  • the two holders H of the illustrated adjusting elements 9 are fork-shaped and preferably made of ultrahigh-strength materials.
  • the two illustrated drawbar 3.1.1 and 3.1.2 are hinged about eye bolts ABz in the two legs of the U-shaped holder H.
  • the distance between the eyebolt ABz of the two drawbar 3.1.1 and 3.1.2 is varied over the thread of the adjusting screws SE, in which the nuts Mu are adjusted.
  • the adjusting screws SE are passed through through holes through both holders H.
  • the adjustment VW results from the length of the adjusting screws used.
  • the nuts Mu are secured after adjustment by means of unillustrated terminal nuts, KL adhesives or other threadlockers.
  • the elements for adjusting the Buchstabudide 9 include at least one adjusting screw. If only one adjusting screw is used, it will be arranged exactly in the middle of the longitudinal axis of the drawbar 3.1.1 or 3.1.2.
  • the arrangement is symmetrical to the centerline.
  • other mechanisms can be used to adjust the tension rod length. It is crucial that the adjustment threads are not housed in the tension rod itself, but in separate adjustment components.
  • Setting mechanisms of comparable functionality are, for example, threaded rods with nuts, threaded rods with holder-side internal thread, eccentric bolts, etc.
  • the elements described above for adjusting the tension rod elements 9 allow the length adjustment at the interface of two tension rod 3.1.1 and 3.1.2.
  • Fig. 10.1 shows schematically modified elements for adjusting the Buchstabin for biasing the supporting elements by means of a biasing device in a lateral section.
  • the additional bores ABV1 and ABV2 serve as locating bores for the bolts BzV1 and BzV2 of the prestressing device VSV shown in dashed lines.
  • the pretensioner is temporarily used to preload and adjust the Buchstabplain and removed after use again. If you were to make the bias directly on the set screws SE, it would inevitably lead to a thread damage because of the invention very high biasing forces. The bias is therefore not on the set screws SE, but by changing the distance of the bolts BzV1 and BzV2.
  • the bolt spacing BzVA is to do so with the help of a mechanism, not shown, hydraulic or similar.
  • the biasing device VSV so far reduced until the required bias of the tension rod 3.1.1 and 3.1.2 is reached.
  • the bolt spacing BzVA is fixed with the pretensioner. Since the adjusting screws SE are passed through the two holders H 'through through holes DB, the adjusting screws can be adjusted load and damage in this position. The adjusting screws are loaded with the preload force only when the bolts BzV1 and BzV2 are relieved. For this purpose, the mechanism or hydraulic of the biasing device is turned off.
  • ABV1 and ABV2 Due to the geometry and arrangement of the mounting holes ABV1 and ABV2, the mounting holes also act as relief holes for the fastening eyes and thus increase the fatigue strength of the holder.
  • ABV1 or ABV2 have the same diameter DL as the fastening eyes and are attached to the respective attachment eye at a distance of at least 1.5 DL.
  • Fig. 1 1 shows schematically the tabs L1 to Lx for connecting a plurality of tie rods 3.1.1 to 3.mn or 4.1.1 to 4.mn for biasing the supporting elements in section.
  • the explanations are given by way of example with reference to the connecting rod elements 4.1.1 and 4.1.2 to be connected.
  • the tabs L1 and L2 which consist of the same high-strength material as the Switzerlandstabiata used.
  • the tabs L1 and L2 each have approximately the same width as the drawbar members 4.1.1 and 4.1.2 in the region of the fastening eyes, ie the width of the tabs is at least three times the diameter DL of the eyebolt ABz.
  • each tab Since two tabs are used per connection, the wall thickness w7 of each tab must be at least half the wall thickness w6 of the Werstabrii amount.
  • the two tabs L1 and L2 are mounted mirror-symmetrically to the Werstabierin and may additionally be coupled via the connection shown in dashed lines.
  • the tension rod 4.1.1 and 4.1.2 are mounted on the eyebolt ABz in the two tabs L1 and L2. A lateral securing of the straps results from the bolt heads, as well as via suitable bolt locks BzS at the free end of the eye bolts ABz.
  • the tabs L1 and L2 are equipped with relief bores EB1 and EB2 similar to the drawbar elements, which contribute to increasing the fatigue strength.
  • Fig. 12 shows schematically the elements B1 to Bx for the movable attachment of a Wegstabelements 3.1.1 on the supporting structure or on the foundation for biasing the supporting elements.
  • Long slender structures such as towers of wind turbines, are particularly swinging. As a result of the vibrations deforms their structure. The deformations are greater, the smaller the bracing angles ⁇ and ⁇ are (see FIG. 1 .1).
  • special demands are placed on the mobility of the drawbar elements 3.1.1 to 3.m.n or 4.1.1 to 4.m.n. Since the drawbars themselves are rigid and must not be subjected to bending, the mobility must be ensured by special fasteners.
  • vibrations can occur in all directions of the X-Y plane.
  • the attachment points B on the foundation or on the supporting structure must accordingly be freely movable.
  • the explanation of the basic principle of the elements for the movable attachment of drawbar elements is given by the example of the attachment B1 at the foundation attachment point B.
  • the described attachment principle applies analogously to the attachment of the drawbar elements to the special elements for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements of the supporting structure 5.1 to 5.2, as well as for the attachment of tensioning cables.
  • connections for fastening of Wegstabiatan or tensioning cables according to the prior art are movable only in the plane perpendicular to the bolt axis. Angular deviations greater than 0.5 ° to this plane are not allowed. The skewed position of more than 0.5 ° would result in impermissible tensions in the incorporatedkopf and connecting plates.
  • connections are required according to the gimbal principle.
  • the elements according to the invention for the movable attachment of a drawbar element 3.1.1 for this purpose comprise two mutually perpendicular offset bolts.
  • the upper pin ABz takes the tension rod 3.1.1 articulated in the universal joint 10.4 and allows rotational movements in the YZ plane.
  • the lower hinge pin 10.5 accepts the universal joint 10.4 in the connection plate 10.6 and allows rotational movements in the XZ plane.
  • Articulated connections of this type are known in yacht construction under the name Toggles.
  • ⁇ or ⁇ is preferably prestressed under small bracing angles.
  • the universal joint of the improved version 10.4 consists of the same high-strength material quality as the tension rod 3.1.1. Thickness and width of the universal joint are at least 3 times the bolt diameter DL.
  • the bore or bolt spacing BzA is at least 3 times and at most 4 times the bolt diameter DL.
  • the bore distance from the top and bottom of the universal joint is at least twice the bore diameter DL.
  • the lower hole is surrounded on both sides by circumferential shoulders 10.4.2 to avoid direct contact of the universal joint with the adjacent flanges 10.1 and 10.2.
  • the holes for the bolt 10.5 are equipped in a particularly preferred embodiment with a corresponding wear protection coating VS. Due to the compact dimensions of the cardan joint, various wear protection materials and processes are considered. Examples are the plasma spraying of ceramic coatings, the nitriding of the surfaces, etc. To minimize the bending moments on the flanges 10.1 and 10.2, a structural design with the largest possible support base SBY is preferred. To avoid fatigue cracks, the required width of the support base SBY at the transition of the flanges to the connection plate 10.6 depends on the maximum expected deflection £ 1 of the drawbar elements.
  • the flanges 10.1 and 10.2 are relieved of acting bending moments, the line of action of the force F, which the tension rod 3.1.1 transmits via the eye bolt ABz, lie within the foot points FP.
  • the support base SBY must therefore be at least as large as the distance of the intersection points, which form the two lines of action of the force F with the upper edge of the connection plate 10.6.
  • the two flanges 10.1 and 10.2 are equipped in the area of the foot points FP to the connection plate 10.6 with non-designated radii. Via lateral supports 10.3 there is an additional stabilization.
  • the distance of the receptacle for the hinge pin 10.5 from the upper edge of the flanges 10.1 and 10.2 is at least twice the diameter DL.
  • connection plate 10.6 with the flanges 10.1 and 10.2, and with the supports 10.3 is not welded. Structures made of cast steel or milled versions made of high-strength steel grades are preferred.
  • the connection plate 10.6 is fastened by means of screws SR to the foundation or to the supporting structure.
  • Fig. 12.1 shows schematically the elements for the movable attachment of a drawbar member according to Fig. 12 in a sectional side view.
  • the universal joint 10.4 for receiving the drawbar 3.1.1 is provided with a slot 10.4.1 of the width DL or at least w6.
  • the slot is at least so large that the Glasstabelement can move freely with the geometry of FIG. 9 and is rounded towards the lower end.
  • the total width of the universal joint including the slot is at least 3 times the bore diameter DL.
  • the slot acts as a relief notch and contributes to increasing the fatigue strength in the area EM at the bore of the lower hinge pin 10.5.
  • the width of the support base SBX depends, analogously to the embodiments in FIG.
  • the illustrated flange 10.1 must consequently be wider than the distance of the intersections formed by the lines of action of the force F with the upper edge of the connecting plate 10.6.
  • Fig. 13 shows schematically the transmission of the biasing force to the supporting elements using the example of the supporting structure according to Fig. 1 .1 with special elements.
  • the explanation of the power transmission takes place by way of example with reference to the upper Abgespanfure of Fig. 1 .1, which is biased by the biasing force Fvo.
  • the drawbar elements shown here by way of example, the drawbar 4.mn, which are arranged along the circumference of the supporting structure are biased to the biasing force Fvo to train.
  • the vertical component of the prestressing force Fvoz must be transmitted to the supporting element 2.n.
  • the power transmission for a Entspannwinkel ⁇ of 0 ° is shown.
  • this is a tubular support structure.
  • the basic principle of power transmission can be transferred to any other cross sections. It is important in this context that the transfer of the biasing force possible without bending moments and without notch critical details that would affect the fatigue strength of the supporting elements 2.m or 2.n, takes place. If, for example, welding consoles to the load-bearing elements in order to fasten the drawbar elements, the positive effect from the pre-load in the pressure threshold range would be reduced by 30%.
  • the notch class of the load-bearing structure would be significantly worsened by the welds and the gain in fatigue strength at least 20% of the highest-grade material quality would also be lost.
  • the basic idea of using special elements 5.1 to 5.2 for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements is to relieve the majority of the supporting structure 1 of fatigue-critical details.
  • the embodiment shown in the figure allows a virtually bending moment-free and fatigue power transmission to the supporting elements. At the supporting elements 2.n and 2.m no welds are necessary.
  • the illustrated here special element 5.2 for transmitting the biasing force to the supporting elements is constructed on the principle of a rigid plate. The rigid plate rests all around along the circumference of the supporting structure via an outer ring Ria on the supporting elements.
  • the contour of the rigid plate is in each case adapted to the contour of the load-bearing elements and can be round, polygonal, rectangular or similar. be educated. If necessary, the ring-shaped elements are replaced by contour-adapted form elements.
  • the vertical component of the biasing force Fvoz acts not only on the supporting element shown here 2.n, but on the circumferential outer ring Ria also on the supporting, not shown here Elements of the opposite Side of the structure.
  • the outer ring Ria is stiffened by outer reinforcement plates VBa.
  • the vertical component of the preload force Fvoz acts exactly perpendicular to the underlying load-bearing elements.
  • the function of the boundary plates from FIG. 7 is realized in the element 5.2 via a centering bevel ZS in the outer reinforcing plates VBa.
  • the outer reinforcing plates VBa where the Glasstabieri 4.1. n are movably attached to 4.mn, are firmly connected to the outer ring Ria.
  • the tension bar elements are mounted in the outer reinforcement plates VBa either directly via eye bolts or via the cardan joints for the movable attachment according to FIG.
  • the cardanic bearing of Fig. 12 is located on the foundation side. Normally, it is sufficient that only one drawbar end is gimbaled. At the opposite end of the rod, a simple pin bearing suffices.
  • the tension rod elements between two outer reinforcing plates VBa are forked.
  • the front reinforcing plate VBa, and the eye bolt ABz are shown here cut.
  • the arrangement of the reinforcing plates VBa and VBi depends on the cross-sectional shape of the supporting structure.
  • the reinforcing plates VBa and VBi in a particularly preferred embodiment according to FIG. 13.1 are arranged in the shape of a spoke to the center.
  • the experienced structural engineer will have no difficulty transferring the basic idea of the spoke-like arrangement to other non-tubular structural structures. Since for equal preload at regular intervals several Buchstabetti 4.1.
  • n are required to 4.mn, a corresponding number of stiffening plates VBa is required for their attachment.
  • the vast majority extends the reinforcing sheets VBa between the outer ring Ria and the inner ring Rli.
  • the high number of reinforcing plates, corresponding to the number of drawbar elements 4.1. n to 4.mn is limited to the outer part of the plate-shaped element.
  • the number of inner reinforcement plates VBi depends on the rigidity requirements of the construction. It is guided as a part of the outer reinforcing plates VBa spoke-shaped to the center of the element 5.2.
  • the reinforcing plates VBi and VBa are fixedly connected to the inner ring Rli.
  • a plate PL is fixedly connected to the inner ring Rli and the inner reinforcing plates VBi.
  • the biasing force Fvoz is additionally supported on the supporting elements of the supporting structure via the outer and inner reinforcing plates VBa and VBi on the opposite side, not shown here.
  • FIG. 13.1 schematically shows the spoke-shaped construction of the special elements for transmitting the pretensioning force to the load-bearing elements according to FIG. 13 in a sectional plan view.
  • the center of the element 5.2 is another ring Rlz, to which the inner reinforcing plates VBi are attached. Without this central ring, an accumulation of the inner reinforcing plates would occur in the region of the center. The accessibility during welding would be problematic.
  • a part of the spoke-shaped reinforcing plates is covered by the welded-on plate PL. Only a partial section of the plate PL is shown.
  • the Switzerlandstabetti which are mounted between each two adjacent reinforcing plates VBa with eye bolts, was omitted here. It can be seen, however, that the area of the tie rod connection is not covered by the plate PL. This facilitates accessibility during preloading and checks.
  • the plate PL can be used for the occasion.
  • Fig. 13.2 shows schematically a modified embodiment of the elements for transmitting the biasing force to the supporting elements for bracing angle> 0 °.
  • the drawbar elements 4.1. n to 4.mn are here, according to FIG. 1 .1, arranged on the outside of the supporting structure.
  • the biasing force of the tension rods acts, as shown, on the outside of the supporting structure 1 at an angle ⁇ obliquely downwards.
  • the preload force Fvo can be adjusted according to the force-corner principle into the horizontally acting force com- component Fvox and decompose it into the vertical force component Fvoz.
  • the drawbar elements are mounted with eyebolts forked in holders HZ.
  • the holders HZ are firmly integrated in the outer ring Ria of the element 5.2.
  • the function of the boundary plates of FIG. 7 is also firmly integrated into the outer ring Ria.
  • the horizontal force component Fvox is supported on the pin-shaped forms ZA of the ring Ria on the inside of the supporting elements 2.n and 2.m and stabilizes the supporting structure in the lateral direction.
  • the vertical force component of the preload force Fvoz is analogously transmitted to Fig. 13 on the supporting element 2.n exactly vertical.
  • the interfaces between the supporting elements 2.n, 2.m and the outer ring Ria are designed as a plug connection. Reference is made to the explanation in FIG. 7.
  • the inner ring Rli is not needed in this version.
  • the inner reinforcing plates VBi extend in a spoke shape between the outer ring Ria and a centrally arranged ring Rlz shown in FIG. 13.1.
  • the transfer of the biasing force to the load-bearing elements of the truss-like structure according to FIG. 1 .2 takes place according to the same principle.
  • the corresponding elements 5.1 ' to 5.2 ' are only correspondingly smaller and can therefore be made, for example, from cast steel.
  • the basic structure corresponds to the connector elements of FIG. 7.2. A separate presentation is therefore omitted.
  • Fig. 14 shows schematically the requirements and the basic process principle for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, and the U-shaped shell support elements with constant or variable cross-section according to Figures 4 and 5. From the prior art It is known that components with profiled cross sections can be produced by rolling. Furthermore, it is known that significantly lower forming forces are necessary by hot rolling at high temperatures, above the recrystallization temperature. It can process very high wall thicknesses and pitches.
  • the state of the art for profiling thin sheets can be found, inter alia, in the patent specifications DE10039768A1, DE10305542A1, DE10322752A1, DE1001 1755A1 and DE10039768A1.
  • Starting material is a flat sheet, which is produced in upstream processes in the steelworks.
  • the actual profiling takes place in a second, process-technically separate step. Since the profiling takes place in the cold state and consequently very high forming forces occur, the so-called gap-rolling and gap-bending limited to the thin sheet metal area.
  • the workable wall thicknesses are a few millimeters, preferably less than 5mm. The limit is about 10mm.
  • the reason for the high forming forces is the required plasticization of the material. To cold-form the material, the material-specific yield point must be exceeded. The high voltages required for this purpose are generated during gap rolling via lateral rolls and auxiliary rolls. In the splitting zone, hydrostatic flow occurs locally and a branching forms.
  • the supporting elements produced should be particularly stiff, homogeneous, fatigue-proof and inexpensive. According to the invention this object is achieved by the direct rolling method described below.
  • the direct rolling process the load-bearing elements according to the invention are rolled directly from slabs above the recrystallization temperature and profiled according to the contour requirements.
  • the intermediate step of producing flat starting sheets, which is required for nip rolls or gap bending, is eliminated.
  • the direct rolling process is a process for use in the steel mill because of the required high process temperatures.
  • the material unlike the Spaltwalz compiler in which the plasticization takes place in the cold state by forced hydrostatic flow, plasticized mainly on the high temperatures. Due to the high temperatures, the yield point is greatly reduced and allows the transformation of large wall thicknesses well above 10 mm. Uneven wall thicknesses, which lead to a local weakening of the sheet, can be avoided with the method according to the invention.
  • the continuous process enables energy-efficient and cost-effective production, since the steel only Once heated and processed directly to the final product.
  • the subject of this invention is the direct rolling of new profile geometries with conventional and special rolling stands.
  • profiled heavy plates in particular shell support elements with ribs running parallel or conically in the rolling direction, U-shaped shell support elements with a constant or variable cross section and other heavy profile geometries according to the exemplary embodiments from FIGS. 4 to 6.2.
  • Hot-rolled products have very homogeneous properties and are ranked in the best notch class, according to Germanischer Lloyd's catastrophe catalogs. The calculation is state of the art. The approval of new hot rolled products is easier.
  • profile shapes and dimensions in the hot rolling sector There are a large number of standardized profile shapes and dimensions in the hot rolling sector. Examples are I-profiles and wide-flange beams, U-steels, column profiles, sheet pile profiles, pile profiles, mine removal profiles, rails, etc. These are usually made of normal-strength structural steels S235 and S355, in special cases also of the higher-strength grade S460.
  • Seamless hot rolled products in the form of profiled sheets with integrated ribs, shell support elements produced therefrom, as well as seamless hot rolled profiles with variable cross sections, according to FIGS. 4 to 6.2, are not known, neither from normally strong structural steels nor from higher and highest-strength grades. If shell support elements are reinforced with ribs or beam supports with variable cross-sections are used, these are welded together from corresponding elements, with corresponding disadvantages for the fatigue strength.
  • Both the U-shaped shell support elements 2.1 B and 2.1 C, as well as the flat and curved shell support elements with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F provide modifications of the double-T-shaped Breitflanschdois 2.1 A dar. It is easy to imagine that the shell support elements with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F can be made in principle from a wide flange, in which, as indicated by the arrows, two flange halves are bent. It can also easily be imagined that parallel flange flanges require parallel flange flanges for parallel fins, whereas flared flanges with non-parallel flanges are required for conical fins.
  • Wide flange with parallel and non-parallel flanges are used according to the invention not only for the production of shell support elements or sheets with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F, but as shown also for the production parallelflanschiger and not parallelflanschiger U-profiles with and without additional folds 2.1 B or 2.1 C.
  • the production of U-shaped shell support elements from pre-profiles of double-T-shaped wide-flange support is state of the art in parallel-flange design.
  • For the preparation not parallelflanschiger U-profiles process modifications are necessary, which emerge from Fig. 16.
  • the production of U-profiles in the rolling process offers the possibility of realizing flange areas with greater wall thickness.
  • the object of this invention is the conception of flexible methods and devices for the production of all embodiments of load-bearing elements 2.1 A to 2.1 F shown here, as well as the special beam elements according to FIGS. 6 to 6.2.
  • the supporting elements produced by these methods should in addition to normal strengths in particular highest strengths, d. H. with steel yield strengths up to 1300MPa and higher or with aluminum up to 700MPa and higher.
  • the production should be possible with the same or similar equipment. Also, the production of standardized profiles according to the prior art, for example, parallel-flange U and double T-profiles, as well as sheet pile profiles should be possible with these devices and methods.
  • the thickened longitudinal edges for the inventive plug-in connections SV1 to SVn according to FIGS. 8, 8.1 and 8.2 are to be integrated into the production process.
  • Fig. 14.1 shows schematically the rough process flow for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, as well as the U-shaped shell support elements with a constant or variable cross-section.
  • the basic idea of this invention in the use parallelflanschiger and not parallelflanschiger wide flange 2.1A with a modified geometry of FIG. 15 as a precursor VPR for the production of the embodiments 2.1 B to 2.1 F.
  • This precursor VPR is by Rolling and bending the flanges brought into the desired final contour.
  • Variable cross-sections and rib spacings, as well as the realization of the highest material strengths make increased demands on process control.
  • the continuous casting process is able to produce semi-finished products (slabs, blocks, beam blanks) with variable, in particular wedge-shaped cross-sections.
  • the corresponding semifinished product is designated BRA.
  • a procedural solution with special continuous casting SG and special mold KO is shown in detail in Fig. 18.
  • the semi-finished products are reworked after continuous casting by lateral trimming, for example with flame cutting BSA.
  • Wedge-shaped slabs are produced by longitudinal profiled rollers. produce output slabs with a constant rectangular cross-section. Longitudinal profile rolling stands LPW are used. All three variants for producing wedge-shaped slabs BRA are schematically indicated in FIG. 14.1.
  • the rolls must be continuously tracked NC-controlled during the rolling process.
  • Bending can take place either offline on press bending or bending presses GBP or inline in the direct rolling method according to the invention in concatenation with hot rolling profiling stands WPG1 to WPGn.
  • the hot rollforming stands are specially adapted to the conditions of hot forming. This applies in particular to the use of heat-, pressure- and wear-resistant roll materials.
  • the bending can be done inline by concatenation with conventional caliber rolling stands not shown here. However, variable cross sections can not be processed with it.
  • the bending is carried out according to this invention preferably by a concatenation with trackable (flexible) hot-roll forming.
  • inline linking with hot rollforming stands has the advantage that the rolling stock is bent while still warm. This reduces the forming forces.
  • the bending on press brakes is usually done in the cold state and is associated with corresponding restrictions and high forming forces.
  • the wall thicknesses of the flanges both in the Breitflanschmoin as well as the U-profiles, are usually made thicker than the webs between the flanges, the shell in the shell support elements with integrated ribs everywhere have the same wall thickness to a uniform possible carrying capacity to reach.
  • the intermediate product VPR of the wide flange carrier, from which the shell support elements are produced, is therefore to be rolled so that the web has the same wall thickness as the adjacent flanges over the entire width of the last pass.
  • modifications in the tempering process consisting of the substeps of heating in the roller hearth furnace RHO, quenching in the flow quencher DQ, tempering in the tempering furnace AGO and straightening in special straightening machines, preferably hot straightening machines WR, are necessary.
  • the modifications serve to adapt the compensation method to the more complex three-dimensional cross-sectional geometry of profiles, as well as to the spectrum of different profile geometries according to FIG. 14. This results in a greater need for flexibility in the devices. Further details are shown in FIGS. 14.2, 14.3, 20 and 21.
  • the overall process chain thus consists, as shown in the figure, of the process steps continuous casting, hot rolling, as well as bending and tempering.
  • variable profile cross sections and variable fin spacings As well as concepts for constant profile cross sections and fin spacings. The latter allows the re-use of existing facilities and the reduction of funds required.
  • FIG. 14.2 schematically shows a combination of conventional rolling processes with the bending and tempering methods according to the invention for producing the load-bearing elements.
  • Parallel Flange Wide Flange Beams BT of large dimensions are produced by hot rolling on heavy profile rolling mills in several consecutive process steps.
  • Heavy profile rolling mills enable the production of web heights up to approx. 1000mm.
  • the shell support elements according to the invention By bending each of two flange halves, the shell support elements according to the invention with part widths of approximately 2000 mm can be produced from the modified pre-products VPR of the wide-flange support.
  • Semi-finished products are continuously cast slabs BRA, blocks or so-called beam blanks.
  • the latter are precast profiles cast close to the final dimensions, which help to reduce forming work and eliminate heavy roughing in profile rolling mills.
  • the semi-finished products have constant widths and are first brought to rolling temperature of about 1050 to 1200 ° C in special ovens, for example Hubbalkenöfen HBO. After a high-pressure descaling HZW, the rolling stock is converted in the roughing mill VWW with the roughing stand VG, corresponding to the rolling plan, to form a pre-profile VP.
  • the shape change is done by upsetting, whereby the roll gap is gradually reduced.
  • the large dimensions require the use of the wedge compression method.
  • the flange width can be adjusted in this method by the degree of compression.
  • the short slab side is first notched in the cutting caliber.
  • the notched side surfaces are further compressed and widened in the subsequent rolling steps. This reduces the notch angle.
  • the slab is turned and the typical dog bone shape of the pre-profile is formed. When using beam blanks with a close-fitting geometry, fewer compression stages are required.
  • the dogbone pre-profile is then transported to the Universal Beam Mill UTW.
  • the linking between the furnace zone, pre-rolling mill and universal beam rolling mill is carried out by roller conveyors.
  • the universal beam rolling mill consists of three rolling mills arranged one behind the other with the sequence of roughing (edging) - edging - finishing (finishing).
  • this universal tandem group also called REF scaffolding group
  • the rolling stock is brought in accordance with the rolling schedule by repeated reversing rollers according to the XH method in the intended form of the broad flange carrier BT.
  • the reversing process is shown here by thick arrows.
  • the roughing framework RG consists of two horizontal-axis rolls accompanied by a pair of vertical-axis side rolls.
  • the lateral rollers can be moved independently of each other and are contoured according to the X-shape to be formed.
  • the Roughing framework RG does most of the forming work because it reduces the cross-sectional area of the rolling stock the most.
  • the upsetting or edging framework EG consists of two elaborately manufactured rollers with horizontal axes. This framework is responsible for the control of the carrier form, in particular the flanges. The cross-sectional area of the rolling stock is only slightly reduced.
  • the Fertiguous. Finishing framework FG corresponds structurally to the roughing framework. Difference is the cylindrical shape of the lateral rolls. The cylindrical shape is necessary to reach the final H-shape of the double-T beam. The finishing stand is used only for the last stitch and sets the exact dimension of the profile.
  • Wide flange beams are manufactured in the so-called normal rolling process with and without annealing (so-called normal annealing or normalizing, austenitizing> Ac3). Higher yield strengths and tensile strengths can be achieved for normalized steels essentially only by higher alloy contents or by normalizing rolling at appropriate temperatures. Yield strength above 460MPa requires higher cooling rates that require quenching (so-called quenching, delivery condition Q). Subsequent annealing at about 100 ° C. below Ac1 modifies the hard and brittle martensite areas and increases the toughness of the microstructure.
  • Profile rolling mills according to the prior art are i.d.R. not set up. It lacks the appropriate stoves and cooling devices.
  • Thermomechanical treatment methods which are advantageously used for heavy plates, are problematic for increasing the strength and toughness of profiled cross sections. Rolling at different temperature and structural states is very complex even with flat heavy plates and would be further complicated by the rolling of the profile shape according to the invention.
  • tempering is carried out with the process steps of heating in the roller hearth furnace RHO, water quenching in the run-through zone DQ, tempering in the tempering furnace AGO, and straightening in special leveling machines, preferably hot-leveling machines WR immediately following the profile blank Hot saw WS is performed at the end of the rolling mill.
  • the furnace process in which the rolling stock is heated to Austenitmaschinestemperatur already makes increased demands on the process control. To avoid distortion, the heating of the rolling stock must be as even as possible. According to the invention, this is achieved by modified roller hearth furnaces RHO.
  • the modifications concern the arrangement of the burners and the temperature control. It is necessary to drive as flat heating curves as possible, so that temperature differences in the rolling stock can be compensated via thermal conduction effects. This is achieved by a finer subdivision into different temperature zones with corresponding hold times. The temperatures are gradually increased from zone to zone.
  • the burners are arranged in such a way that the most uniform temperature distribution possible on the component surface. This requires an all-round burner arrangement, not only on the top and bottom, and a possibility of variable burner distances ahead.
  • Normal-strength profiles which are not tempered, go straight to the finishing line.
  • the procedure in the finishing line corresponds to the usual standards - cooling in cooling beds or cooling pits, execution of inspection and inspection work, as well as dispatch processing.
  • the case is considered that the Breitflanscho is used as a precursor VPR for the shell support elements 2.1 B to 2.1 F of FIG. 14.
  • the geometry of the Breitflanschms is modified and bent according to FIG. 15 for this purpose. The bending takes place immediately after the reversing rolling process described above. With correspondingly large numbers of pieces, the use of continuous roll forming is suitable for this purpose.
  • the reversing movement of the rolling stock in the REF scaffolding group is followed by a unidirectional uniform movement in the roll forming stands WPG1 to WPGn.
  • the conveyor technology is decoupled from the REF stands of the universal beam rolling mill and is controlled separately.
  • the rolling stock is passed continuously through the contoured roll gap of a plurality of roller pairs arranged one behind the other and thereby bent stepwise to the final contour.
  • a change in the material thickness is not intended in this case in the rule. Due to the high residual heat in the rolling stock, only a few forming stages or scaffolds are necessary. This is an advantage over the usually cold process. Since the precursor VPR has uniform cross-section in this figure, it is possible to work with constant adjustment of the roller pairs.
  • caliber rolling stands can be used in reversing operation instead of the hot-roll forming scaffolding.
  • bending into the final contour can alternatively be carried out with heavy ABP or swaging presses GBP.
  • press brakes on which heavy plates of 16m length and 30mm plate thickness can be processed. Due to the cold forming, however, locally very high stresses are introduced in the region of the radii. This may require a normalization not shown here. Due to the lower forming forces, the bending takes place both during roll forming and during folding in the unmolded state.
  • annealing after bending into the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F would have advantages. However, a compensation during the intermediate states 2.1 B or 2.1 D has the advantage of a variant reduction in the steelworks.
  • the parts are easier to store and transport.
  • the disadvantage is that an additional process step at the customer with correspondingly higher costs is necessary for bending in the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F. Which variant is used is to be decided on a case-by-case basis.
  • a tempering of the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F at the customer is excluded for cost and warranty reasons.
  • the state 2.1 A is tempered if no further processing is provided by subsequent bending processes, ie if a high-strength broad-flange beam is to be delivered.
  • the overall process chain thus consists, as shown, of conventional continuous casting, conventional hot rolling, bending and tempering.
  • FIG. 14.3 shows schematically the process for producing the supporting elements with variable cross-section or non-parallel ribs consisting of modified continuous casting process, modified rolling process, as well as the bending and tempering process according to the invention.
  • the changes result mainly from the variable cross sections of the profile shape or the non-constant rib spacing.
  • the requirements of the methods and devices are correspondingly higher due to the complexity of the geometry.
  • the changes begin in the area of the continuous casting plant SG, where the semi-finished steel products are produced for the rolling process. There are slabs or blocks with variable width produce.
  • One possibility is the lateral trimming of the slabs BRA directly at the outlet roller table of the continuous casting plant.
  • the trimming can be done for example by flame cutting BSA.
  • the advantage of this method is the high flexibility of possible blank geometries. Disadvantages are the material waste, the low cutting speeds and the higher costs, so that this method is preferably provided for preliminary tests and prototypes.
  • the second possibility is the use according to the invention of an adaptable casting mold KO.
  • the width of the cast strand is continuously varied according to FIG. 18 via slides. There is no material waste and the cost of the fuel cutting omitted.
  • the third, according to the invention particularly preferred option is the longitudinal profile rolling of the slabs according to the figures 15.1 .1 to 15.1 .3.
  • Starting materials are slabs with constant rectangular cross-section, which are manufactured with conventional continuous casting plants. With longitudinal profile rolling stands LPW these slabs are then further processed into wedge-shaped slabs. The wedge shape is generated by permanent, synchronous to the feed movement change of the roll gap.
  • All three variants for producing wedge-shaped slabs BRA are schematically indicated in FIG. 14.3.
  • the wedge-shaped slabs BRA are fed after heating in the oven HBO, and after the high-pressure scale washer HZW the roughing stand VG1 the roughing and gradually transformed into a pre-profile VP.
  • the roughing stand VG1 is a duo scaffolding with caliber rollers.
  • the roughing stand VG1 Due to the variable slab width, the roughing stand VG1 must be able to roll variable cross sections. Since the longitudinal sides of the slab are perpendicular to the roll surfaces during the first calibration steps, as shown in FIG. 15.1, the adjustment can be effected by continuous adjustment of the roll gap WSP between the top and bottom rolls during the swaging operation. The change in the roll gap WSP takes place synchronously with the feed movement via the corresponding actuators of the rolling stand and is controlled by the associated control.
  • This known in the field of heavy plate production process of longitudinal profile rolling is state of the art. The nip is not continuously changed from one stitch to the next, but during a stitch. During the last calibration step, adaptation over the roll gap is not possible.
  • the pre-profile lies here flat between the upper and lower rollers.
  • the notched wedge-shaped longitudinal sides can not be machined in a caliber with a constant caliber width. Only top and bottom of the web can be processed in the nip in a strip of constant width. The lateral edge zones in the area of the flanges can not be processed. The bone shape of the pre-profile can therefore not be completed in the roughing stand VG1.
  • the roughing stand VG2 has the same structure and the same functionality as the roughing stand RG, ie it is a special universal stand with adaptable axes. Structure and operation are described in Figures 15.2, 15.3, 19 and 19.1.
  • the roughing stand VG2 serves for further shaping of the bone-shaped flange areas.
  • the roughing stand VG3 levels wall thickness differences of the web in the width direction, which are due to the roughing stand VG2.
  • the roughing stand VG3 consists of a pair of rolls with horizontal axes, ie it is a duo scaffolding. In this case, the rolling track of the roughing stand VG3 overlaps with the laterally adjacent rolling tracks of the roughing stand VG2, compare FIGS. 15.2 and 15.3.
  • the result is a Vorprofil VP with constant wall thickness in the width direction of the web.
  • the flange width is calibrated over the side rollers of the subsequent roughing frame RG.
  • the calibration process of the preliminary profile is followed by the actual rolling process according to the XH method or according to the XX method shown in FIG. 15.2.
  • the roughing framework RG and the edging framework EG of the REF framework group are used.
  • the rolling stock is reversibly moved back and forth between the two stands according to the thick arrows.
  • the roughing stand VG3 is included in the universal rolling operation of the REF group.
  • the rolling stock is reversely moved according to the thick arrows between the three stands RG, EG and VG2 back and forth.
  • the finishing mill FG of the REF group will be traversed.
  • the three stands of the REF group and the roughing stand VG2 must be adaptable. Further details are given in FIGS. 15.2, 15.3, 19 and 19.1.
  • the lateral rollers of these stands are translationally adjustable in the direction of the profile width. During the advancing movement of the profile, the roll position is continuously adjusted via NC-controlled axes of the variable profile width. For this purpose, strong linear drives are necessary.
  • each pair of rollers follows the course of the corresponding flange. Only the division on two rollers allows a constant nip to the side rollers as a prerequisite for the molding constant flange thicknesses.
  • the horizontal pivotable roll axes each form a right angle to the corresponding flange. The rolling directions of the two pairs of rollers are inclined to each other due to the wedge-shaped flange and intersect at a common point of intersection. The width of both rollers is smaller in total than the minimum flange distance.
  • the additional roughing stand VG3 In conjunction with the centrally arranged roller pair of the additional roughing stand VG3 results in a web with a constant wall thickness.
  • the roll width of the roughing stand must be narrower than the minimum flange distance and must also overlap the rolling paths of the REF stand group.
  • the nip of the additional roughing stand VG3 and the finish rolling stand FG In the last pass, the nip of the additional roughing stand VG3 and the finish rolling stand FG must be set to the same stitch height in order to produce a constant wall thickness w2. If a thickened strip is desired, for example for reasons of reinforcement in the middle of the profile, the roughing stand VG3 can be adjusted correspondingly to a wall thickness greater than w2. Possibly. The roughing stand VG3 can also be shut down.
  • the transitions between the rolling tracks may be deburred by plastering.
  • the roll gap for forming the flanges is adjusted as needed.
  • a wall thickness greater than w2 is usually used for the flanges.
  • a uniform wall thickness w2 is preferred, ie the wall thickness should be equal to the left and right of the ribs.
  • the ribs themselves may have the same or a different wall thickness.
  • the shell support elements are made of modified wide-flange beams BT or precursors VPR by subsequent bending operations. One flange half becomes the rib or the adjacent area of the shell.
  • the basic principle can be transferred to the direct rolling process according to the invention of heavy profiles from contoured slabs.
  • the process step friction stir welding RRS forms an option in the illustrated process sequence. Profiles that are not welded together pass through the stirrer welding system without appropriate machining.
  • Fig. 15 shows schematically the preferred flange geometry of the modified broad flange support for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with integrated ribs in a section.
  • the geometry described below applies equally to constant and variable rib spacings. Due to the symmetrical structure, only the left side of the wide flange carrier is shown.
  • the figure additionally contains the geometry of a standardized wide flange carrier. This is shown in dashed lines.
  • the flanges of the standardized wide-flange carrier FLBo and FLBu have a greater wall thickness w8 than the bar St with the wall thickness w2.
  • the lower flange FLu of the modified wide flange carrier must have the same wall thickness w2 as the bar St.
  • the upper flange of the modified broad flange support FLo can have a wall thickness w4 or w5 deviating from w2 (compare FIGS. 5.1 et seq.).
  • w4 or w5 deviating from w2
  • the modified wide-flange carrier In order to produce the desired geometry, shown here with normal line width, by bending, the modified wide-flange carrier must have the initial geometry shown in bold here. If you add the idea not shown here right side of the wide flange carrier is clear that it is an X-shape.
  • the initial geometry is characterized by an angular symmetry, i. H. the upper flange FLo lies exactly on the bisecting line WH between see the lower flange FLu and the bridge St. From the Symmetrieb condition follows that the angle ⁇ 3 between the flanges FLo and FLu and between the flanges FLo, FLu and bridge St equal are. This condition is met when ⁇ 3 is 120 °.
  • the angles between the flanges FLo and FLu and between the flanges FLo, FLu and web St should be at least approximately equal.
  • the symmetrical arrangement has the advantage that the radii left and right of the upper flange FLo are the same size, ie the radius is r2 in each case.
  • the radius r2 left and right of the upper flange FLo is compressed by the same amount, ie after bending on both sides of the rib Rp the same radius r2 ' one.
  • the lower flange FLu is greatly stretched when bent up in the area of the radius r3.
  • the larger r3 is selected, the lower the resulting tensile stresses.
  • the flow of the material and the reduction of stresses are supported as a result of the hot forming.
  • the radius r3 is selected as far as possible in the region of the uniform strain.
  • the radii r2 at the foot points of the upper flange FLo affect the imaginary outer radius r5 shown by dashed lines.
  • the radius r5 is greater than the radius r3 by the wall thickness w2. Both radii have the same center Mr3.
  • the upper surface of the lower flange FLu and the ridge St form tangents to the radius r5.
  • the bottom of the flange FLu and the bridge St are tangents of radius r3.
  • the main difference compared to the production of wide-flanged beams according to the XH method is the retention of the X-shape in the finishing mill.
  • the X-shape of the roughing stand in the finishing stand is converted into the typical H-shape of standardized wide-flange supports shown in dashed lines.
  • the X-shape described above is necessary.
  • the associated rolling process is referred to below as the XX method.
  • thickened longitudinal edges Lk can be integrated in the lower flanges FLu of the modified wide-flange carrier, shown here by dashed lines.
  • the thickened longitudinal edges Lk are in this embodiment on the same side as the ribs Rp. If the thickened longitudinal edges are not to be on the same side as the ribs, the flange halves FLo and FLu are bent in the opposite direction. FLo is then bent to the left in the horizontal and FLu down accordingly in the vertical. FLu then forms the rib Rp.
  • Flo and Flu can be the same length as shown. Alternatively, Flo and Flu may be of different lengths depending on the required height of rib Rp.
  • Fig. 15.1 shows schematically the operation of the Vorgerüste the roughing train during the rolling of wedge-shaped slabs as a starting material for the production of supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections.
  • Step 1 shows the upsetting of the slab BRA in the caliber K1 of the roughing stand VGL
  • the variable width slab BRA is repeatedly reversibly moved back and forth through the roll gap WSP between the top roll OVG1 and the bottom roll UVG1 of the roughing stand.
  • the reversing movement is perpendicular to the plane of the drawing. Due to the variable width of the slab, the roll gap WSP must also be permanently adjusted. This is done by changing the delivery of the top roller of the roughing stand VG1 in the direction of the arrows.
  • the roll gap can also be adapted by simultaneously changing the delivery of both rolls permanently in accordance with the variable slab width.
  • the distance between the bottom of the slab to the bearing surface of the roller table would change constantly with simultaneous adjustment of the top and bottom rollers during the feed motion. This would necessitate changes to the conveyor technology or to the roller conveyors in order to move the rolling stock before and after passing through the roughing stand. increase.
  • a simultaneous adjustment of the upper and lower rollers is preferred, it is recommended that the rollers are rotated by 90 °, since then the height of the rolling stock does not change with respect to the conveyor system when changing the roll gap. It is sufficient to adjust the distance between the caliber and the roller table when changing the caliber.
  • the drives for setting the roll gap are controlled according to the wedge shape of the slab and the feed rate.
  • the synchronization takes place from the control computer of the roughing road.
  • the long side of the slab is first notched in caliber K1.
  • the pre-profile VP thus produced is further processed in the caliber K2.
  • the notched longitudinal sides are further compressed and widened.
  • a pre-profile with X-shape is created.
  • the roll gap WSP is permanently adjusted as in step 1.
  • a partial deformation of the pre-profile VP takes place with the caliber K3.
  • the middle region of the web St is upset.
  • the X-shape is retained.
  • the adjacent flange areas are precalibrated in the following roughing stand VG2 in the fourth step, compare the description of FIG. 14.3. Machining in caliber K3 is not possible due to the variable width of the pre-profile.
  • the middle area of the web St is recalibrated. Without this recalibration, it would not be possible to produce load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the web.
  • this roughing stand assumes the function of leveling wall thickness differences in the area of the web. See also the explanations in Fig. 14.3, 15.2 and 15.3.
  • the roughing stand VG3 for the production of supporting elements with variable flange or rib spacing without wedge-shaped thickened strips in the middle of the profile is indispensable, there is a possible embodiment for the roughing VGL
  • the upsetting operation consisting of a partial deformation of the web in caliber K3, can be omitted and taken from the roughing stand VG3.
  • the caliber K3 is thus available for further flange machining operations that are otherwise performed by the roughing stand VG2.
  • the roughing stand VG2 is thereby relieved or may possibly be omitted completely.
  • the embodiment thus consists of the steps upsetting the flanges in the calibers K1 to K3 of the roughing stand VG1, partial deformation of the Flanges adjacent web areas through the roughing stand VG2, as well as completion of the pre-profile VP by partial deformation in the middle of the web in the roughing stand VG3.
  • the flange machining in the Kaliqber K3 takes place in the same machining position of the pre-profile as in the K2 caliber.
  • Fig. 15.1 .1 shows schematically the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections. Viewing direction is the rolling direction.
  • Starting materials are slabs with constant rectangular cross-section, which are manufactured with conventional continuous casting plants.
  • These slabs are then further processed by longitudinal profiled rollers to wedge-shaped slabs. For this either a separate longitudinal profile rolling stand or, as shown here, a modified roughing stand VG1 is used.
  • the wedge shape of the slab BRA is thereby generated in the caliber K1 by permanent change of the roll gap WSP taking place synchronously with the advancing movement.
  • the change of the roll gap takes place, as shown on the upper roll OVG1 and / or on the lower roll UVG1. If a simultaneous adjustment of the upper and lower rollers is preferred, it is recommended to rotate the rollers by 90 °.
  • the feed VBR is directed perpendicular to the drawing plane. Due to the high compression forces in caliber K1, there is an undesirable lateral bulging of the slab, which is compensated with the caliber K2.
  • the slab BRA is rotated by 90 ° and rolled in caliber K2 with a constant nip. If necessary, the procedure with the calibers K1 and K2 is repeated several times. The inclination angle is thereby increased from stitch to stitch until the desired wedge shape is achieved. With the caliber K3, the slab is then notched.
  • the notched long sides are further compressed and widened with caliber K4.
  • the subsequent further processing of the pre-profile VP corresponds to the embodiment variant described under FIG. 15.1.
  • first partial areas of the web adjacent to the flanges are reshaped.
  • the completion of the pre-profile VP in the area of the middle of the bridge is done with the roughing stand VG3.
  • Fig. 15.1 .2 shows schematically a modified method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the side view.
  • wedge-shaped slabs can be made of continuously-cast slabs of constant rectangular cross-section with longitudinal slab rolling mills LPW.
  • a framework arrangement according to the illustration consisting of upper roller OBW, lower roller UBW and side rollers SBW1 and SBW2 is required.
  • the output slab with constant Rectangular cross-section is reciprocatingly moved with the feed movement VBR between the top roller OBW and the bottom roller UBW of the longitudinal profile rolling stand LPW.
  • the rolling gap WSP between OBW and UBW is permanently reduced in synchronism with the feed movement V B R. From stitch to stitch, starting from the rectangular shape shown in broken lines, a ramp is rolled with increasing inclination angle until finally the desired wedge shape of the slab BRA is reached. The width of the slab is controlled by the lateral rolls SBW1 and SBW2. The nip between the lateral rolls remains constant during rolling.
  • Fig. 15.1 .3 shows schematically a further modification of the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the plan view.
  • the slab BRA is preferably rolled with the broad side in a lying position, ie rotated by 90 ° with respect to FIG. 15.1 .2.
  • the nip between OBW and UBW remains constant, while the nip WSP between the side rollers SBW1 and SBW2 according to the desired wedge shape synchronously adjusted to the feed movement V B R.
  • Fig. 15.2 shows schematically the roll arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide-flange girder of Fig. 15 as a precursor for the production of the supporting elements in the front view of the roughing scaffold.
  • the explanations are given using the example of the roughing framework RG for non-parallel flanges.
  • the roll designations are marked by the suffix R.
  • the roller arrangement during finish rolling in the finishing stand FG is identical.
  • the edging group (Edging framework EG) the lateral rolls SWR1 and SWR2 are missing.
  • two pairs of rollers consisting of top rollers OR1 and OR2, and bottom rollers UR1 and UR2 with horizontal axes are arranged between the flanges FLo and FLu.
  • the pairs of rollers lie directly on the flanges.
  • Left and right pair of rollers are spaced apart, ie the roller width is less than the smallest flange width.
  • Two pairs of rollers are necessary because in this figure wide flange beams are rolled with non-parallel flanges. For parallel flanges, however, a pair of rollers would be sufficient.
  • parallel flanges can also be rolled with the illustrated roller arrangement, with a wall thickness of the web which is constant or not constant in the width direction.
  • the rollers are provided with the radii r2 and r3 of FIG. 15 as shown.
  • the Axes of the upper and lower rollers are inclined to the drawing plane according to the flange.
  • the swivel angles are selected so that the axes of both pairs of rollers OR1 and UR1 or OR2 and UR2 are each perpendicular to the associated flange.
  • the vertical arrangement of the axes to the flanges is apparent from Fig. 15.3.
  • the roller pairs Due to the longitudinal axis mirror-symmetrical axis slopes the roller pairs are stored separately. The storage on a common shaft is possible for kinematic reasons only with parallel Flanschverierin.
  • the rollers can follow the variable flange distance, a lateral tracking according to the direction of the arrows is necessary.
  • the rollers are mounted on swiveling linear slides and are permanently tracked via NC-controlled drives. The tracking movement of the rollers is synchronized via the numerical control of the stand (Numerical Control or NC control) with the feed movement of the rolling stock.
  • the inclination or swivel angle of the respective linear slide is set perpendicular to the corresponding flange.
  • the distance between the two middle roller pairs to each other changes with the feed movement of the rolling stock.
  • the roller spacing of the lateral rollers which are equipped with vertical axes, also varies according to the flange distance.
  • the rollers SWR1 and SWR2 analogous to the adjacent upper and lower rollers in the direction of the arrows translationally via NC-controlled linear axes tracked with strong drives. While both rolls SWR1 and SWR2, as well as the corresponding top and bottom rolls must be tracked in the same way in bilateral, ie symmetrical tapering of the profile, with one-sided taper, as shown in Fig. 6, only the roller of the respective side tracked. In terms of magnitude different inclination angles, the tracking movement is tuned to the respective inclination angle.
  • the thickened strip is not desired, it can be avoided in conjunction with the VG3 roughing stand in front of the REF scaffolding group. If the supporting elements are basically to be reinforced by a thickened strip, the roughing stand VG3 may be omitted.
  • the following describes how a uniform wall thickness w2 between the flanges is reached.
  • the roll gaps must be changed in a specific order. Since the roller pairs OR1 and UR1 or OR2 and UR2 contribute significantly to the shaping of the flanges, the roll gap WSP is always first reduced here. The roll gap between upper roll OVG3 and lower roll UVG3 of roughing stand VG3 is adjusted immediately afterwards.
  • the corresponding lateral rollers of all three framework groups are profiled by the recesses shown in dashed lines.
  • the contour changes shown dashed on the left side are made on the lateral rollers.
  • Double-sided thickened longitudinal edges can be upset with the lateral rollers after bending up the lower flange halves.
  • Upper and lower rollers are contoured according to the desired shape of the thickening.
  • the recesses on the side rollers omitted. With this arrangement, one-sided thickening can be generated.
  • the edging framework group is used.
  • the adaptation of the flange thicknesses or tf2 according to FIG. 6 is achieved by reducing the distance between the lateral rolls and the flanks of the upper and lower rolls during rolling.
  • FIG. 15.3 schematically shows the roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide-flange carrier as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs and for rolling wide-section beams with a variable cross-section in plan view.
  • the roller assembly for the production of the shell support elements with integrated ribs, as well as the wide flange with variable cross sections is identical. Only the roll profile of the lateral rolls SWF1 and SWF2 in the finishing stand FG is different.
  • the X-shape of the wide-flange carrier is maintained, which has an advantageous effect on the subsequent bending process. If no further processing to shell support elements, the finishing framework FG must produce the typical H-shape of wide-flange girders. For this purpose, the rollers SWF1 and SWF2 must be cylindrical.
  • the cross-sectional change can, as shown, be symmetrical on both sides by corresponding inclination of the flanges FLo or FLu.
  • the change in cross section can also be asymmetrical by tilting only one flange side, as shown in FIG.
  • rolled cross-sectional profiles with a variable inclination of the flanges are also possible in one piece analogously to FIGS. 6.1 and 6.2.
  • fabrication is possible by welding together seamlessly flanged parallel flange and non-parallel flange broad flange beam sections.
  • R. 14.2 The order of rolling wide-flange beams is identical when rolling parallel and non-parallel flanges.
  • the rolling stock passes through the REF group in the order of roughing framework RG, edging framework EG and finishing framework FG.
  • the forming wide flange beam BT is thereby reversely moved at the feed rate V, as indicated by the arrow.
  • the inclination of the flanges FLo or FLu has the consequence that the upper and lower rollers of all three stands translationally, according to the arrows, must be tracked.
  • the roller axes are exactly perpendicular to the corresponding flanges.
  • the tracking takes place via linear slides and strong NC-controlled drives, which synchronize the tracking movement with the feed motion V. This also applies to the side rollers SWR1, SWR2, SWF1 and SWF2.
  • Fig. 15.3.1 shows schematically an alternative roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide flange carrier as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschmoin with variable cross section in plan view.
  • the roll axes are pivoted, but the rolling stock.
  • shell moldings according to the invention with parallel or non-parallel ribs, as well as wide-section girders with variable cross section can be produced on existing rolling mills using conventional REF stands.
  • the wide-flange carrier BT or the precursor VPR is produced as shown in two successive steps by locally rolling one flange side each.
  • step 1 first, the left flange portion is rolled. Alternatively, first, the right flange portion can be rolled.
  • the side rollers SWR1 'and SWF1' are in position POS1, respectively, as shown.
  • the wide flange beam abuts with the outside of the left flange Flo on the side rollers SWR1 'and SWF1'.
  • the wide flange beam is moved leftward with the lateral travel axes of the opposing rollers SWR2' and SWF2 '.
  • Rolls SWR2 'and SWF2' are moved from position POS 1 to position POS 2 as shown.
  • the Breitflanschde can alternatively with not Moving units shown, for example, with adjusting cylinders, brought into the machining position for the left flange or pre-centered. This can be done in the REF group or in an upstream area of the rolling mill.
  • the nip WSP between the horizontal upper and lower rollers is open, so that the alignment is not hindered.
  • the reversing rolling of the wide-flange girder starts with the REF gantries RG, EG and FG.
  • the roll gap is adjusted accordingly.
  • the lateral rollers SWR1 'and SWF1' each remain in position POS1.
  • the opposing rollers SWR2 'and SWF2' are laterally tracked laterally in the direction of the arrows via the associated infeed axes in accordance with the wedge shape of the rolling stock.
  • the rollers SWR2 'and SWF2' reversibly move between positions POS1 and POS2. The reversing movement is synchronized with the feed V of the rolling stock via the system control, not shown.
  • the top rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding bottom rollers are smaller than the minimum distance between the left and right flange Flo due to the wedge shape of the rolling stock and process the wide flange in step 1 left of the dashed line.
  • the upper and lower rollers are as shown on the inside of the left flange Flo on.
  • the right flange portion is machined.
  • the rolling stock or the wide-flange carrier BT is brought into contact with the outside of the right-hand flange Flo with the roll nip open at the lateral rolls SWR2 'and SWF2'.
  • the top rollers ORT, OE1 'and OF1' as well as the corresponding bottom rollers must rest on the inside of the right flange Flo when rolling the area to the right of the dashed line.
  • the upper rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding lower rollers are moved in the direction of the dashed arrows on the associated roller axes to stop to the right.
  • the roller bodies of the upper and lower rollers are slidably mounted on the roller axles. The transmission of the driving forces for the roll feed takes place in this case according to the tongue and groove principle.
  • a roll change as indicated in the figure by the example of the upper rolls by the reference symbols OR2 ', OE2' and OF2 ', represents a further possibility, but means high set-up times.
  • Fig. 15.3.2 shows schematically another roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified broad flange support as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschmoin with variable cross-section in plan view.
  • a significant advantage of this arrangement compared with FIG. 15.3.1 is that the position of the top rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding bottom rollers is maintained.
  • a displaceability of the roll body on the associated roll axes or a roll change, as described in Fig. 15.3.1, is not required.
  • the procedure of step 1 is identical to Fig. 15.3.1.
  • step 2 the inside of the right flange Flo, unlike in Fig.
  • Fig. 15.4 shows schematically the method for bending the modified broad flange support to the supporting elements using the example of shell support elements with integrated ribs in a section.
  • the explanation of the bending process which is an integral part of the direct rolling process according to the invention according to the X-X method, is exemplary for the production of a flat, plate-shaped final contour with integrated, arranged perpendicular to the plate ribs with a subdivision into four steps.
  • hot roll forming does not take place in reversing mode, but preferably in a unidirectional feed direction perpendicular to the drawing plane.
  • the lower flange FLu is bent from the initial position shown by dashed lines by a defined angle, corresponding to the bending direction BR upwards.
  • the upper flange FLo bends in this case by a slightly smaller angle to the right.
  • the output radius r3 increases in this case to the radius r3 ' .
  • the desired contour shown by the solid line after the first bending step results from the contour of the profiled roll gap WSP.
  • the nip is formed in parallel flanges of a pair of rollers with horizontal axes consisting of top roller OP1 and bottom roller UP1.
  • the upper roller OP1 has a groove NU1 for receiving the flange FLo.
  • the groove geometry results from the flange geometry and angular position of FLo, whereby the groove width must always be greater than the flange thickness.
  • the function of the groove NU1 in the upper roll OP1 may be replaced by two single, spaced-apart upper roll disks. If the Breitflanschisme BT does not have parallel flanges, a division into two pairs of rollers with separate axes is necessary.
  • the associated roller axes are inclined in accordance with the flange courses and controlled by NC-controlled linear axes with suitable drives, e.g. Spindle drives, tracked.
  • suitable drives e.g. Spindle drives
  • the lower flange FLu is bent further upwards into the end position FLu ' by a further pair of rollers, consisting of top roller OP2 and bottom roller UP2, corresponding to the bending direction BR.
  • the bending takes place in accordance with the modified profiling of the roll gap.
  • the flange FLo bends further to the right in the end position FLo ' , which is predetermined by the groove NU2, and forms from now on the rib Rp.
  • the angle between the two flange halves is reduced thereby. In the example shown, a right angle is established between FLo ' and FLu ' .
  • the angle between FLu ' and St increases to 180 °.
  • Springback may result in unwanted deviations of the angular positions of FLo ' and FLu ' after rolling. It may therefore be expedient, depending on the material- and temperature-dependent springback rates, to take account of springback when contouring the rolls.
  • the provision of springback during roll forming is dominated by a person skilled in the art and is not considered in FIG. 15.4.
  • the bending process also changes the radii.
  • the radius r3 ' increases to infinity. This creates local tensile stresses in the material.
  • the radii r2 left and right of the upper flange decrease to r2 ' . This leads to local compressive stresses in the material. In practice, more than two bending steps may be necessary to achieve this contour. On the described basic principle however, this has no effect.
  • the rib Rp is calibrated with respect to the angular position by a lateral roller SP1 with vertical axis, and a pair of rollers OP3 and UP3 with horizontal axes, ie it is an angle of exactly 90 ° between rib Rp and web St set. This step is necessary because of the springback of the material.
  • the calibration of the rib with a pair of rollers consisting of two lateral rollers SP1 and SP2 done.
  • the variant with the roller SP2 is shown in dashed lines in this figure.
  • the underside of the supporting element is calibrated by means of a further pair of rollers, consisting of top roller OP4 and bottom roller UP4.
  • a force F is applied to the upper edge of the rib Rp.
  • the force F leads to a compression of the material in the rib Rp, as well as in the area of the original radius r3.
  • the tensile stresses on the underside of the load-bearing element in the area r3 build up here. Any sink marks are eliminated and it forms a smooth bottom.
  • the rib Rp is compressed to the final dimensions hr1 and hr2, respectively (see Fig. 5.1).
  • the method described relates, as mentioned above, to the production of the load-bearing elements in the form of flat shell support elements with integrated ribs, in particular on shell support elements with large wall thicknesses, which are common in heavy plate area.
  • This embodiment of the supporting elements is accordingly referred to as heavy plate with integrated ribs.
  • EN 10079 defines heavy plate as a flat product with thicknesses greater than 3 mm.
  • the heavy plate product produced according to the invention in the direct rolling process according to the XX method can be shaped in accordance with the geometry of the girder and, for example, further processed to be supported elements in the form of curved shell support elements.
  • Fig. 15.5 shows schematically a variant of the method for bending the modified broad flange support to the load-bearing elements using the example of shell support elements integrated ribs.
  • the bending in the hot roll forming process is performed in four or more steps.
  • the embodiment variant described below relates to step 1.
  • Main difference is the modified roller arrangement.
  • the profiling rolls OP1 'and UP1' have, as one easily recognizes, a modified geometry.
  • This arrangement has the advantage that the upper flange FLo is erected in a defined manner.
  • the flange FLo is brought to the stop with the lateral profiling roller SP3 from the dashed position in the direction of the arrow BR to the right to the lateral contour of the profiling roller OP1 '.
  • the contact surface is slightly inclined, so the flange FLo is not completely erected.
  • the lower flange FLu bends in this case by an angle not designated here with upwards. If one were to bring the flange FLo in step 1 completely in the vertical, the subsequent bending up of the lower flange FLu after rolling could lead to exceeding the right angle of the upper flange FLo.
  • the bending of the lower flange FLu in the horizontal and the upper flange Flo in the vertical and the calibration of the geometry can be carried out analogously to the steps 2 to 4 of FIG. 15.4.
  • Fig. 15.6 shows schematically the procedure for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with more than two ribs.
  • the following statements relate to the production of shell support elements or heavy plates with four integrated ribs and take place by way of example for the supporting element 2.m.
  • Step 1 is the preparation of the precursor VPR in the form of a modified Breitflanschmois according to Figures 14.1 to 15.3.2.
  • the geometry of the upper flange half FLo depends on the required rib height and may be equal to, shorter, or longer than the lower flange half FLu. In Fig. 15.6, FLo is shorter than FLu.
  • a method for influencing the rib height is shown in the explanation of FIG. 16.
  • the preliminary product VPR is then further processed with roll forming stands to form a flat shell support element or heavy plate with two integrated ribs Rp (step 2).
  • the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 corresponding to the method description in FIGS. 15.4 and 15.5 are used.
  • the flat plate is bent with further roll forming WPG 6 and WPG 7 to form a U-shaped element.
  • the integrated ribs point outwards.
  • the two inner folds are located exactly at the places where the additional ribs are needed. Bending angle is as shown about 60 °.
  • the inner ribs can be formed in the fifth step, for example, with the roller assembly of FIG. 15.7.
  • the molding takes place either with the REF frameworks RG, EG and FG for the production of the preliminary profile VPR or with additional universal frameworks according to FIGS. 19 and 19.1.
  • a roll arrangement is used in the roll forming stands, which enables a disturbance contour-free return transport of the rolling stock back to the REF stand group.
  • the roll contour of the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 is matched to the U-shaped element.
  • upper and lower rollers which are formed in the region of the receptacle for the U-shape of Fig. 15.7, are used.
  • the U-shaped element is bent in the sixth step by re-roll forming in the illustrated final contour of the supporting element 2.m.
  • the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 can be used again for this purpose.
  • FIG. 15 shows schematically the method for producing load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the additional ribs on the basis of an enlarged representation of the detail EZ from FIG. 15.6.
  • the load-bearing elements in the region of the shell have the same wall thickness everywhere, also in the region of the ribs Rp.
  • a cross-sectional weakening according to FIG. 9 in the patent DE10322752A1 is generally undesirable.
  • a reduction in wall thickness in the region of the ribs can not be avoided since the material for forming the ribs is taken from the adjacent areas of the rolling stock.
  • Ribs are already formed in the vertically downwardly extending portions of the legs.
  • the wall thickness corresponds there to the desired wall thickness w2.
  • the wall thickness w3 approaches the wall thickness w2.
  • the load-bearing element has the same wall thickness w2 everywhere.
  • the precursor VPR must be rolled with a thickened strip of appropriate width.
  • the thickened strip with the wall thickness w3 results when the preliminary profile VPR is rolled either with two roller pairs OR1 and UR1 or OR2 and UR2 according to FIG. 15.2 or with a profiled roller pair with local depression.
  • Fig. 16 shows schematically the method for producing the supporting elements using the example of U-profiles with constant or variable cross section in the front view.
  • the first caliber has an asymmetrical H-shape, ie the caliber depth is lower in the area of the upper flanges than in the lower flanges. As a result, the upper flanges are more compressed and thus shortened. The division between the upper and lower rollers is located in the bridge. Caliber two is already approaching the U-shape, ie the cavities of the upper flanges have largely disappeared. The roll gap is reduced in accordance with the progressive decrease in wall thickness due to the rolling work of the upstream roughing stand. Caliber three is U-shaped and the nip is narrowed further. The cavity of the upper flanges is no longer available. The flanges of the U-shaped profile are located completely in the cavities of the lower roller.
  • the upper flange is completely leveled.
  • the fine forming and finishing is done by final processing with the finishing framework.
  • the process must be modified.
  • standard U-profiles can be made with parallel flanges. Starting from non-parallel flanges, as shown in the first two steps, the left Flange side with the roller pair OER1 and UER1 formed.
  • the right flange side is machined with the pair of rollers OER2 and UER2.
  • the roller pairs each consist of profile rollers with different profile depth for the flanges FLo and FLu. Due to the lower tread depth in the top rollers OER1 and OER2, the flange FLo of the H-shaped pre-profile is more strongly compressed and accordingly shortened. The compression takes place in two edging steps. Thereafter, the roughing framework, not shown, is run through. This reduces the wall thickness. For the execution of Edging suitse 3 and 4, another roll forming is necessary, which approximates a U-shape. Accordingly, a roll change is necessary. Alternatively, an additional Edging framework with profiled roller pairs OER3 and UER3 or O-ER4 and UER4 is used.
  • the flange FLo is further leveled.
  • the U-shape of the flanges with the roller pairs OEF1 and UEF1 or OEF2 and UEF2 is completed in the fifth step and fed the rolling stock to the finishing mill.
  • Due to the non-parallelism of the flanges, the roller pairs are laterally tracked in all steps.
  • the axis positions are inclined according to the flange profile.
  • a bent edge Ab according to FIG. 4.1 can be introduced into the U-profile.
  • the fold Ab can alternatively be done on a press brake.
  • the described method can be used not only for the production of U-profiles, but also for the targeted influencing of the rib height hr1 or hr2 according to FIG. 5.1.
  • Fig. 17 shows schematically a rolling mill with the corresponding devices for producing the supporting elements of this invention.
  • changes must be made in the steel and profile rolling mill. Special devices are required which are not state of the art.
  • the block layout shows all necessary devices of the entire process chain, including continuous casting. As already described in FIG. 14.3, variable width slabs are required as the starting material. To make these there are basically three options.
  • One possibility is the use of the molds according to the invention in the continuous casting plant SG.
  • Fig. 18 shows the embodiment of such a mold KO. Slabs with one-sided or two-sided wedge-shaped taper for profiles according to FIGS. 6 and 15.3 can be produced by means of permanent mold gap adaptation with these molds.
  • a further possibility consists in the production of wedge-shaped slabs from rectangular continuous casting slabs with the aid of longitudinal profile rolling stands LPW according to FIGS. 15.1 .1 to 15.1 .3.
  • Profiles with complex contour curves place higher demands on the production of the required slab geometry and can be produced by subsequent trimming after the transverse slitting machine QT on the outfeed roller table ROG of the casting sheet GB.
  • BSA cutting plants are used according to the state of the art. Alternatively, other methods, such as laser cutting can be used.
  • the slabs are then stored temporarily in the BRL slab store. The slab bearing decouples the steelmaking process from the rolling processes in the profile rolling mill.
  • the slabs are fed to the profile rolling mill via Auflegeroste ALR.
  • the slabs are first heated in furnaces to rolling temperature.
  • for this purpose for example Hubbalkenöfen HBO are used.
  • the rolling stock is compressed in the following roughing stand VG1 to form the X-shaped pre-profile.
  • the structure of the roughing stand VG1 corresponds to the state of the art, ie a Duo rule with caliber rolls with controllable roll gap is used.
  • changes result from the different use of the K3 caliber.
  • the caliber K3 of the roughing stand VG1 is used according to FIG. 15.1 for profiles of variable width only for partial deformation in the area of the webs.
  • the following roughing stand VG2 has the same structure and the same functionality as the Roughn armored scaffold RG. It is a special universal scaffold with traceable axles, consisting of two scaffolding halves, each containing a lateral roller with a vertical axis and a roller pair with a horizontal axis. The framework serves for further shaping of the bone-shaped flange areas.
  • the roughing stand VG3 levels out wall thickness differences of the web and, like the roughing stand VG1, consists of a pair of rolls with horizontal axes.
  • the structure of these special universal scaffolding differs from the prior art and will be described with reference to FIGS.
  • Roll forming is state of the art in the cold rolling field of thin-walled profiles.
  • the basic structure of the roll forming WPG1 to WPGn corresponds to the rolling stands of the REF scaffolding group of FIG. 19 or 19.1 and is therefore not explained separately.
  • the rolling stock is cut by means of hot saw WS. If shell support elements or metal sheets with more than two integrated ribs are required, a corresponding number of sheets are joined together by means of friction stir welding RRS on the long sides after hot sawing.
  • shell support elements or metal sheets with more than two integrated ribs are produced by the method according to FIG. 15.6.
  • the scaffolds RG, EG, FG and WPG1 to WPGn are repeated in accordance with the required number of ribs.
  • Each additional pass produces two additional ribs.
  • the hot saw is used in this case only after completion of the ribs.
  • Standard grades are cooled in cooling beds in the ADJ finishing.
  • High-strength and ultra-high-grade grades are first derequipped in roller hearth furnaces RHO and then quenched by means of a continuous flow calender DQ.
  • the pass-quenquette DQ is described in FIG. After the tempering furnace AGO and the hot straightening machine WR, the tempered rolling stock reaches the finishing plant ADJ. If necessary, the load-bearing elements in the finishing shop are rectified, checked and dispatched.
  • the entire device arrangement is basically designed so that both the load-bearing elements according to the invention with variable cross-sections and rib spacings and parallel-flange standard carrier profiles can be produced.
  • Fig. 18 shows schematically the basic device structure of the continuous casting mold according to the invention for the production of wedge-shaped slabs as a starting material for the supporting elements with variable rib spacing or cross-sections in perspektive representation.
  • the production of slabs of constant width is state of the art.
  • the width of the casting gap GSP of the mold KO must be permanently adjusted during the casting process. inventions According to this, this is done by a decomposition of the casting mold into two slides SCH1 and SCH2, which are arranged displaceably between two jaws BK1 and BK2.
  • the components of the casting mold are cooled as usual. The presentation of the cooling was omitted here.
  • the jaws BK1 and BK2 are pressed during the casting process via cylinders not shown with the pressure force FB on the side surfaces of the slide SCH1 and SCH2.
  • the pressure force FB counteracts the ferrostatic pressure of the melt in the casting gap GSP and seals the mold KO.
  • the end faces of the slides are beveled wedge-shaped with the pitch angle ⁇ to the casting gap. Due to the wedge shape of the casting gap at the entrance of the mold is wider than at the outlet.
  • the pitch angle ⁇ of the slides depends on the desired wedge shape of the slab.
  • the pitch angles Q of slide and slab must be identical. During the casting process, a constant contact of the melt with the wedge-shaped end faces of the slides is to be ensured.
  • the feed rate of the slab V B R and the feed rate V S of the two slides SCH1 and SCH2 must be coordinated. This is done via NC-controlled actuators or lifting cylinders.
  • the feed rate V s of the slider must be constant equal to the quotient of the feed rate of the slab VBR and the tangent of the angle ⁇ .
  • the advancing movement of the two slides SCH1 and SCH2 takes place in opposite directions, as shown, but is of the same magnitude. As a result of the feed of the two slides, the width of the casting gap GSP changes.
  • one-sided wedge shapes, bilateral wedge shapes or rectangular shapes can only be produced by simply changing the slides. An exchange of the mold is not necessary.
  • the mold during the casting is moved as usual oscillating.
  • the slag on the pouring mirror, which is continuous is applied, also serves as a lubricant between the solidified shell and the mold and ensures the mobility of the slider.
  • Fig. 19 shows schematically the device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
  • Hot rolling stands for the production of supporting elements with variable flange or rib spacing are not prior art and are described below. Viewing direction is in the rolling direction of the load-bearing elements.
  • the respective device structure of the roughing and finishing framework is identical except for the rollers. In Edging scaffold missing the side rollers, otherwise the basic device structure is also the same. All three rolling devices consist of two half-frames, which are constructed mirror-symmetrically. The symmetrical structure is apparent from Fig. 15.2. It is therefore sufficient if only one framework half is described below. The description is given by way of example for the roughing framework RG.
  • the three rollers of each half-frame are mounted on a stable C-bracket CB slidably.
  • the C-clamp CB is open to the rolling stock.
  • Top roller OR1 and bottom roller UR1 are mounted vertically in the Z direction via bearing brackets LBO and LBU, as well as linear axes LAO and LAU.
  • At least one of the two rolls must be adjustable in the direction of the arrows to adjust the roll gap between OR1 and UR1.
  • the side roller SWR1 is mounted on the same principle as the top and bottom rollers, ie via the bearing bracket LBS and the linear axis LAS. About the corresponding actuator, also not shown here, the lateral roll gap between the three rollers SWR1, OR1 and UR1 from stitch to stitch in the horizontal direction adjusted.
  • Top roller OR1 and / or bottom roller UR1 are equipped with rotary actuators AOR1 and AUR1.
  • the drives provide for the feed of the rolling stock. The drive is done by cardan shafts, which allow an angle compensation, according to the variable roll gap.
  • the pivotal mounting of the drives AOR1 and AUR1 also allows an angle compensation. According to Fig.
  • the three rollers of each scaffolding half with their axes must be exactly perpendicular to the flange.
  • the entire C-bracket CB must be pivotally mounted on the machine foundation or in a frame RA. This is done via a pivot axis SWA.
  • the axis is equipped with a pivot drive, not shown. After adjustment, the pivot axis is locked so that the setting does not change uncontrollably during the rolling process.
  • the entire C-arm CB is movably mounted via a further linear axis LAC with not shown actuator or actuator cylinder.
  • All axes have digital position measuring systems, so that precise position control via the NC control is possible. Due to the high rolling forces, and by the division of the upper and lower rollers in two pairs of rollers, the entire C-bracket assembly including the bearing bracket and linear axes must be made very stable. Unlike conventional scaffolding, in which the lateral rolling force for rolling out of the flanges is supported both over the web of the Breitflanschippos, as well as the continuous upper and lower rollers, eliminates the possibility of support over the axes in the division of two pairs of rollers. Due to the separate storage of the axes, the rolling forces of the left and right rollers SWR1 and SWR2 do not cancel each other.
  • the trackable rolling profiling frames WPG1 to WPGn for bending the profiles into the desired final contour are, if the flanges or ribs do not run parallel to one another, constructed according to the same basic principle. With parallel flanges or ribs, the two framework halves are brought together to form a roll forming stand, and the two middle pairs of rolls are replaced by a pair of rolls. Since a wall thickness change in roll forming is not intended, a less rigid framework design will suffice.
  • Fig. 19.1 shows schematically an alternative device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
  • the direction of view is again in the rolling direction. Shown is the structure of the left half of the scaffold using the example of the roughing scaffold.
  • the right half of the frame is mirror-symmetrical and not shown here.
  • the rollers OR1, UR1 and SWR1 are mounted on one side in a sturdy machine frame MG in stand construction. If necessary, the horizontal roll axes in the region of the free ends by additional bearing points, indicated here by dashed lines, be supported.
  • the additional bearing points are designed such that the pan and trackability of the frame halves is given according to SWA and LAG.
  • the bearings L10R1 and L20R1 as well as L1 UR1 and L2UR1 for positional tion of the horizontal roller axes of upper roller OR1 and lower roller UR1 are spaced from each other according to the stator width.
  • a larger support base SB can be realized.
  • the larger support base enables a more stable bearing of the roll axes and reduces deformations in the area of the machining point.
  • the bearings L10R1, L20R1, L1 UR1 and L2UR1 are mounted on the machine frame MG height adjustable via suitable linear guides.
  • linear guides are, for example, stable column guides.
  • the height adjustment is preferably via spindle drives.
  • the lateral roller SWR1 is adjustably mounted on the machine frame via an exchangeable cassette KA with a linear guide in the lateral direction.
  • the position adjustment of the roller SWR1 via suitable drives, eg spindle drives.
  • the machine frame MG is similar to FIG. 19 pivotally mounted and tracked in the direction of the arrows.
  • the machine frame is attached to the underframe UG via a swivel axis SWA and a linear axis LAG.
  • the subordinate is attached to the foundation.
  • Fig. 20 shows schematically the flow-through quench according to the invention for the tempering of the supporting elements of this invention.
  • the use of continuous flow screens for quenching flat sheets is state of the art.
  • the flat geometry of the sheets facilitates uniform cooling and microstructure.
  • the supporting elements of this invention have a three-dimensional and complex contour.
  • d. H. flat temperature gradients can be compensated for, they play a significant role in the quenching in the fürtown. Since the quenching takes place with a high cooling rate, the compensation of temperature differences in the rolling stock via heat conduction is only possible to a limited extent. It must therefore be cooled very precisely and on all sides to avoid distortion and to achieve a homogeneous structure.
  • the cooling rates of core and surface of the component must be optimally matched to each other.
  • the object of this invention is to provide a cooling device with which a defined quenching along the entire contour of the supporting elements can be achieved.
  • An all-round cooling is complicated by the different orientation of the individual areas. In particular, the accessibility of the flange inside is problematic.
  • each variant of the load-bearing elements according to FIG. 14 makes individual cooling requirements due to the different profiling.
  • the cooling must be adapted to the different dimensions be customizable. It is clear that the requirements can not be met with continuous flow according to the prior art. It is not enough to cool only the top and bottom of the load-bearing elements, also the side flanges or ribs must be cooled.
  • the cooling according to the invention is carried out with cooling nozzles or cooling nozzle arrangements KDO and KDU, which produce a fan-shaped or conical spray jet with the opening angle ⁇ .
  • ) D depends on the spectrum of the flange geometries to be cooled and the distance between the cooling nozzles AKD. In general, ⁇ will be less than 180 ° and is arranged symmetrically to the vertical. In individual cases, however, asymmetrical arrangements can also be advantageous.
  • the conical shape of the cooling water jet enables simultaneous wetting of the horizontal and vertical surfaces. In this way, the side flanges FLo and FLu or ribs are wetted.
  • the radiation characteristic of the cooling nozzles is designed so that the volume flow, starting from the perpendicular to each 45 ° Ab- beam angle continuously increases to then decrease continuously again. This also contributes to the most uniform possible cooling and wetting.
  • nozzle heads consist of a combination of several individual nozzles.
  • the nozzle head has the shape of a half-calotte, in which the individual nozzles are each exactly perpendicular to the surface embedded.
  • the emission characteristics can be selectively influenced by varying the nozzle distances and opening diameters.
  • individual or all nozzles are controlled individually via servo-hydraulic valves. By clocking the control valves, the volume flow can be selectively varied. In this way, directional and / or contour and / or wall thickness-dependent adjustments of the flow rate can be performed.
  • the cooling can be optimally adapted to local mass accumulations in the area of the rib root.
  • the cooling nozzles are attached at a distance AKD above and below the components to be coated.
  • the lower cooling nozzles KDU are located between the individual rollers of the roller table ROG. As shown, both the lower and the upper cooling nozzles KDU and KDO are arranged so that the spray cones overlap. This contributes to a uniform wetting of the component surface. Between the rollers of the roller table ROG several rows of cooling nozzles are arranged, the nozzle heads are row by row offset from each other. The offset is indicated in the illustration by the dashed cooling nozzles and also contributes to a uniform cooling of the surface.
  • cooling nozzles KDU or KDO are interconnected to non-designated groups, which are differently charged with coolant in terms of distribution and flow and are passed through in turn by the rolling stock.
  • the cooling of the rolling stock can be carried out according to time-temperature curves are set.
  • the control of the individual groups is carried out according to the prior art via a not shown here water management system. In general, it can be assumed that the cooling conditions at the bottom are less favorable than at the top. The cooling is supported at the top by gravity and there are longer contact times of cooling medium and component surface. The underside must therefore be cooled more intensively by the water supply system. This requires separate high-pressure cooling ice runs for the upper and lower cooling groups.
  • the cooling result in problem areas, in particular in the area of the flange root can be further improved.
  • the roller table ROG consists of comb-like rollers. The components rest on the top of the comb while the side flanges dip into the recesses of the rollers. Despite varying flange dimensions, a uniform distance to the respective component underside can be achieved.
  • the comb-like structure of the rollers allows the inclusion of components with different or varying flange distances, ie also wide flange with non-parallel flanges can be accommodated.
  • the comb geometry depends on the component and geometry spectrum to be compensated and, in the sense of uniformity, is also advantageous in the roller hearth furnace.
  • the comb structure centers the components so that a constant lateral distance to the cooling nozzles is ensured. This contributes to a uniform cooling of the flanges or ribs.
  • the rollers of the roller table ROG are executed without comb structure. In this case, the components lie with the flange edges, so that the distance between the cooling nozzles depends on the flange geometry.
  • the flow rate must always be adjusted individually.
  • the relationship between the required flow rate and distance is square, ie when doubling the distance of four times the volume flow is required. This increases the control engineering effort of the water supply system and requires more powerful high-pressure pumps.
  • FIGS. 21 schematically shows the straightening disk arrangement and axle kinematics of the hot straightening machine according to the invention for straightening the supporting elements with non-parallel flanges in a plan view.
  • Profiles are usually cold-directed because warmed profiles warp on cooling.
  • Reason is the different mass distribution especially in the area of the Flanschwurzel, which leads to different cooling rates.
  • Straightening in the cold state has the disadvantage of longer processing times, since the cooling takes time. The warmer the material can be directed, the smaller is not only the throughput times, but also the forming forces. This applies in particular to the load-bearing elements, which have increased strength as a result of the remuneration.
  • the straightening process is therefore carried out warmly after the tempering furnace AGO.
  • a hot leveling machine WR is used, in which the rolling stock is directed at 70 to 100 ° C or at a maximum of 200 ° C. Since the annealing temperature in tempering furnace AGO is higher, the rolling stock is first conditioned in a buffer zone between tempering furnace AGO and hot leveling machine WR.
  • the buffer zone consists for example of a Hubbalkenkühlbed on which the rolling stock is temporarily stored.
  • the method of hot-rolling profiles is described in patent EP1641575A1.
  • the method is to be improved in such a way that the wide-flange supports BT according to the invention can also be heated with non-parallel flanges.
  • the mode of operation of the modified device is explained here using the example of two straightening disks. Based on the detailed explanations on rolling variable flange distances in FIGS. 15.2 and 15.3, it is immediately clear that non-parallel flange wide flange supports BT require straightening disks RS1 and RS2 on separate axes ARS1 and ARS2 with separate drives.
  • the structure of the trackable frameworks shown in FIG. 19 or 19.1 can be used.
  • the separate storage of the leveling wheels allows adjustment and tracking of the axes according to the inclination angle of the flanges FL.
  • the axes of the straightening disks are adjusted to the flanges FL so that a right angle results.
  • the lateral tracking in the direction of the arrows takes place via NC-controlled axes and, analogously to the described rolling processes, is synchronized with the feed movement V.
  • the straightening disk geometry in this figure is to be understood as an example.
  • Essential are the special axle arrangement, as well as the lateral tracking via actuators.
  • the combination with an automated flame straightening process is proposed according to the invention.
  • permanently installed or flexible robot-guided burners BRE are used specifically at the points which can not be controlled by the above-described hot straightening alone.

Abstract

The invention relates to supporting elements and to the connection elements thereof of an at least two-part shell, beam, or framework supporting structure (1), which is made of a metal material and in which fatigue is primarily relevant to the dimensions, for any application and in any geometry. The invention is characterized in that the supporting elements (2.1 to 2.n) of the complete structure or individual structure portions are pretensioned partially or all around on one or more planes on the inside or outside by means of tensioning elements (3.1 to 3.m) at a bracing angle (β) and/or by means of operating loads to such a degree that the stress of each individual supporting element under all expected operating loads, even under extreme loads, always occurs in the pulsating stress range according to the threshold tension ratio 1 < R < ∞ or R = - ∞ such that the fatigue strength is increased in a manner which is customary for metals. Material grades with an increased yield strength in particular, i.e. high-strength structural steels with yield strengths of 460 MPa to 1300 MPa and higher or high-strength wrought aluminum alloys of the group 7000 with strengths of up to ca. 700 MPa and higher, are used. The structure is reinforced in a controlled manner by means of supporting elements with a large cross-section and/or by profiling the supporting elements with seamlessly rolled ribs (Rp), beads, curved structures, or the like and/or by using composite sandwich designs, and the supporting elements are hot rolled. Plug connection elements (S1 to Sx) and special elements for transferring the pretensioning force 5.1 or 5.2 are used to connect and pretension the supporting elements and/or individual framework portions which are pretensioned by the tensioning elements. Interfaces which are not pretensioned by the tensioning elements are connected either directly via bolt connections (Bz) or by means of screw-pretensioned plug connections (SV1 to SVn) or via post-treated welding seams. The invention further relates to devices and methods for producing the supporting elements.

Description

Tragende Elemente einer tragenden Struktur, dazugehörige Verbindungselemente, sowie Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben  Supporting elements of a supporting structure, associated fasteners, and apparatus and methods for making the same
Die Erfindung betrifft tragende Elemente einer tragenden Struktur nach den Ansprüchen 1 bis 8, sowie die dazugehörigen Verbindungselemente nach den Ansprüchen 9 bis 21 . Die Erfindung betrifft außerdem Vorrichtungen und Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 38 zur Herstellung der tragenden Elemente. The invention relates to supporting elements of a supporting structure according to claims 1 to 8, and the associated connecting elements according to claims 9 to 21. The invention also relates to devices and methods according to claims 22 to 38 for the manufacture of the supporting elements.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf tragende Elemente und Verbindungselemente, d. h. Bauteile stationärer sowie bewegter lasttragender, mechanischer Strukturen, insbe- sondere Großstrukturen, die in Leichtbauweise zu realisieren sind. Unter Großstrukturen sind tragende Konstruktionen bzw. Tragwerke mit Abmessungen von wenigen Metern bis zu mehreren hundert Metern zu verstehen, wie zum Beispiel Brücken, Türme von Windenergieanlagen, Masten etc. Im Folgenden wird als Synonym für tragende Strukturen der Begriff Tragwerke verwendet, da Tragwerke das größte Anwendungspotenzial darstellen. Zumindest Teile diese Erfindung sind auch auf andere tragende Strukturen, wie beispielsweise auf Fahrgestelle von Schienenfahrzeugen, Fahrgestellrahmen von LKW, Flugzeugtragflächen etc. übertragbar. Derartige Anwendungsmöglichkeiten sollen durch diese Begrifflichkeit nicht ausgeschlossen sein.  The present invention relates to supporting elements and connecting elements, i. H. Components of stationary and moving load-bearing, mechanical structures, in particular large structures, which can be realized in lightweight construction. Under large structures are supporting structures or structures with dimensions of a few meters to several hundred meters to understand, such as bridges, towers of wind turbines, masts, etc. In the following, the term structures is used as a synonym for load-bearing structures, since structures the largest Represent application potential. At least parts of this invention are also transferable to other supporting structures, such as railcar chassis, truck frame, aircraft wings, etc. Such applications should not be excluded by this terminology.
Zur Herstellung von tragenden Strukturen bzw. Tragwerken sind tragende Elemente mit entsprechend großen Querschnitten und Blechdicken bzw. Wandstärken erforderlich. Im Stahlbereich werden hierfür so genannte Grobbleche im Blechdickenbereich von 3mm bis über 100mm verwendet. Der Einsatz von Aluminium ist aufgrund der hohen Materialkosten auf Sonderanwendungen beschränkt, bei denen es auf ein sehr geringes Gewicht ankommt, wie zum Beispiel Anwendungen im Flugzeugbau. Die bei Aluminium üblicher- weise eingesetzten Wandstärken sind deutlich geringer und liegen im Bereich weniger Millimeter.  For the production of load-bearing structures or structures supporting elements with correspondingly large cross-sections and sheet thicknesses or wall thicknesses are required. In the steel sector, so-called heavy plates in the sheet thickness range from 3mm to over 100mm are used. The use of aluminum is limited due to the high cost of materials to special applications in which it comes to a very low weight, such as applications in aircraft. The wall thicknesses usually used for aluminum are significantly lower and are in the range of a few millimeters.
Tragende mechanische Strukturen haben in der Technik die Aufgabe, Lasten, insbesondere Einzellasten aus Zug- und / oder Druckkräften, Flächenlasten, sowie Biege- und / oder Torsionsmomente aufzunehmen. Lasten können gleichförmig oder veränderlich, d. h. statisch oder dynamisch sein. Der Konstrukteur hat eine tragende Struktur so auszulegen, dass die einwirkenden Lasten während der vorgegebenen Lebensdauer ohne Bruch ertragen werden. In dieser Erfindung geht es primär um die Erhöhung der Ermüdungsbruchfestigkeit dynamisch beanspruchter Strukturen. Zu diesem Zweck sind die tragenden Elemente in besonderer Weise gestaltet, gefertigt und miteinander verbunden. Tragende Elemente im Sinne dieser Erfindung sind Stabelemente, Balkenelemente, Rohrelemente, sowie Schalenelemente. Stabelemente können Zug- oder Druckkräfte aufnehmen. Dies unterscheidet Stabelemente von Seilen, die nur Zugkräfte aufnehmen können. Unter einem Balken versteht man in der Mechanik ein Konstruktionselement, dessen Querabmessung im Vergleich zu seiner Längsabmessung klein ist und das nicht nur in Richtung seiner Achse, sondern auch quer dazu belastet ist und folglich nicht nur Zug- und Druckkräfte, sondern auch Biegemomente aufnimmt. Vergleichbare Eigenschaften haben Rohrelemente. Eine Schale im mechanischen Sinne ist ein flächiges Tragelement, das einfach oder doppelt (räumlich) gekrümmt ist und das Belastungen sowohl senkrecht als auch in seiner Ebene aufnehmen kann. Tragende Strukturen bzw. Tragwerke setzen sich aus mindestens einem dieser Grundelemente zusammen. Sinngemäß erstreckt sich diese Erfindung somit auf Stabtragwerke (so genannte Fachwerke), Balkentragwerke, Schalentragwerke bzw. Mischformen, bei denen unterschiedliche tragende Elemente miteinander kombiniert sind. Load-bearing mechanical structures have the task in the art of absorbing loads, in particular individual loads from tensile and / or compressive forces, surface loads, as well as bending and / or torsional moments. Loads can be uniform or variable, ie static or dynamic. The designer must design a load-bearing structure so that the applied loads will endure without breakage during the given service life. In this invention, it is primarily about increasing the fatigue strength of dynamically stressed structures. For this purpose, the supporting elements are designed, manufactured and connected in a special way. Supporting elements in the context of this invention are rod elements, beam elements, pipe elements, and shell elements. Bar elements can absorb tensile or compressive forces. This distinguishes rod elements of ropes, which can only absorb tensile forces. Under a beam is understood in mechanics a structural element whose transverse dimension is small compared to its longitudinal dimension and which is not only loaded in the direction of its axis, but also transversely thereto and consequently receives not only tensile and compressive forces, but also bending moments. Comparable properties have pipe elements. A shell in the mechanical sense is a flat support element which is curved single or double (spatially) and which can absorb loads both vertically and in its plane. Structural structures or structures are composed of at least one of these basic elements. Accordingly, this invention thus extends to bar structures (so-called trusses), beam structures, shell structures or mixed forms in which different load-bearing elements are combined.
Da die vorliegende Erfindung breitbandige Anwendungen ermöglicht und an dieser Stelle nicht auf alle denkbaren Lastfälle und Tragwerksausführungen im Einzelnen eingegangen werden kann, erfolgen die Erläuterungen, im Hinblick auf die beanspruchten erfindungsgemäßen Merkmale, anhand von Beispielen, mit denen sich die Problematik am besten erklären lässt. Typische Beispiele sind insbesondere lange, schlanke Tragwerke unter hoher Axialdruck-, Biege- und Ermüdungsbeanspruchung, wie Masten, Türme, Pylone, Rigs von Ölplattformen etc. Durch die lange und schlanke Form handelt es sich um schwingfreudige und sofern es sich um Schalentragwerke handelt, beulgefährdete Strukturen. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an Beulsteifigkeit und Ermüdungsfestigkeit der eingesetzten Tragelemente. Die erfindungsgemäßen Merkmale sollen aber nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere Tragwerksformen und Lastfälle übertragbar sein. Für den Fachmann ist es ohne weiteres möglich, die Grundprinzipien dieser Erfindung bei anderen Tragwerken und Lastfällen anzuwenden. Die tragenden Strukturen sind daher selbst nicht Gegenstand dieser Erfindung, sondern dienen lediglich Erläuterungszwecken. Since the present invention enables broadband applications and can not be dealt with in detail at this point on all conceivable load cases and structural embodiments, the explanations, with regard to the claimed inventive features, by way of examples, with which the problem can best be explained. Typical examples are especially long, slender structures under high Axialdruck-, bending and fatigue stress, such as masts, towers, pylons, rigs of oil rigs, etc. The long and slender shape is vibrational and if it is shell structures, beulgefährdete structures. Accordingly high are the requirements for dent resistance and fatigue strength of the support elements used. The features of the invention should not be limited to these examples, but mutatis mutandis to other structural forms and load cases be transferable. It will be readily apparent to those skilled in the art to apply the principles of this invention to other structures and load cases. The supporting structures themselves are therefore not subject of this invention, but are for illustrative purposes only.
Unter Ermüdung versteht man in der Werkstofftechnik ein Materialversagen unter veränderlicher bzw. schwingender Belastung. Unter dem Einfluss von Zugspannungen bilden sich Risse, die mit fortschreitendem Wachstum schließlich zum Bruch führen und die Bauteillebensdauer begrenzen. Tragende Strukturen sind daher so zu bemessen, dass während ihrer Lebensdauer kein Ermüdungsversagen auftritt. Die Spannungen, die ein Bauteil dauerhaft unter schwingender Belastung erträgt, sind bei allen Werkstoffen grundsätzlich niedriger als die Spannungen, die unter statischer Beanspruchung ertragen werden. Der Zusammenhang geht aus werkstoffspezifischen Wöhlerkurven hervor. Stahlwerkstoffe mit kubisch raumzentriertem Gitter zeigen oberhalb einer Grenzschwingspielzahl von 10Λ6 (1 Million) Lastzyklen eine ausgeprägte Dauerfestigkeit. Aluminium mit kubisch flächenzentriertem Gitter hat kein ausgeprägtes Dauerfestigkeitsverhalten. Dauerfestigkeit wird daher oberhalb einer anwendungsabhängigen Grenzschwingspielzahl von 10Λ7 bzw. 10Λ8 Lastzyklen angenommen, bei der die Wöhlerkurve nur noch langsam abfällt. Magnesiumlegierungen zeigen ein Ermüdungsverhalten, welches in der Mitte zwischen dem der Stähle und dem der meisten Aluminiumlegierungen liegt, d. h. der Abfall der Wöhlerkurve von Magnesiumlegierungen ist so gering, dass man von einer ausgesprochenen Dauerfestigkeit sprechen kann. Magnesiumlegierungen haben allerdings, aufgrund ihrer sehr hohen Kosten, im Tragwerksbau kaum Bedeutung, so dass auf diese Werkstoffgruppe im Folgenden nicht explizit eingegangen wird. Die Prinzipien dieser Erfindung sind jedoch auch auf diese Werkstoffgruppe übertragbar. Fatigue in material technology is a material failure under varying or oscillating load. Under the influence of tensile stresses, cracks form, which eventually lead to breakage as the growth proceeds and limit the component life. Load-bearing structures should therefore be designed so that no fatigue failure occurs during their service life. The stresses sustained by a component permanently under oscillating load are generally lower for all materials than the stresses that are endured under static stress. The connection is based on material-specific Wöhler curves. Steel materials with cubic body centered lattice show a pronounced fatigue strength above a limit number of cycles of 10 Λ 6 (1 million) load cycles. Aluminum with cubic face-centered lattice has no pronounced fatigue behavior. Fatigue strength is therefore assumed to be above an application-dependent limiting cycle number of 10 Λ 7 or 10 Λ 8 load cycles, at which the Wöhler curve drops only slowly. Magnesium alloys show a fatigue behavior which is intermediate between that of steels and most of the aluminum alloys, ie the decrease of the Wöhler curve of magnesium alloys is so low that one can speak of pronounced fatigue strength. However, due to their very high costs, magnesium alloys have little significance in structural engineering, so that this group of materials will not be discussed explicitly below. However, the principles of this invention are also applicable to this group of materials.
Welche Spannungen Bauteile dauerhaft ertragen können hängt allerdings nicht nur vom Werkstoff, sondern auch vom Herstellverfahren, von der Konstruktion und von der Belas- tungsart (Mittelspannung im Zug- oder Druckbereich) ab. Durch Kerbwirkung kann die tatsächlich ertragbare Spannung unter Ermüdungsbelastung deutlich niedriger sein als die Wöhlerkurve für den Grundwerkstoff vorgibt. In diesem Zusammenhang spielt insbesondere die Verbindungstechnik eine maßgebende Rolle, da beispielsweise Schraublöcher und Schweißverbindungen stets eine Kerbwirkung verursachen. Bei Schweißverbindun- gen kommt hinzu, dass sich beim Erstarren der Schmelze Zugeigenspannungen bilden. Zusätzlich kommt es zu Gefügeänderungen und Duktilitätseinbußen, die in Verbindung mit den Eigenspannungen zu einer Herabsetzung der dynamischen Festigkeit führen. However, the stresses that components can endure depend not only on the material, but also on the manufacturing process, the design and the type of load (medium tension in the tensile or compressive area). By notch effect, the actually tolerable stress under fatigue load can be significantly lower than the Wöhler curve for the base material pretends. In this context, in particular, the connection technology plays a decisive role, since, for example, screw holes and welded joints always cause a notch effect. In the case of welded joints, residual tensile stresses form during the solidification of the melt. In addition, structure changes and ductility losses occur which, in combination with the residual stresses, lead to a reduction of the dynamic strength.
Darüber hinaus kann die Dauerfestigkeit metallischer Werkstoffe unter Einfluss von Korrosion gänzlich verloren gehen. Hierbei handelt es sich um die so genannte Schwingungs- risskorrosion, die schwer zu entdecken und daher besonders gefährlich ist. In addition, the fatigue strength of metallic materials can be completely lost under the influence of corrosion. This is what is known as vibration corrosion cracking, which is difficult to detect and therefore particularly dangerous.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass bei stark ermüdungsbean- spruchten Tragwerken das statische Festigkeitspotenzial, insbesondere von hoch- und höchstfesten Werkstoffen, abhängig von Herstellverfahren, Konstruktion und Beanspruchungsart (Zug, Druck, Korrosion etc.), in vielen Fällen nicht optimal genutzt werden kann. Bei starker Ermüdungsbeanspuchung (hohe Schwingspielzahl in Verbindung mit hohen dynamischen Lasten) wird die im Vergleich zur statischen Festigkeit deutlich niedrigere Ermüdungsfestigkeit bemessungsbestimmend. Die Ermüdungsfestigkeit hoch- und höchstfester Werkstoffe erhöht sich jedoch nicht proportional zur Streckgrenze. Der überproportionale Gewinn an statischer Festigkeit kann deshalb bei starker Ermüdungsbelas- tung nicht ausgenutzt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem das Problem zugrunde, dass lange, schlanke axialdruck- bzw. biegebeanspruchte Schalentragwerke beulempfindlich sind. Die verwendeten Blechschalen müssen lokal durch so genannte Beulsteifen verstärkt werden. Dies geschieht in der Regel durch Schweißen und verschlechtert die Kerbklasse bzw. führt zu entsprechend höheren Kosten und Bauteilgewichten. Um die Kerbklasse nicht zu beeinträchtigen und die Kosten niedrig zu halten, sind neue Herstellverfahren erforderlich. The present invention is based on the problem that, in structures subject to high fatigue strength, the static strength potential, in particular of high and ultrahigh-strength materials, depending on the manufacturing process, design and type of stress (tensile, pressure, corrosion, etc.), is not optimally utilized in many cases can be. In the case of heavy fatigue loading (high number of oscillating cycles combined with high dynamic loads), the fatigue strength, which is significantly lower than that of static strength, determines the dimensions. However, the fatigue strength of high- and high-strength materials does not increase proportionally to the yield strength. The disproportionate gain in static strength can therefore not be exploited under heavy fatigue loading. The present invention is also based on the problem that long, slender axial pressure or bending-stressed shell structures are sensitive to beeping. The sheet metal shells used must be locally reinforced by so-called Beulsteifen. This is usually done by welding and deteriorates the notch class or leads to correspondingly higher costs and component weights. In order not to compromise the notch class and keep costs low, new manufacturing processes are required.
Darüber hinaus ist eine flexible Anpassung tragender Elemente an die einwirkenden Belastungen wünschenswert. Die Belastung kann sich in Längsrichtung des tragenden Elements ändern, beispielsweise wenn mehrere unterschiedliche Einzellasten und / oder Biegemomente einwirken. Ein einfaches Beispiel ist der einseitig eingespannte Kragbalken. Eine Kraft am freien Ende erzeugt über den Hebelarm eine Biegemomentbelastung, die zur Einspannstelle hin stetig zunimmt. Kragbalken mit konstantem Querschnitt haben in diesem Zusammenhang den Nachteil, dass das Material an Stellen mit geringerer Biegemomentbelastung statisch nicht optimal genutzt wird. Zur Gewichtsreduzierung kann es daher zweckmäßig sein, den Querschnitt in Längsrichtung der tragenden Elemente an die jeweils einwirkenden Lasten anzupassen. In Balken- und Rahmentragwerken wird daher häufig eine Annäherung des Querschnitts an den Beanspruchungsverlauf vorgenommen. Durch Querschnittsanpassung bzw. Vouten tragender Elemente kann für den größten Trägerbereich ein statisch angepasster, kleinerer Profilquerschnitt verwendet und dadurch Material eingespart werden.  In addition, a flexible adaptation of load-bearing elements to the applied loads is desirable. The load can change in the longitudinal direction of the load-bearing element, for example when several different individual loads and / or bending moments act. A simple example is the cantilevered cantilever beam. A force at the free end generates a bending moment load via the lever arm, which steadily increases towards the clamping point. In this context, cantilever beams with a constant cross-section have the disadvantage that the material is not optimally utilized optimally in places with a lower bending moment load. To reduce weight, it may therefore be expedient to adapt the cross section in the longitudinal direction of the supporting elements to the respective acting loads. In beam and frame structures therefore an approximation of the cross section is often made to the stress profile. By cross-section adaptation or coving bearing elements can be used for the largest carrier area a statically adjusted, smaller profile cross-section and thereby material can be saved.
Innerhalb eines Tragwerks aus zusammengesetzten tragenden Elementen ist die Anpassung relativ leicht möglich, da die Abmessungen der Einzelelemente verändert werden können. Beispielsweise können Elemente mit größeren oder kleineren Abmessungen zusammengesetzt werden. Die Realisierung veränderlicher Abmessungen innerhalb eines tragenden Elements ist jedoch schwieriger. Ein typisches Beispiel für ein tragendes Element mit variablem Querschnitt ist ein doppel-T-förmiger Tragbalken mit nicht parallelen Flanschen. Derartige Breitflanschträger mit nicht parallelen Flanschen sind derzeit nur durch Zusammenschweißen einzelner Bleche herstellbar. Die Verbindungsstellen führen jedoch zu einer Herabstufung der Kerbklasse und geringeren Ermüdungsfestigkeiten ge- genüber standardisierten Breitflanschträgern. Standardisierte Breitflanschträger werden nahtlos durch Warmwalzen gefertigt. Dies ermöglicht die derzeit beste Kerbklasse 160. Mit den verfügbaren Verfahren gemäß dem Stand der Technik lassen sich jedoch nur parallele Flansche erzeugen. Das nahtlose Warmwalzen nicht parallelflanschiger Breitflanschträger ist aktuell nicht möglich. Um derartige Tragbalken mit hoher Kerbklasse und Ermüdungsfestigkeit herzustellen, sind spezielle Warmwalzverfahren und Vorrichtungen erforderlich. Um die hohe Ermüdungsfestigkeit der Tragelemente durch Schweißen beim Zusammenbau des Tragwerks nicht wieder zunichte zu machen, werden darüber hinaus alternative Verbindungselemente hoher Kerbklasse benötigt. Within a structure of composite supporting elements, the adaptation is relatively easy, since the dimensions of the individual elements can be changed. For example, elements with larger or smaller dimensions can be assembled. However, the realization of variable dimensions within a structural element is more difficult. A typical example of a variable section load bearing element is a double T-shaped support beam with non-parallel flanges. Such wide flange with non-parallel flanges are currently produced only by welding together individual sheets. However, the joints result in a downgrade of the notch class and lower fatigue strength over standard wide flange beams. Standardized wide flange beams are manufactured seamlessly by hot rolling. This allows the current best notch class 160. However, with the prior art methods available, only parallel flanges can be produced. The seamless hot rolling non-parallel flange wide flange is not currently possible. In order to produce such high-bit-strength and fatigue strength support beams, special hot rolling methods and apparatus are required. To the high fatigue strength of the support elements by welding at Assembly of the structure not to make up for it again, in addition, alternative fasteners high notch class are needed.
Die Ermüdungsfestigkeit tragender Elemente, sowie daraus gefertigter tragender Strukturen, steht somit im Vordergrund der nachfolgenden Ausführungen. Aufgabe dieser Erfin- dung ist es, leichtere, steifere und ermüdungsfestere Tragelemente mit veränderlichen Querschnitten, sowie ermüdungsfeste Verbindungselemente für den Bau großer dynamisch belasteter Tragwerke bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der tragenden Elemente, sowie der Verbindungselemente sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 21 .  The fatigue strength-bearing elements, as well as supporting structures made therefrom, thus stands in the foreground of the following statements. The object of this invention is to provide lighter, stiffer and fatigue-resistant support elements with variable cross-sections, as well as fatigue-resistant fasteners for the construction of large dynamically loaded structures. This object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the supporting elements, as well as the connecting elements are the subject of the dependent claims 2 to 21.
Aufgabe dieser Erfindung ist es außerdem, Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung der tragenden Elemente zu benennen. Der diesbezügliche Stand der Technik, sowie die zu lösenden Aufgabenstellungen zur Herstellung der tragenden Elemente werden aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren 14 bis 21 beschrieben. Die erfindungsge- mäßen Lösungen hinsichtlich der Verfahren ergeben sich aus den in Anspruch 22 angegebenen Merkmalen. Die erfindungsgemäßen Lösungen hinsichtlich der Vorrichtungen ergeben sich aus den in Anspruch 33 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 23 bis 32 bzw. 34 bis 38.  It is also an object of this invention to provide apparatus and methods for making the structural members. The relevant prior art, as well as the tasks to be solved for the production of the supporting elements are described for reasons of clarity in Figures 14 to 21. The solutions according to the invention with regard to the methods emerge from the features specified in claim 22. The solutions according to the invention with regard to the devices result from the features specified in claim 33. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims 23 to 32 and 34 to 38th
Leichte und steife Konstruktionen lassen sich durch den Einsatz metallischer Leichtbau- Werkstoffe mit geringer spezifischer Dichte und hoher Festigkeit in Verbindung mit einer optimalen Massenverteilung erreichen. Bevorzugte Leichtbauwerkstoffe in dieser Erfindung sind, entsprechend der Verbreitung und dem Stand der Technik im Tragwerksbau, vor allem hoch- und höchstfeste Baustähle S460 bis S1300 mit Streckgrenzen von 460MPa bis 1300MPa und höher.  Lightweight and rigid structures can be achieved by using low density, high strength metallic lightweight materials combined with optimal mass distribution. Preferred lightweight materials in this invention are, according to the prevalence and the state of the art in structural engineering, especially high and very high strength structural steels S460 to S1300 with yield strengths of 460MPa to 1300MPa and higher.
Normalfeste Stahlgüten mit Streckgrenzen unter 460MPa, beispielsweise die klassischen Baustähle S235 und S355, sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung, da die erfindungsgemäßen Merkmale auch bei diesen Stählen vorteilhaft genutzt werden können.Standard-strength steel grades with yield strengths below 460 MPa, for example the classic structural steels S235 and S355, are likewise the subject of this invention, since the features according to the invention can also be used to advantage in these steels.
Bei Sonderanwendungen aus Aluminium sind vor allem hochfeste Legierungen mit Festigkeiten bis ca. 700MPa und höher von Interesse. Hierbei handelt es sich um die um- formbaren, aushärtbaren Aluminiumknetlegierungen der Gruppe 7000, wie zum Beispiel die Aluminium-Zink-Legierung 7068. Prinzipiell lassen sich zumindest einzelne Merkmale dieser Erfindung vom Fachmann auch auf Magnesiumlegierungen, sowie Verbundwerkstoffe aus Blech und Kunststoff bzw. Blech und Metallschaum übertragen. Aufgrund der Komplexität ist es jedoch nicht möglich, auf die zum Teil sehr speziellen Besonderheiten dieser Werkstoffe im Rahmen dieser Erfindung einzugehen. Die Beanspruchung einzelner Merkmale auch für diese Werkstoffe ist aber grundsätzlich beabsichtigt. Um die hohe sta- tische Festigkeit dieser Werkstoffe zum Vorteil des Leichtbaus bei dynamischer Belastung nutzen zu können, muss die Ermüdungsfestigkeit auf ein höheres Niveau angehoben werden. Auf diesen wesentlichen Aspekt der Erfindung wird an späterer Stelle noch detailliert eingegangen. For special applications made of aluminum, high-strength alloys with strengths of up to approx. 700 MPa and higher are of particular interest. These are the formable, hardenable aluminum wrought alloys of group 7000, such as the aluminum-zinc alloy 7068. In principle, at least individual features of this invention by a person skilled in the art on magnesium alloys, as well as composites of sheet metal and plastic or sheet metal and metal foam transfer. Due to the complexity, however, it is not possible to address the sometimes very specific features of these materials in the context of this invention. However, the stress on individual features for these materials is basically intended. In order to To use the strength of these materials to the advantage of lightweight construction under dynamic load, the fatigue strength must be raised to a higher level. This essential aspect of the invention will be discussed in detail later.
Eine optimale Massenverteilung als Voraussetzung für besonders leichte, steife Tragwerke ergibt sich, nach dem Satz von Steiner, durch entsprechende Gestaltung der Querschnittsgeometrie. Der Querschnitt wird vom Tragwerksplaner so gewählt, dass sich mit möglichst wenig Materialeinsatz ein möglichst hohes Flächenträgheits- bzw. Widerstandsmoment ergibt. Bei besonders schwingfreudigen Bauwerken gilt es bei der Quer- schnittsdimensionierung zudem, genügend Sicherheitsabstand zu den kritischen Resonanzfrequenzen von mindestens 5% einzuhalten. Bei speziellen Anwendungen, können zudem strömungstechnische bzw. aerodynamische Anforderungen hinzukommen, wie zum Beispiel bei Flugzeugtragflächen und Rotorblättern von Windenergieanlagen. An optimal mass distribution as a prerequisite for particularly light, stiff structures results, according to the theorem of Steiner, by appropriate design of the cross-sectional geometry. The cross-section is chosen by the structural engineer so that with the least possible use of material the highest possible moment of inertia or resistance results. In the case of particularly flexible structures, the cross-sectional dimensioning must also comply with a sufficient safety distance to the critical resonance frequencies of at least 5%. In special applications, fluidic or aerodynamic requirements may also be added, such as in aircraft wings and rotor blades of wind turbines.
Die globale Beulsteifigkeit von Tragwerken, auch als Knickstabilität bezeichnet, wird durch Dimensionierung der tragenden Querschnitte beherrscht. Die Aufgabe des Tragwerkplaners besteht dabei darin, den besten Kompromiss bezüglich der Querschnittsaußenabmessungen (Höhe und Breite bzw. Durchmesser) und Wandstärke zu finden. Die Aufgabe kann beispielsweise sein, Durchmesser und Wandstärke einer tragenden Stahlröhre in Schalenbauweise zu optimieren. Kleine Querschnittsaußenabmessungen in Verbindung mit großen Wandstärken sind bei der Formgebung, insbesondere bei einer Biegeumformung problematisch, da hohe Umformkräfte notwendig sind. Querschnittsvergrößerungen erlauben geringere Wandstärken und bei gleicher Steifigkeit geringere Bauteilgewichte, können aber beim Überschreiten bestimmter Abmessungen den Transport der Bauteile erschweren. Mit abnehmender Wandstärke kommt bei dünnen, langen Schalentragwer- ken unter hohem Axialdruck ein weiteres Problem hinzu, da es lokal zur Überschreitung der zulässigen Beulspannung kommen kann. Diese Bereiche müssen vom Konstrukteur versteift werden. Diese Problematik besteht insbesondere bei hoch- und höchstfesten Werkstoffen, wenn die erhöhte Werkstofffestigkeit zur Wandstärkenreduzierung genutzt wird. Ohne kostengünstiges Versteifungsverfahren ist die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes dieser Werkstoffe in Frage gestellt.  The global buckling resistance of structures, also known as buckling stability, is dominated by the dimensioning of the load-bearing cross-sections. The task of the structural engineer is to find the best compromise with regard to the cross-sectional external dimensions (height and width or diameter) and wall thickness. The task may be, for example, to optimize the diameter and wall thickness of a supporting steel tube in shell construction. Small external cross-sectional dimensions in connection with large wall thicknesses are problematic in the shaping, in particular in a bending deformation, since high forming forces are necessary. Cross-sectional enlargements allow smaller wall thicknesses and, for the same rigidity, lower component weights, but can make it difficult to transport the components when certain dimensions are exceeded. With decreasing wall thickness, another problem arises in the case of thin, long shell mills under high axial pressure, since locally the permissible buckling stress can be exceeded. These areas must be stiffened by the designer. This problem exists in particular for high and ultra high strength materials, if the increased material strength is used to reduce wall thickness. Without cost-effective stiffening process, the cost-effectiveness of the use of these materials is in question.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Bleche mit integrierten Versteifungen, insbesondere mit integrierten Rippen, einzusetzen. Alternativ können Versteifungssicken zum Einsatz kommen. Sicken sind einfacher, zum Beispiel durch Abkanten herstellbar, sind jedoch nicht so universell einsetzbar wie Rippen. Rippen werden häufig zur Versteifung von Gussbauteilen verwendet. Die Rippen lassen sich als Kavität in die Gussform einformen und damit beim Gießen nahtlos in das Bauteil integrieren. Rippen sind bei Blechschalen nur in geschweißter Form Stand der Technik. Geschweißte Rippen sind jedoch mit einer ungünstigen Kerbklasse verbunden. Zur Erreichung der derzeit bestmöglichen Kerbklasse 160 werden im Rahmen dieser Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung der Rippen im Walzwerk vorgeschlagen. Die Herstellung erfolgt im Rahmen einer Warmumformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur auf speziellen Profilwalzstra- ßen. According to the invention, it is proposed to use sheets with integrated stiffeners, in particular with integrated ribs. Alternatively stiffening beads can be used. Beading is easier to produce, for example, by folding, but are not as universally applicable as ribs. Ribs are often used to stiffen cast components. The ribs can be molded into the mold as a cavity and thus seamlessly integrated into the component during casting. Ribs are in metal shells only in welded form prior art. But welded ribs are with one unfavorable notch class connected. In order to achieve the best possible notch class 160, methods and devices for producing the ribs in the rolling mill are proposed in the context of this invention. The production takes place as part of a hot forming above the recrystallization temperature on special profile rolling mills.
Vorrichtungen und Verfahren dieser Profilwalzstraßen sind so konzipiert, dass darauf nicht nur die bekannten Trägerprofile (T-Träger, Doppel-T-Träger, U-Profile etc.) mit konstantem Querschnitt hergestellt werden können, sondern auch die erfindungsgemäßen tragenden Elemente mit integrierten Rippen, nachfolgend auch Schalentragelemente oder Bleche mit integrierten Rippen genannt. Die Rippen sind in Längsrichtung, d.h. in Walzrichtung der Bleche angeordnet und können konstanten oder veränderlichen Abstand zueinander haben. Bleche mit zwei parallelen oder keilförmig zueinander verlaufenden Rippen stellen dabei die bevorzugte Ausführungsform dar. Diese Ausführungsform lässt sich kostengünstig herstellen.  Devices and methods of this profile rolling mills are designed so that not only the known support profiles (T-beam, double T-beam, U-profiles, etc.) can be manufactured with a constant cross section, but also the bearing elements according to the invention with integrated ribs, hereinafter also called shell support elements or sheets with integrated ribs. The ribs are longitudinally, i. arranged in the rolling direction of the sheets and may have constant or variable distance from each other. Sheets with two parallel or wedge-shaped ribs constitute the preferred embodiment. This embodiment can be produced inexpensively.
Abhängig von den Steifigkeitsanforderungen der jeweiligen Anwendung kann es jedoch erforderlich sein, Bleche mit mehr als zwei Rippen einzusetzen. Ausführungen mit mehr als zwei Rippen sind daher ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren und die Anordnung der Vorrichtungen im Walzwerk sind so konzipiert, dass die Herstellung von tragenden Elementen mit mehr als zwei Rippen möglich ist. However, depending on the rigidity requirements of the particular application, it may be necessary to use plates with more than two ribs. Embodiments with more than two ribs are therefore also the subject of this invention. The apparatuses and methods according to the invention and the arrangement of the apparatuses in the rolling mill are designed in such a way that the production of supporting elements with more than two ribs is possible.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren der Profilwalzstraßen sind außerdem so konzipiert, dass darauf nicht nur Profile mit konstanten Querschnitten, sondern auch mit belastungsangepassten, veränderlichen Querschnitten hergestellt werden können. Die erfindungsgemäßen Konzepte bilden die Grundlage für ein voll flexibles Walz- werk zur Fertigung kundenindividueller Lösungen. Alle auf den Profilwalzstraßen hergestellten Tragwerkskomponenten sind durch ihre hohen statischen und dynamischen Werkstofffestigkeiten gekennzeichnet. Hierzu werden die Profile oberhalb der Rekristallisationstemperatur gewalzt und am Ende der Profilwalzstraße vergütet bzw. nachbehandelt.  The devices and methods of the rolling mills according to the invention are also designed so that not only profiles with constant cross sections, but also with load-adapted, variable cross sections can be produced thereon. The concepts according to the invention form the basis for a fully flexible rolling mill for the production of customized solutions. All structural components produced on the profile rolling mills are characterized by their high static and dynamic material strengths. For this purpose, the profiles are rolled above the recrystallization temperature and annealed or post-treated at the end of the profile rolling mill.
Die Ermüdungsfestigkeit von Tragwerken ist, wie bereits weiter oben angeführt, nicht nur vom Herstellverfahren, sondern auch von der Belastungsart abhängig. Weitere Einflüsse auf die Tragwerkermüdung haben die Verbindungstechnik, der verwendete Werkstoff, sowie Korrosionserscheinungen. Belastungsarten werden, abhängig vom Grenzspan- nungsverhältnis R, folgendermaßen unterschieden: Druckschwellbeanspruchung (1 < R < ZXD; R = -DO), Wechselbeanspruchung (- oo < R < -1 ; R = -1 ; -1 < R < 0) und Zugschwellbeanspruchung (R = 0; 0 < R < 1 ). Das Grenzspannungsverhältnis R setzt sich dabei aus dem Verhältnis der Unter- zur Oberspannung eines Schwingspiels zusammen. Die Belastung kann alternativ über die Mittelspannung beschrieben werden. Die Mittelspannung entspricht einer statischen Vorspannung, die das Schwingspiel um einen festen positiven bzw. negativen Spannungsbetrag verschiebt. The fatigue strength of structures is, as already mentioned above, not only dependent on the manufacturing process, but also on the type of load. Further influences on structural fatigue have the connection technique, the material used, and corrosion phenomena. Types of load are differentiated as follows, depending on the limit stress ratio R: compressive stress (1 <R <ZXD, R = -DO), alternating stress (- oo <R <-1, R = -1, -1 <R <0) and Tensile stress (R = 0, 0 <R <1). The limiting voltage ratio R sets itself off the ratio of the lower to the upper tension of a swinging game together. The load can alternatively be described via the medium voltage. The medium voltage corresponds to a static bias, which shifts the oscillatory play by a fixed positive or negative voltage amount.
Es ist bekannt, dass metallische Werkstoffe unter Druckschwellbeanspruchung deutlich höhere Spannungen ertragen können als in den Bereichen der Wechsel- oder Zugschwellbelastung. Im Bereich der Druckschwellbeanspruchung werden Rissinitiierung bzw. Risswachstum verzögert oder komplett unterdrückt. Dieser Effekt ist werkstoffabhängig und bei Aluminium stärker ausgeprägt als bei Stahl. Bei ungeschweißten Stahl- bauteilen, die ausschließlich auf Druck belastet sind, ergibt sich nach den Richtlinien für Schiffbau und Offshore Windenergieanlagen des Germanischen Lloyd eine um den Faktor 1 ,6 höhere Ermüdungsfestigkeit. Bei geschweißten Stahlbauteilen hängt die Größenordnung von der Höhe der Eigenspannungen und von der zeitlichen Abfolge der Lasteinwirkung ab. Bei veränderlichen Lastzyklen beträgt der Faktor noch 1 ,3. Bei Belastung mit konstanter Lastwechselhöhe unter Druckschwellbeanspruchung werden keine Eigenspannungen in den Schweißnähten abgebaut. Das geschweißte Bauteil erhält in diesen Fall keinen Festigkeitsbonus. It is known that metallic materials can withstand under compressive stress significantly higher voltages than in the areas of alternating or Zugschwellbelastung. In the area of the pressure threshold stress, crack initiation or crack growth are delayed or completely suppressed. This effect is material-dependent and more pronounced for aluminum than for steel. In the case of unwelded steel components, which are only subjected to pressure, the fatigue strength is increased by a factor of 1.6 in accordance with the Guidelines for Shipbuilding and Offshore Wind Turbines of Germanischer Lloyd. In the case of welded steel components, the order of magnitude depends on the magnitude of the residual stresses and on the time sequence of the load. With variable load cycles, the factor is still 1, 3. Under load with constant load change height under pressure threshold stress no residual stresses in the welds are reduced. The welded component in this case receives no strength bonus.
Nach dem Stand der Technik ist es möglich, Eigenspannungen in den Schweißnähten durch Nachbehandlung mit hochfrequenten Hämmerverfahren abzubauen und damit die Kerbklasse zu erhöhen. Die geringeren Eigenspannungen lassen wiederum erwarten, dass die zuvor genannten Korrekturfaktoren für geschweißte Bauteile im Druckschwellbereich tendenziell erhöht werden können. Die Verfahren sind jedoch aktuell noch nicht zertifiziert. Daher wird im Folgenden schwerpunktmäßig auf die Steigerung der Ermüdungsfestigkeit nicht geschweißter Bauteile eingegangen, insbesondere wie eine sich günstig auswirkende Druckschwellbelastung gezielt herbeigeführt werden kann. Erfahrene Fachleute können diese Aspekte auf geschweißte, nachbehandelte Bauteile übertragen, sobald die Handhabung nachbehandelter Schweißnähte in den Regelwerken explizit berücksichtigt ist.  According to the prior art, it is possible to reduce residual stresses in the welds by aftertreatment with high-frequency hammering method and thus to increase the notch class. The lower residual stresses in turn lead one to expect that the previously mentioned correction factors for welded components in the pressure threshold range can tend to be increased. However, the procedures are currently not certified. Therefore, emphasis will be given below to the increase in the fatigue strength of non-welded components, in particular how a pressure impact load which has a favorable effect can be specifically brought about. Experienced experts can transfer these aspects to welded, post-treated components as soon as the handling of post-treated welds is explicitly taken into account in the regulations.
Ob bzw. welche Bereiche von tragenden Strukturen Druckschwellbeanspruchungen unter- liegen, ist konstruktions- und lastfallabhängig. Durch spezielle konstruktive Ausführungen können reine Druckbelastungen der tragenden Elemente erreicht werden, beispielsweise bei Konstruktionen nach dem Prinzip eines Bogens. Diese konstruktive Möglichkeit ist jedoch auf wenige Anwendungen, wie beispielsweise Brücken beschränkt. Eine andere breitbandiger einsetzbare Möglichkeit ist der gezielte Einsatz von Vorspannkräften, um Druckbelastungen in Tragwerken herbeizuführen. Vorgespannte Konstruktionen sind bei Bauwerken aus Beton Stand der Technik. Da Beton nur geringe Zugspannungen aber sehr hohe Druckspannungen erträgt, müssen Betonteile, die auf Zug belastet sind, ggf. vorgespannt werden. Auch bei Tragwerken aus Stahl wird in einzelnen Fällen, wie beispielsweise bei Brücken, abgespannten Masten und Hallenkonstruktionen auf das Prinzip vorgespannter Bauweisen zurückgegriffen. Durch die Abspannung mit Seilen oder Zugstäben wird eine Stabilisierung der tragenden Elemente erreicht. Durch die Stabilisierung werden die tragenden Elemente statisch entlastet. Durch derartige Stabilisierungsverbände können schlankere Querschnitte eingesetzt und Material eingespart werden. Whether or which areas of load-bearing structures are subjected to pressure threshold stresses depends on the design and load case. By special constructive designs pure pressure loads of the load-bearing elements can be achieved, for example, in constructions based on the principle of an arc. However, this design possibility is limited to a few applications, such as bridges. Another broadband option that can be used is the targeted use of prestressing forces in order to bring about pressure loads in structures. Prestressed structures are state of the art in concrete structures. Since concrete bears only low tensile stresses but very high compressive stresses, concrete parts that are loaded on train, may be biased. Even with steel structures, in some cases, such as bridges, guyed masts and hall constructions, the principle of prestressed construction methods is used. By bracing with ropes or tension rods stabilization of the supporting elements is achieved. By stabilizing the load-bearing elements are statically relieved. By means of such stabilizing dressings, slimmer cross sections can be used and material can be saved.
Die vorliegende Erfindung für tragende Elemente aus Stahl und anderen metallischen Werkstoffen grenzt sich von diesen Vorspannkonzepten ab. Nicht die statische Entlastung steht im Vordergrund, sondern die Erschließung von Festigkeitspotenzialen im Bereich der Ermüdung. Die hohe statische Streckgrenze metallischer Werkstoffe kann in Tragwerken, in denen die vergleichsweise geringe Ermüdungsfestigkeit bemessungsbestimmend ist, häufig nicht genutzt werden. Um die Streckgrenze ausnutzen zu können, muss die Ermüdungsfestigkeit erhöht werden. The present invention for structural elements of steel and other metallic materials is different from these prestressing concepts. Not the static relief is in the foreground, but the development of strength potentials in the area of fatigue. The high static yield strength of metallic materials can often not be used in structures in which the comparatively low fatigue strength determines the design. In order to exploit the yield strength, the fatigue strength must be increased.
Erfindungsgemäß soll die Vorspannung zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit insbesondere von Stahl- und Aluminiumtragwerken genutzt werden. Die Vorspannung dient nach Anspruch 1 hauptsächlich zur gezielten Verlagerung der Belastung in den für die Ermü- dungsfestigkeit besonders vorteilhaften Druckschwellbereich. Dies hat zur Folge, dass sich die Belastung des Tragwerks zunächst nicht reduziert, sondern sich durch die Vorspannung sogar noch erhöht. Besonders vorteilhaft wirkt sich in diesem Zusammenhang die Verwendung hoch- bzw. höchstfester Werkstoffgüten aus. Hoch- bzw. höchstfeste Stähle ertragen sehr hohe statische Lasten, aber nur vergleichsweise geringe Ermü- dungslasten. Das gleiche gilt für Aluminium. Die erhöhte statische Festigkeit bzw. Streckgrenze dieser Werkstoffe wird erfindungsgemäß dazu genutzt, die Zusatzbelastung in Folge der Vorspannung aufzunehmen, bei gleichzeitiger Anhebung der Ermüdungsfestigkeit in Folge induzierter Druckspannungen.  According to the invention, the prestressing is to be used to increase the fatigue strength, in particular of steel and aluminum structures. The bias voltage is used according to claim 1 mainly for targeted displacement of the load in the fatigue strength particularly advantageous for the fatigue strength. This has the consequence that the load on the structure initially not reduced, but even increased by the bias. Particularly advantageous in this context is the use of high or high-strength material grades. High- and high-strength steels endure very high static loads, but only comparatively low fatigue loads. The same goes for aluminum. The increased static strength or yield strength of these materials is used according to the invention to absorb the additional load as a result of the bias, while increasing the fatigue strength due to induced compressive stresses.
Die Druckspannungen in Folge der Vorspannung erhöhen die Gefahr des Schalenbeu- lens, vor allem wenn die erhöhte Werkstofffestigkeit gleichzeitig zur Wandstärkenreduzierung genutzt wird. Die zusätzliche Beulbeanspruchung wird erfindungsgemäß durch Verwendung besonders beulsteifer Querschnitte kompensiert. Die hohe Beulsteifigkeit ergibt sich vor allem durch die Verwendung spezieller Versteifungselemente, wie Sicken bzw. eingewalzte Rippen.  The compressive stresses as a result of the prestressing increase the risk of peel-shells, especially if the increased material strength is also used to reduce the wall thickness. The additional buckling stress is compensated according to the invention by using particularly bulge-resistant cross sections. The high dent resistance results above all through the use of special stiffening elements, such as beads or rolled-in ribs.
Darüber hinaus dient die Vorspannung erfindungsgemäß auch zur Herstellung besonders ermüdungsarmer Verbindungen zwischen den tragenden Elementen. Dies ermöglicht Tragwerke mit hoher Kerbklasse und Ermüdungsfestigkeit. Die Vorspannung vermindert zudem die Anrissgefahr des Werkstoffs. Das Risiko der Spannungsrisskorrosion in dynamisch belasteten Tragwerken wird vermieden bzw. stark reduziert. Dadurch wird die Dauerhaftigkeit von Tragwerken selbst unter Einwirkung von Korrosion insgesamt verbessert. Um die werkstofflichen Potenziale im Druckschwellbereich nutzen zu können, muss das Grenzspannungsverhältnis in den tragenden Elementen unter allen zu erwartenden Betriebsbelastungen, also auch unter Extremlasten, immer 1 < R < oo bzw. R = - oo betragen. Die Ermittlung der hierzu erforderlichen Vorspannkraft wird vom Fachmann beherrscht und erfolgt anhand von FEM-Berechnungen. Es muss lediglich nachgewiesen werden, dass in allen tragenden Elementen in allen Betriebszuständen nie Zugspannungen auftreten können. In addition, the bias voltage according to the invention also serves to produce particularly low-fatigue connections between the load-bearing elements. this makes possible Structures with high notch class and fatigue strength. The bias also reduces the risk of cracking of the material. The risk of stress corrosion cracking in dynamically loaded structures is avoided or greatly reduced. As a result, the durability of structures is improved even under the action of corrosion overall. In order to be able to use the material potentials in the pressure threshold range, the limiting stress ratio in the load-bearing elements must always be 1 <R <oo or R = - oo under all expected operating loads, ie even under extreme loads. The determination of the required biasing force is controlled by the skilled person and is based on FEM calculations. It only has to be proven that tensile stresses can never occur in all load-bearing elements in all operating states.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die tragenden Elemente in Richtung ihrer Längsachse bzw. in einem bestimmten Winkel dazu (maximal 45° zur Längsachse) vorgespannt werden. Eine Abspannung in Richtung der Längsachse der tragenden Elemente (Winkel 0°) erfolgt, wenn die gesamte Vorspannkraft zur Reduzierung der Ermüdungsbelastung eingesetzt werden soll. Unter maximal 45° wird abgespannt, wenn zusätzlich eine seitliche Stabilisierung erwünscht ist und genügend Platz zur Unterbringung der Spannelemente zur Verfügung steht. Steht die seitliche Stabilisierung und nicht die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit im Vordergrund, kann auch unter einem Winkel von mehr als 45° abgespannt werden. Die seitliche Stabilisierung vermindert die Schwingungsamplituden und Verformungen der Struktur und trägt somit ebenfalls zur Reduzierung der Ermüdungsbelastung bei.  In the following, it is assumed that the load-bearing elements are prestressed in the direction of their longitudinal axis or at a specific angle thereto (maximum 45 ° to the longitudinal axis). A bracing in the direction of the longitudinal axis of the supporting elements (angle 0 °) takes place when the entire biasing force is to be used to reduce the fatigue load. At a maximum of 45 ° is tautened, if in addition a lateral stabilization is desired and enough space to accommodate the clamping elements is available. If the lateral stabilization and not the increase in the fatigue strength in the foreground, can also be tautened at an angle of more than 45 °. The lateral stabilization reduces the vibration amplitudes and deformations of the structure and thus also contributes to the reduction of the fatigue load.
Damit sich die Effekte der reduzierten Ermüdungsbelastung und der erhöhten Ermüdungsfestigkeit im Druckschwellbereich ergänzen, sind allerdings höhere Vorspannkräfte notwendig. Hintergrund ist, dass sich die Vorspannung nach dem Krafteckprinzip in eine horizontale Komponente mit seitlicher Stabilisierungswirkung und in die vertikale Komponente zur Vorspannung der tragenden Elemente in den Druckschwellbereich aufteilt. Um die Belastung der tragenden Elemente in den Druckschwellbereich zu verlagern, sind höhere Gesamtvorspannkräfte notwendig als dies bei reinen Stabilisierungsverbänden der Fall ist. Wesentlicher Aspekt dieser Erfindung ist die Grundidee, die tragenden Elemente in Richtung und Höhe so vorzuspannen, dass sich die Belastung in den Druckschwellbereich verlagert. Diese kann ggf. mit einer seitlichen Stabilisierung verknüpft werden. Hierzu wird ein Abspannwinkel >0° zur Längsachse der tragenden Elemente gewählt. Der optimale Abspannwinkel kann vom Konstrukteur entsprechend der benötigten Kraftanteile bestimmt werden. Der Anteil der Vorspannkraft, der als Druckvorspannung auf die tragenden Elemente übertragen werden soll, muss möglichst gleichmäßig und genau senkrecht auf die Querschnittsflächen der tragenden Elemente wirken. Dies wird erfindungsgemäß durch spezielle Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft erreicht, die an den Enden der tragen- den Elemente aufgesteckt sind. Die entsprechenden Erläuterungen hierzu erfolgen an späterer Stelle anhand der Figuren für die Verbindungselemente. However, in order to complement the effects of reduced fatigue loading and increased fatigue strength in the pressure threshold range, higher preload forces are needed. The background is that the bias voltage is divided into a horizontal component with lateral stabilization effect and into the vertical component for biasing the load-bearing elements into the pressure threshold region. In order to shift the load of the load-bearing elements into the pressure threshold area, higher total prestressing forces are necessary than is the case with pure stabilizer dressings. An essential aspect of this invention is the basic idea of biasing the load-bearing elements in the direction and height so that the load shifts to the pressure threshold range. This can possibly be linked to a lateral stabilization. For this purpose, a bracing angle> 0 ° is selected to the longitudinal axis of the supporting elements. The optimal bracing angle can be determined by the designer according to the required force components. The proportion of the prestressing force which is to be transmitted as compressive prestressing to the load-bearing elements must act as evenly as possible and exactly perpendicular to the cross-sectional areas of the load-bearing elements. This is achieved according to the invention by special elements for transmitting the prestressing force, which are attached to the ends of the carrying elements. The corresponding explanations for this purpose will be made later with reference to the figures for the fasteners.
Zu den Verbindungselementen gehören im Rahmen dieser Erfindung Spannelemente zur Erzeugung der Vorspannkraft, entsprechende Befestigungs- und Einstellelemente, Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft und Steckverbindungen. Sämtliche Verbin- dungselemente sind durch höchst mögliche Kerbklassen und Ermüdungsfestigkeiten gekennzeichnet. Nähere Erläuterungen hierzu erfolgen an späterer Stelle anhand von Figuren. Prinzipiell kann die Vorspannung auch mit anderen Verbindungs- bzw. Spannelementen, entsprechend dem Stand der Technik, erfolgen, mit entsprechenden Abstrichen bezüglich der statischen Festigkeit und der Ermüdungsfestigkeit. Für das Tragwerk bedeutet dies eine entsprechend ungünstigere Gewichtsbilanz und höhere Kosten.  In the context of this invention, the connecting elements include tensioning elements for generating the pretensioning force, corresponding fastening and adjusting elements, elements for transmitting the pretensioning force and plug connections. All connecting elements are characterized by the highest possible notch classes and fatigue strength. Further explanations will be given later with reference to figures. In principle, the bias can also be done with other connecting or clamping elements, according to the prior art, with corresponding reductions in terms of static strength and fatigue strength. For the structure this means a correspondingly unfavorable weight balance and higher costs.
Neben der bisher erläuterten Möglichkeit zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit über eine Verlagerung der Mittelspannung (Vorspannung in den Druckschwellbereich) gibt es weitere Potenziale die Ermüdungsfestigkeit zu steigern. Die Ermüdungsfestigkeit hoch- und höchstfester Stähle erhöht sich mit der Streckgrenze. Allerdings erhöht sich die Er- müdungsfestigkeit gegenüber normalfesten Stählen nicht proportional zur Streckgrenze, sondern ist entsprechend geringer. In einer Veröffentlichung des International Institute of Welding„Influence of parent metal strength on the fatigue strength of parent material with machined and themally cut edges" ist die Steigerung der Ermüdungsfestigkeit anhand der Kurvenverläufe für verschiedene Streckgrenzen von 240 bis 900MPa beschrieben. Die Kurvenverläufe gelten allerdings nur für nicht geschweißte Stähle. In den Regelwerken für Schiffbau und Offshore- Windenergieanlagen des Germanischen Lloyd ist die Ermittlung der Korrekturwerte für den Material- bzw. Streckgrenzeneinfluss bei Stählen beschrieben. Nach der Beziehung fm = 1 + (fyk - 235): 1200 ergibt sich bei einem S460 (fyk = 460MPa) eine um den Faktor fm = 1 ,19 höhere Ermüdungsfestigkeit als bei einem S235 (fyk = 235MPa). Der Stahl S460 hat somit gegenüber einem S235 eine ca. 20% höhere Ermüdungsfestigkeit bei fast doppelt so hoher Streckgrenze. Da bei Schiffbau- und Offshore Anwendungen derzeit nur Stähle mit einer Streckgrenze bis 460MPa eingesetzt werden, ist die o. g. Beziehung zur Ermittlung des Faktors fm bislang auf solche Stähle begrenzt. Aufgrund der zuvor genannten Kurvenverläufe des NW (International Institute of Welding) ergeben sich für Stähle mit Streckgrenzen über 460MPa noch höhere Ermüdungsfestigkeiten. In dieser Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Regelwerke bei entsprechender Bedarfsentwicklung erweitert werden, bzw. eine Zulassung im Einzelfall erteilt wird. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die Eigenspannungsempfindlichkeit mit zunehmender Werkstofffestigkeit zunimmt. Die Ermüdungsfestigkeit geschweißter hoch- bzw. höchstfester Stähle unterscheidet sich kaum von der Ermüdungsfestigkeit normalfester Stähle. In den zitierten Regelwerken wird daher angenommen, dass die Ermüdungs- festigkeit geschweißter Bauteile unabhängig von der Streckgrenze ist. Der Korrekturwert fm beträgt in diesem Fall fm = 1 .0. In addition to the previously explained possibility of increasing the fatigue strength via a displacement of the medium stress (preload in the pressure threshold range), there are further potentials to increase the fatigue strength. The fatigue strength of high and high strength steels increases with the yield strength. However, the fatigue strength does not increase in proportion to the yield strength compared with normal strength steels, but is correspondingly lower. In a publication of the International Institute of Welding "Influence of parent metal strength on the fatigue strength of parent material with machined and themally cut edges" is described the increase of the fatigue strength on the curves for different yield strengths from 240 to 900 MPa For non-welded steels, the regulations for shipbuilding and offshore wind turbines of Germanischer Lloyd describe the determination of the correction values for the influence of material or yield strength in steels According to the relation f m = 1 + (f yk - 235): 1200 For a S460 (f yk = 460MPa), fatigue strength is higher by a factor f m = 1, 19 than for a S235 (f y k = 235 MPa). The steel S460 thus has about 20% higher fatigue strength than a S235 Almost twice as high yield strength as shipbuilding and offshore applications currently only use steels with a yield strength up to 460MPa, the above relationship for the determination of the factor f m has hitherto been limited to such steels. Due to the above-mentioned curves of the NW (International Institute of Welding), even higher fatigue strengths result for steels with yield strengths above 460 MPa. In this invention, it is assumed that the regulations are expanded with appropriate demand development, or issued an approval in individual cases becomes. It is important in this context that the intrinsic stress sensitivity increases with increasing material strength. The fatigue strength of welded high- and high-strength steels hardly differs from the fatigue strength of normal-strength steels. It is therefore assumed in the cited regulations that the fatigue strength of welded components is independent of the yield strength. The correction value f m in this case is f m = 1 .0.
Im Zuge dieser Erfindung wird das Ziel verfolgt, das maximale werkstoffliche Potenzial hoch- bzw. höchstfester Werkstoffe bei Anwendungen in ermüdungsbelasteten Tragwerken in regelwerkkonformer Weise zu erschließen. Nach den gültigen Regelwerken ergibt sich das maximale Werkstoff Potenzial, wenn Bauteile nicht geschweißt werden. Nicht geschweißte, vorgespannte Konstruktionen stehen daher bei dieser Erfindung im Vordergrund. Da durch hochfrequente Hämmerverfahren oder durch Einsatz neuer Schweißverfahren, wie beispielsweise Rührreibschweißen, eine Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit möglich ist, sind auch vorgespannte Schweißkonstruktionen Bestandteil dieser Erfin- dung. Die Nachbehandlung von Schweißnähten mit hochfrequenten Hämmerverfahren ist jedoch noch nicht zugelassen. Im Hinblick auf eine Zulassung soll diese Erfindung nicht auf den derzeit gültigen Stand der Regelwerke beschränkt sein.  In the course of this invention, the goal is pursued to develop the maximum material potential of high- or highest-strength materials in applications in fatigue-stressed structures in a rule-conforming manner. According to the current regulations, the maximum material potential arises when components are not welded. Unwelded prestressed structures are therefore the focus of this invention. Since high-frequency hammering methods or the use of new welding methods, such as friction stir welding, improve the fatigue strength, preloaded welded constructions are also part of this invention. However, the post-treatment of welds with high-frequency hammering methods has not yet been approved. With regard to a license, this invention should not be limited to the current state of the regulations.
Nachfolgend wird entsprechend dem Stand der Regelwerke davon ausgegangen, dass nur bei nicht geschweißten Konstruktionen eine maximale Ermüdungsfestigkeit erreicht werden kann. Eine optimale regelwerkkonforme Nutzung der werkstofflichen Potenziale bei Stählen ergibt sich unter Nutzung des maximal möglichen Korrekturwertes von 1 ,6 für reine Druckschwellbelastung, sowie unter Nutzung des Korrekturwertes für das Material mit höherer Festigkeit von derzeit maximal 1 ,19 und der derzeit bestmöglichen Kerbklasse 160 für warmgewalzte, nahtlose tragende Elemente mit mechanisch bearbeiteten Kanten. Letzteres wird durch die Herstellung mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren der Profilwalzstraßen gewährleistet. Um die hohe Kerbklasse 160 nicht durch konstruktive Merkmale bzw. Bearbeitungsschritte wieder zunichte zu machen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf Löcher, Schweißnähte, sowie thermisch bearbeitete Kanten zu verzichten.  Subsequently, it is assumed, according to the state of the regulations, that maximum fatigue strength can only be achieved in non-welded constructions. An optimal use of the material potentials for steels in compliance with regulations is achieved by using the maximum possible correction value of 1, 6 for pure compressive load, and using the correction value for the material with higher strength of currently maximum 1.19 and the currently best possible notch class 160 for hot rolled , seamless load-bearing elements with machined edges. The latter is ensured by the production with the devices and methods of the rolling mills according to the invention. In order not to destroy the high notch class 160 by design features or processing steps, it is proposed according to the invention to dispense with holes, welds and thermally processed edges.
Die bevorzugte Ausführungsform der tragenden Elemente besteht daher aus vorgespannten, warmgewalzten Schalentragelementen mit integrierten Rippen, Balkenträgern bzw. Profilen, die über Steck- und / oder Klemmverbindungen untereinander form- und kraftschlüssig verbunden sind. Sofern auf Schrauben oder Nieten nicht verzichtet werden kann und damit nicht die Wandstärke des gesamten Bauteils infolge der Kerbklassenver- schlechterung erhöht werden muss, werden die Lochumgebungen lokal verstärkt. Die lokale Erhöhung der Wandstärke richtet sich nach der Kerbklasse des jeweiligen Kerbdetails und wird so gewählt, dass sich in allen Bauteilbereichen die gleiche werkstoffliche Ausnutzung ergibt. Im Bereich von Löchern muss hierzu die Wandstärke lokal erhöht werden. Wichtig ist, dass die Erhöhung der Wandstärke nicht über das Aufschweißen von Blechen erfolgt, sondern, wie vorgeschlagen durch Anpassung des Walzspaltes realisiert wird. The preferred embodiment of the load-bearing elements therefore consists of prestressed, hot-rolled shell support elements with integrated ribs, beam supports or profiles, which are positively and non-positively connected to one another via plug and / or clamp connections. Insofar as screws or rivets can not be dispensed with and thus the wall thickness of the entire component does not have to be increased as a result of the notch class deterioration, the hole environments are locally reinforced. The local increase in the wall thickness depends on the notch class of the particular notch detail and is chosen so that in all component areas the same material Utilization results. In the area of holes, the wall thickness must be increased locally. It is important that the increase in the wall thickness does not take place via the welding of sheets, but, as proposed by adjusting the roll gap is realized.
Weitere Ausführungsformen der tragenden Elemente bestehen aus vorgespannten, warmgewalzten Schalentragelementen (Blechen) mit integrierten Rippen, Balkenträgern bzw. Profilen, die über kombinierte Fügeverbindungen untereinander form- und kraftschlüssig verbunden sind. Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Steck- und / oder Klemmverbindungen mit einer strukturellen (>10MPa) oder semistrukturellen Verkle- bung (<10MPa) wird vor allem eine höhere Verbindungssteifigkeit erzielt. Darüber hinaus wird die Verbindungsstelle gegen Korrosion abgedichtet. Further embodiments of the load-bearing elements consist of prestressed, hot-rolled shell support elements (metal sheets) with integrated ribs, beam supports or profiles, which are connected to one another in a positive and non-positive manner via combined joint connections. The combination of the plug-in and / or terminal connections according to the invention with a structural (> 10 MPa) or semi-structural bond (<10 MPa) achieves, above all, a higher connection rigidity. In addition, the joint is sealed against corrosion.
Vorteil dieser Erfindung ist die Nutzung der werkstofflichen Potenziale hoch- und höchstfester Stähle, sowie hochfester Aluminiumlegierungen im Druckschwellbereich.  Advantage of this invention is the use of the material potentials of high and high strength steels, as well as high-strength aluminum alloys in the pressure threshold range.
Selbst normalfeste Werkstoffgüten sind insgesamt besser nutzbar.  Even normal-strength grades of material are generally easier to use.
Mit den tragenden Elementen und Verbindungselementen dieser Erfindung können vorgespannte, beulsteife Tragwerke mit höherer Ermüdungsfestigkeit und geringeren Wandstärken realisiert werden. Es können kostengünstigere Tragwerke mit größerer Nutzlast bei geringstmöglichem Ressourcen- und Energieverbrauch während des gesamten Produktlebenszyklus realisiert werden. Mögliche Anwendungen ergeben sich in nahezu allen Bereichen des Tragwerkbaus, wie beispielsweise Hallen- oder Dachkonstruktionen, Türme, Masten, Brückenbauwerke, Pylone, Stahlgerippe von Hochhäusern etc. Darüber hinaus sind Sonderanwendungen im Anlagenbau (Großbagger im Tagebau, Schwerlastkräne etc.), in der Offshore Industrie (Rigs von Ölbohrplattformen, Jacket-Gründungen), sowie im Flugzeugbau (vorgespannter Tragflügel) und in anderen Bereichen der Technik, wie beispielsweise im Schienenfahrzeug- und / oder Schiffbau, denkbar. With the load-bearing elements and fasteners of this invention, prestressed, buckling-resistant structures with higher fatigue strength and lower wall thicknesses can be realized. It is possible to realize more cost-effective structures with a larger payload with the lowest possible resource and energy consumption during the entire product life cycle. Possible applications arise in almost all areas of structural engineering, such as hall or roof structures, towers, masts, bridge structures, pylons, steel framework of skyscrapers, etc. In addition, special applications in plant construction (large excavators in opencast mining, heavy cranes, etc.), in the offshore Industry (rigs of oil rigs, jacket foundations), and in aircraft (prestressed wing) and in other fields of technology, such as in rail vehicle and / or shipbuilding conceivable.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert.  Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to figures.
Dabei zeigt  It shows
Fig. 1 schematisch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit tragender Elemente einer tragenden Struktur, sowie die dazugehörigen Verbindungselemente in einem Teilausschnitt.  Fig. 1 shows schematically the combination of the features according to the invention for increasing the fatigue strength-bearing elements of a supporting structure, and the associated fasteners in a partial section.
Fig. 1 .1 schematisch das Ausführungsbeispiel einer ermüdungsfest vorgespannten tragenden Struktur 1 aus den erfindungsgemäßen tragenden Elementen 2.1 bis 2.n und Verbindungselementen in einer Seitenansicht. Fig. 1 .2 schematisch eine modifizierte tragende Struktur 1 ' zu Fig. 1 .1 in Fachwerkausführung in einer Seitenansicht. Fig. 1 .1 schematically shows the embodiment of a fatigue-resistant prestressed supporting structure 1 from the supporting elements 2.1 to 2.n invention and connecting elements in a side view. Fig. 1 .2 schematically a modified supporting structure 1 ' to Fig. 1 .1 in truss design in a side view.
Fig. 2 schematisch den Einfluss des Abspannwinkels α auf die Axialdruckbeanspruchung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n anhand eines Kraftecks für die X-Z-Ebene. Fig. 3 schematisch die erfindungsgemäße Vorspannung der tragenden Elemente der Struktur 1 in den Druckschwellbereich in einem Spannungs-Zeit-Diagramm.  Fig. 2 shows schematically the influence of the Entspannwinkels α on the axial compressive stress of the supporting elements 2.1 to 2.n based on a force corner for the X-Z plane. Fig. 3 shows schematically the inventive bias of the supporting elements of the structure 1 in the pressure threshold range in a voltage-time diagram.
Fig. 4 schematisch den Schnitt A-A durch ein Ausführungsbeispiel der tragenden Struktur 1 nach Fig. 1 .1 bestehend aus tragenden Elementen am Beispiel von U- förmigen, konisch verlaufenden Schalentragelementen mit verdickten Längsflan- sehen.  Fig. 4 shows schematically the section A-A through an embodiment of the supporting structure 1 of FIG. 1 .1 consisting of load-bearing elements on the example of U-shaped, conically extending shell support elements with thickened Längsflan- see.
Fig. 4.1 schematisch die U-förmigen Schalentragelemente aus Fig. 4 in perspektivischer Darstellung.  Fig. 4.1 shows schematically the U-shaped shell support elements of Fig. 4 in a perspective view.
Fig. 5 schematisch den Schnitt A-A durch ein Ausführungsbeispiel der tragenden Struktur 1 nach Fig. 1 .1 bestehend aus tragenden Elementen am Beispiel von Schalen- tragelementen mit konisch verlaufenden Rippen.  5 schematically shows the section A-A through an exemplary embodiment of the supporting structure 1 according to FIG. 1, consisting of load-bearing elements on the example of shell support elements with conically extending ribs.
Fig. 5.1 schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen im gebogenen Zustand aus Fig. 5 in perspektivischer Darstellung.  Fig. 5.1 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs in the bent state of Fig. 5 in a perspective view.
Fig. 5.2 schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen aus Fig.  FIG. 5.2 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG.
5.1 im ebenen Zustand in perspektivischer Darstellung.  5.1 in a flat state in perspective view.
Fig. 5.3 schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen aus Fig. FIG. 5.3 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG.
5.2 mit einem Öffnungsausschnitt in perspektivischer Darstellung.  5.2 with an opening cutout in perspective view.
Fig. 5.4 schematisch alternative Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen im gebogenen Zustand in perspektivischer Darstellung.  Fig. 5.4 shows schematically alternative shell support elements with parallel ribs in the bent state in a perspective view.
Fig. 5.5 schematisch die Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen aus Fig. 5.4 im ebenen Zustand in perspektivischer Darstellung.  Fig. 5.5 shows schematically the shell support elements with parallel ribs of Fig. 5.4 in the planar state in a perspective view.
Fig. 5.6 schematisch die Schalentragelemente mit Rippen mit modifizierten Längskanten. Fig. 5.6 schematically shows the shell support elements with ribs with modified longitudinal edges.
Fig. 5.7 schematisch die Schalentragelemente mit mehr als zwei Rippen. Fig. 5.7 shows schematically the shell support elements with more than two ribs.
Fig. 6 schematisch die tragenden Elemente am Beispiel von Balkentragelementen mit variablem Querschnitt in perspektivischer Darstellung.  Fig. 6 shows schematically the supporting elements on the example of bar support elements with variable cross-section in a perspective view.
Fig. 6.1 schematisch eine Ausführungsvariante der Balkentragelemente aus Fig. 6 in einer Seitenansicht. Fig. 6.1 shows schematically a variant of the beam support members of Fig. 6 in a side view.
Fig. 6.2 schematisch eine weitere Ausführungsvariante der Balkentragelemente aus Fig. 6 in einer Seitenansicht. Fig. 7 schematisch die Steckverbindungselemente zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 1 .1 in axialer Richtung. Fig. 6.2 shows schematically a further embodiment of the beam support members of Fig. 6 in a side view. Fig. 7 shows schematically the plug connection elements for connecting the supporting elements according to Fig. 1 .1 in the axial direction.
Fig. 7.1 schematisch ein weiteres Detail zu den Steckverbindungselementen nach Fig. 7 in einer geschnittenen Draufsicht.  Fig. 7.1 shows schematically a further detail of the connector elements of FIG. 7 in a sectional plan view.
Fig. 7.2 schematisch die modifizierten Steckverbindungselemente S1 'bisFig. 7.2 schematically shows the modified connector elements S1 ' to
Sx' zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 1 .2. Sx ' for connecting the supporting elements of Fig. 1 .2.
Fig. 8 schematisch den Schnitt der vergrößerten Darstellung einer Steckverbindungen SV1 zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5 in Umfangsrichtung. Fig. 8 shows schematically the section of the enlarged view of a connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
Fig. 8.1 schematisch den Schnitt der modifizierten Steckverbindung SV1 zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5 in Umfangsrichtung. Fig. 8.1 schematically shows the section of the modified connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
Fig. 8.2 schematisch den Schnitt einer weiteren Modifikation der Steckverbindung SV1 zum  Fig. 8.2 schematically shows the section of a further modification of the connector SV1 for
Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5 in Umfangsrichtung.  Connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction.
Fig. 9 schematisch das Ausführungsbeispiel eines Zugstabelements 3.1.1 zum Vorspannen der tragenden Elemente nach den Figuren 1 .1 und 1 .2.  Fig. 9 shows schematically the embodiment of a pull rod 3.1.1 for biasing the supporting elements according to the figures 1 .1 and 1 .2.
Fig. 9.1 schematisch einen Schnitt durch ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines Zugstabelements 3.1.1 mit verschleißgeschützten Befestigungsaugen zum Vorspannen der tragenden Elemente.  Fig. 9.1 schematically shows a section through a modified embodiment of a Zugstabelements 3.1.1 with wear-protected attachment eyes for biasing the supporting elements.
Fig. 10 schematisch die Elemente zur Einstellung der Zugstablänge zum Vorspannen der tragenden Elemente.  Fig. 10 shows schematically the elements for adjusting the Zugstablänge for biasing the supporting elements.
Fig. 10.1 schematisch modifizierte Elemente zur Einstellung der Zugstablänge zum Vorspannen der tragenden Elemente mit Hilfe einer Vorspannvorrichtung in einem seitlichen Schnitt.  Fig. 10.1 schematically modified elements for adjusting the Zugstablänge for biasing the supporting elements by means of a biasing device in a lateral section.
Fig. 1 1 schematisch die Laschen L1 bis Lx zur Verbindung mehrerer Zugstäbe 3.1.1 bis  Fig. 1 1 schematically the tabs L1 to Lx for connecting a plurality of tension rods 3.1.1 to
3.m.n bzw. 4.1.1 bis 4.m.n zum Vorspannen der tragenden Elemente im Schnitt. 3.m.n or 4.1.1 to 4.m.n for biasing the load-bearing elements in the section.
Fig. 12 schematisch die Elemente B1 bis Bx zur beweglichen Befestigung eines Zugstabelements 3.1.1 an der tragenden Struktur bzw. am Fundament zum Vorspannen der tragenden Elemente. Fig. 12 shows schematically the elements B1 to Bx for the movable attachment of a drawbar member 3.1.1 on the supporting structure or on the foundation for biasing the supporting elements.
Fig. 12.1 schematisch die Elemente zur beweglichen Befestigung eines Zugstabelements nach Fig. 12 in einer geschnittenen Seitenansicht.  Fig. 12.1 schematically shows the elements for the movable attachment of a drawbar member of FIG. 12 in a sectional side view.
Fig. 13 schematisch die Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente am Beispiel der tragenden Struktur nach Fig. 1 .1 mit speziellen Elementen. .1 schematisch den speichenförmigen Aufbau der speziellen Elemente zur Uber- tragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente nach Fig. 13 in einer geschnittenen Draufsicht.Fig. 13 shows schematically the transmission of the biasing force on the supporting elements using the example of the supporting structure according to Fig. 1 .1 with special elements. .1 schematically shows the spoke-shaped construction of the special elements for transmitting the preload force to the load-bearing elements according to FIG. 13 in a sectional plan view.
.2 schematisch eine modifizierte Ausführung der Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente für Abspannwinkel > 0°. .2 schematically shows a modified embodiment of the elements for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements for anchoring angle> 0 °.
schematisch die Anforderungen und das grundlegende Verfahrensprinzip zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit parallelen oder konisch verlaufenden Rippen, sowie der U-förmigen Schalentragelemente mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt nach den Figuren 4 und 5..1 schematisch den groben Verfahrensablauf zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit parallelen oder konisch verlaufenden Rippen, sowie der U-förmigen Schalentragelemente mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt. schematically the requirements and the basic process principle for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, as well as the U-shaped shell support elements with constant or variable cross-section according to Figures 4 and 5..1 schematically the rough process sequence for the preparation of supporting elements on the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, as well as the U-shaped shell support elements with a constant or variable cross-section.
.2 schematisch eine Verfahrenskombination aus konventionellem Walzprozess mit den erfindungsgemäßen Biege- und Vergütungsverfahren zur Herstellung der tragenden Elemente..2 schematically a combination of conventional rolling process with the bending and tempering method according to the invention for the production of the supporting elements.
.3 schematisch den Verfahrensprozess zur Herstellung der tragenden Elemente mit veränderlichem Querschnitt bzw. nicht parallelen Rippen bestehend aus modifiziertem Stranggießverfahren, modifizierten Walzverfahren, sowie den erfindungsgemäßen Biege- und Vergütungsverfahren.  .3 schematically shows the process for producing the supporting elements with variable cross-section or non-parallel ribs consisting of modified continuous casting, modified rolling process, as well as the bending and tempering process according to the invention.
schematisch die bevorzugte Flanschgeometrie des modifizierten Breitflanschträgers zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit integrierten Rippen in einem Schnitt. schematically the preferred flange geometry of the modified Breitflanschträgers for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with integrated ribs in a section.
.1 schematisch die Arbeitsweise der Vorgerüste der Vorstraße beim Auswalzen von keilförmigen Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung tragender Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten..1 schematically shows the operation of the roughing of the roughing train in the rolling of wedge-shaped slabs as a starting material for the production of supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections.
.1 .1 schematisch das Verfahren zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten..1 .1 schematically shows the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections.
.1 .2 schematisch ein modifiziertes Verfahren zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten in der Seitenansicht. Fig. 15.1 .3 schematisch eine weitere Modifikation des Verfahrens zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten in der Draufsicht. .1 .2 schematically a modified method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections in the side view. Fig. 15.1 .3 schematically a further modification of the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the plan view.
Fig. 15.2 schematisch die Walzenanordnung und Kinematik der REF-Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers nach Fig. 15 als Vorprodukt für die Herstellung der tragenden Elemente in der Vorderansicht des Roughing Gerüsts. Fig. 15.2 shows schematically the roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified broad flange support according to Fig. 15 as a precursor for the production of the supporting elements in the front view of the roughing scaffold.
Fig. 15.3 schematisch die Walzenanordnung und Kinematik der REF-Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentra- gelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht. 15.3 schematically shows the roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide-flange carrier as a precursor for the shell elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling wide-flange beams with a variable cross section in plan view.
Fig. 15.3.1 schematisch eine alternative Walzenanordnung und Kinematik der REF- Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentragelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht. Fig. 15.3.1 schematically shows an alternative roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified Breitflanschträgers as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschträgern with variable cross section in plan view.
Fig. 15.3.2 schematisch eine weitere Walzenanordnung und Kinematik der REF- Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentragelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht.Fig. 15.3.2 schematically another roller assembly and kinematics of REF scaffolding group for rolling the modified Breitflanschträgers as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschträgern with variable cross section in plan view.
Fig. 15.4 schematisch das Verfahren zum Biegen des modifizierten Breitflanschträgers zu den tragenden Elementen am Beispiel von Schalentragelementen mit integrierten Rippen in einem Schnitt. Fig. 15.4 shows schematically the method for bending the modified broad flange support to the supporting elements using the example of shell support elements with integrated ribs in a section.
Fig. 15.5 schematisch eine Verfahrensvariante zum Biegen des modifizierten Breitflanschträgers zu den tragenden Elementen am Beispiel von Schalentragelementen mit integrierten Rippen.  Fig. 15.5 schematically shows a variant of the method for bending the modified Breitflanschträgers to the supporting elements on the example of shell support elements with integrated ribs.
Fig. 15.6 schematisch den Verfahrensablauf zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit mehr als zwei Rippen.  Fig. 15.6 schematically shows the process flow for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with more than two ribs.
Fig. 15.7 schematisch das Verfahren zur Herstellung tragender Elemente mit einheitlicher Wandstärke im Bereich der zusätzlichen Rippen anhand einer vergrößerten Darstellung der Einzelheit EZ aus Fig. 15.6.  15 shows schematically the method for producing load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the additional ribs on the basis of an enlarged representation of the detail EZ from FIG. 15.6.
Fig. 16 schematisch das Verfahren zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel von U-Profilen mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt in der Vorderansicht. Fig. 17 schematisch ein Walzwerk mit den entsprechenden Vorrichtungen zur Herstellung der tragenden Elemente dieser Erfindung. Fig. 16 schematically shows the method for producing the supporting elements using the example of U-profiles with constant or variable cross-section in the front view. Fig. 17 schematically shows a rolling mill with the corresponding devices for producing the supporting elements of this invention.
Fig. 18 schematisch den prinzipiellen Vorrichtungs-Aufbau der erfindungsgemäßen Stranggießkokille zur Herstellung von keilförmigen Brammen als Ausgangsmaterial für die tragenden Elemente mit veränderlichen Rippenabständen bzw. Querschnitten in perspektivischer Darstellung.  18 schematically shows the basic device structure of the continuous casting mold according to the invention for the production of wedge-shaped slabs as starting material for the load-bearing elements with variable rib spacing or cross-sections in a perspective view.
Fig. 19 schematisch den Vorrichtungs-Aufbau der modifizierten Universalgerüste der REF- Gerüst-gruppe zur Herstellung der tragenden Elemente.  Fig. 19 schematically shows the device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
Fig. 19.1 zeigt schematisch einen alternativen Vorrichtungs-Aufbau der modifizierten Universalgerüste der REF-Gerüstgruppe zur Herstellung der tragenden Elemente. Fig. 19.1 shows schematically an alternative device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
Fig. 20 schematisch die erfindungsgemäße Durchlaufquette für das Vergüten der tragenden Elemente dieser Erfindung. Fig. 20 schematically shows the Durchlaufquette invention for tempering the supporting elements of this invention.
Fig. 21 schematisch die Richtscheibenanordnung und Achsenkinematik der erfindungsgemäßen Warmrichtmaschine zum Richten der tragenden Elemente mit nicht parallelen Flanschen in einer Draufsicht.  21 shows schematically the straightening disk arrangement and axle kinematics of the inventive hot straightening machine for straightening the supporting elements with non-parallel flanges in a plan view.
Fig. 1 zeigt schematisch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit tragender Elemente einer tragenden Struktur, sowie die dazugehörigen Verbindungselemente in einem Teilausschnitt. Gegenstand der Darstel- lung ist eine beliebige tragende Struktur 1. Die tragenden Elemente, hier mit 2.1 bzw. 2.2 bezeichnet, bestehen aus höchstfestem Stahl oder hochfestem Aluminium, entsprechend der vorhergehenden Erläuterungen und sind hohen Ermüdungsbelastungen ausgesetzt.Fig. 1 shows schematically the combination of the features according to the invention for increasing the fatigue strength bearing elements of a supporting structure, and the associated fasteners in a partial section. The object of the invention is any supporting structure 1. The load-bearing elements, referred to here as 2.1 and 2.2 respectively, are made of high-strength steel or high-strength aluminum, as described above, and are subject to high fatigue loads.
Die tragenden Elemente 2.1 bzw. 2.2 bestehen alternativ aus normalfestem Stahl oder normalfestem Aluminium, da die Erfindung ggf. auch bei diesen Materialien vorteilhaft nutzbar ist. The load-bearing elements 2.1 and 2.2 alternatively consist of normal-strength steel or normal-strength aluminum, since the invention may also be advantageously used in these materials.
Der Querschnitt ist entsprechend der Darstellung mit Rippen Rp profiliert, kann aber auch andere beliebig profilierte Querschnitte, entsprechend dieser Erfindung bzw. entsprechend dem Stand der Technik aufweisen. Auch bei Sonderformen wie beispielsweise bei Tragflügelquerschnitten ist das nachfolgende Grundprinzip zur Steigerung der Ermü- dungsfestigkeit nutzbar. Die tragenden Elemente sind vorzugsweise untereinander nicht durch Schweißen verbunden und enthalten auch sonst keinerlei Schweißnähte. Bauteilkanten sind vorzugsweise mechanisch bearbeitet. Der Verzicht auf thermische Schweißbzw. Schneidverfahren hat den Vorteil, dass das Gefüge dem theoretisch idealen Ausgangszustand ab Herstellerwerk entspricht. Dies ermöglicht die Einstufung in hohe Kerb- klassen und wirkt sich günstig auf die Ermüdungsfestigkeit aus. Anstelle von Schweißver- bindungen kommen formschlüssige mit Zapfen ZA ausgestattete Steckverbindungen, hier mit S1 bezeichnet, zum Einsatz, die mit Zugelementen 3.1 bis 3.m vorgespannt sind. Im Sinne dieser Erfindung sind tragende Strukturen, entsprechend der Erfordernisse, partiell oder komplett, d. h. einseitig, beidseitig oder allseitig, auf der gesamten Länge oder in Teilabschnitten vorgespannt. Gegenstand der Ansprüche sind dabei die tragenden Elemente in den vorgespannten Bereichen. Die Kombination aus formschlüssiger Steckverbindung und Vorspannung ermöglicht eine tragfähige Verbindung, sofern die Vorspannkraft Fvzges größer ist als die entgegengesetzt wirkenden Betriebs- bzw. Extremlasten. Die hierzu notwendige Vorspannkraft kann vom Tragwerkplaner durch entsprechende Berechnungen ermittelt werden. Das unter Zugspannung stehende Zugelement 3.1 überspannt den Bereich der Steckverbindung S1 und ist außerhalb dieses Teilausschnittes mit der tragenden Struktur 1 bzw. mit dem Tragwerkfundament fest verbunden. Die Zugspannung erzeugt in der tragenden Struktur eine entgegenwirkende Druckspannung, die einerseits das Steckverbindungselement S1 und andererseits die tragenden Elemente 2.1 und 2.2 vorspannt. Die statische Druckspannung infolge der vorgespannten Konstruktion bewirkt eine Verlagerung der wechselnden Belastung in den Druckschwellbereich, wodurch sich weitere Potenziale hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit ergeben. Natürlich können auch in tragenden Strukturen, die nicht explizit vorgespannt sind, höhere Ermüdungsfestigkeiten genutzt werden, sofern die Belastung ohnehin im Druckschwellbereich liegt. Dies ist zum Beispiel in Schiffsrümpfen der Fall. Diese Erfindung zielt jedoch darauf ab, eine Druckschwellbeanspruchung durch Vorspannung gewollt herbeizuführen, um dadurch den Werkstoff im Sinne der Ermüdungsfestigkeit auch bei anderen Anwendungen besser nutzbar zu machen. Entsprechende Einzelheiten gehen aus Fig. 3 hervor.The cross section is profiled according to the illustration with ribs Rp, but may also have other arbitrarily profiled cross sections, according to this invention or according to the prior art. The following basic principle for increasing fatigue strength can also be used for special shapes such as wing cross-sections. The supporting elements are preferably not interconnected by welding and otherwise contain no welds. Component edges are preferably machined. The waiver of thermal Schweißbzw. Cutting process has the advantage that the structure corresponds to the theoretically ideal starting state from the manufacturer. This allows classification in high notch classes and has a favorable effect on fatigue strength. Instead of welding connections come form-fitting with pins ZA equipped connectors, here designated S1, are used, which are biased with tension elements 3.1 to 3.m. For the purposes of this invention are supporting structures, according to the requirements, partially or completely, ie biased on one side, both sides or all sides, on the entire length or in sections. The subject of the claims are the supporting elements in the prestressed areas. The combination of positive connection and bias allows a viable connection, provided that the biasing force Fvzges is greater than the oppositely acting operating or extreme loads. The necessary preload force can be determined by the structural engineer by appropriate calculations. The tensile element 3.1 under tension spans the area of the plug-in connection S1 and is fixedly connected outside of this partial section with the supporting structure 1 or with the supporting foundation. The tensile stress generated in the supporting structure, a counteracting compressive stress, on the one hand biases the connector element S1 and on the other hand, the supporting elements 2.1 and 2.2. The static compressive stress due to the prestressed construction causes a shift of the alternating load into the pressure threshold region, which gives rise to further fatigue resistance potentials. Of course, even in load-bearing structures that are not explicitly biased, higher fatigue strengths can be used, provided that the load is anyway in the pressure threshold range. This is the case, for example, in ship hulls. However, this invention aims to bring about a compressive stress by biasing intentionally, thereby making the material better usable in terms of fatigue strength in other applications. Corresponding details will be apparent from Fig. 3.
Die Vorspannung der tragenden Elemente stellt eine zusätzliche statische Belastung zur Betriebslast dar. Sofern durch die zusätzliche Belastung insgesamt die Streckgrenze überschritten wird, kommt erfindungsgemäß ein Werkstoff mit höherer Streckgrenze zum Einsatz. Dadurch wird eine Vergrößerung der Wandstärke w2 vermieden. Die Streckgrenze wird durch die Vorspannung jedoch nicht zwangsläufig überschritten. Ob die Steckgrenze überschritten wird, ist lastfallabhängig. Die Erfindung betrifft vor allem Lastfälle, bei denen die Ermüdungsfestigkeit bemessungsbestimmend ist. Bei diesen Lastfällen lässt sich die statische Steckgrenze selbst normalfester Werkstoffe häufig nicht nutzen. Ausgangspunkt sind daher zunächst die verbreitet eingesetzten normalfesten Werkstoffgüten. Erfindungsgemäß wird der ungenutzte Teil der Streckgrenze für die Vorspannung genutzt. Ein Werkstoff mit höherer Streckgrenze kommt zum Einsatz, wenn der ungenutzte Teil der Streckgrenze für die Vorspannung nicht ausreicht. Dadurch ergeben sich Potenziale sowohl bei normal- als auch bei höchstfesten Materialien. Um zu vermeiden, dass es lokal zu einer Überschreitung der zulässigen Beulspannung kommt, sind die tragenden Elemente in geeigneter Weise versteift. Entsprechend dem Stand der Technik gibt es mehrere Möglichkeiten zur Ausbildung steifer tragender Elemente. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung profilierter Querschnitte in offener oder geschlossener Form. Am Markt wird eine Vielzahl standardisierter Baustahlprofile und Strangpressprofile angeboten. Die Bauteile können auch individuell zum Beispiel durch lokale Vertiefungen bzw. Sicken, Wölbstrukturen oder Sandwichverbundbauweisen ausgesteift sein. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Verstärkungsrippen, die bei Gussteilen häufig zum Einsatz kommen. Im Stahlbau sind Rippen bzw. so genannte Stringer oder Beulsteifen in der Regel geschweißt. Das Schweißen von Beulsteifen verschlechtert Kerbklasse und Ermüdungsfestigkeit der tragenden Elemente und bedeutet einen hohen Zusatzaufwand in der Fertigung. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, tragende Elemente mit integrierten warmgewalzten Rippen, hier dargestellt durch die Rippe Rp, zu verwenden. Dies ermöglicht eine optimale Kerbklasse und Ermü- dungsfestigkeit der tragenden Struktur 1 . Die Rippen sind in Hauptbelastungsrichtung angeordnet und haben einen konstanten oder veränderlichen Abstand zueinander. Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung warmgewalzter höchstfester Schalentragele- mente mit integrierten parallel oder konisch zueinander verlaufenden Rippen sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Die Bereitstellung entsprechender Vorrichtungen und Verfahren gehört daher mit zu den Aufgaben dieser Erfindung, da diese im Hinblick auf die Ermüdungsfestigkeit von zentraler Bedeutung sind. Die unter den Figuren 14 bis 21 vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren sind dazu in der Lage, verschiedene Ausführungsformen der tragenden Elemente, entsprechend der Figuren 4.1 bis 6.2, sowie Standardprofile herzustellen. The bias of the load-bearing elements represents an additional static load to the operating load. If the overall yield strength is exceeded by the additional load, a material with a higher yield strength is used according to the invention. As a result, an increase in the wall thickness w2 is avoided. The yield strength is not necessarily exceeded by the bias voltage. Whether the plug-in limit is exceeded is load-dependent. The invention particularly relates to load cases in which the fatigue strength is determining the dimension. In these load cases, the static insertion limit of even normal-strength materials often can not be used. The starting point is therefore the widely used normal-strength grades. According to the invention, the unused part of the yield strength is used for the prestressing. A material with a higher yield strength is used if the unused part of the yield strength is insufficient for the prestressing. This results in potentials for both normal and ultrahigh-strength materials. In order to avoid that the permissible buckling tension is exceeded locally, the load-bearing elements are suitably stiffened. According to the state of the art, there are several possibilities for the formation of rigid supporting elements. One possibility is the use of profiled cross-sections in open or closed form. The market offers a variety of standardized structural steel profiles and extruded profiles. The components can also be reinforced individually, for example by local depressions or beads, arch structures or sandwich composite structures. Another possibility is the use of reinforcing ribs, which are often used in castings. In steel construction ribs or so-called stringers or Beulsteifen are usually welded. Welding of dent reinforcements degrades notch class and fatigue strength of the structural members, and adds a lot of extra work to the manufacturing process. According to the invention it is proposed to use load-bearing elements with integrated hot-rolled ribs, represented here by the rib Rp. This enables an optimum notch class and fatigue strength of the supporting structure 1. The ribs are arranged in the main load direction and have a constant or variable distance from each other. Devices and methods for producing hot-rolled high-strength shell support elements with integrated ribs which run parallel or conically with respect to one another are not known from the prior art. The provision of corresponding devices and methods is therefore among the objects of this invention, since they are in view of the fatigue strength of central importance. The devices and methods proposed in FIGS. 14 to 21 are capable of producing various embodiments of the supporting elements according to FIGS. 4.1 to 6.2, as well as standard profiles.
Fig. 1 .1 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel einer ermüdungsfest vorgespannten tragenden Struktur 1 aus den erfindungsgemäßen tragenden Elementen 2.1 bis 2.n und Verbindungselementen in einer Seitenansicht. Als Beispiel wurden abgespannte Masten gewählt. Abgespannte Masten sind aus dem Stand der Technik bekannt und eignen sich aufgrund ihrer langen und schlanken Form sehr gut, um die markanten Merkmale dieser Erfindung zu erläutern. Tragende Strukturen mit ähnlichen Merkmalen sind beispielsweise Pylone von Brücken, Türme von Windenergieanlagen, Kräne, Rigs von Ölplattformen etc. Die Erfindung soll aber nicht auf abgespannte Masten beschränkt sein, da es sich lediglich um ein Beispiel handelt. Aus Gründen der Tragwerksvielfalt ist es ohnehin nicht möglich die Erfindungsmerkmale direkt auf die tragende Struktur selbst zu beziehen. Die An- sprüche und Erläuterungen beziehen sich daher in erster Linie auf die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n und die Verbindungselemente zum Bau entsprechender Tragwerkstrukturen. Es wird davon ausgegangen, dass in einem vorgespannten Tragwerk, ähnlich der Fig. 1 , alle tragenden Elemente gleiche bzw. ähnliche Merkmale, entsprechend der Ansprüche 1 bis 21 (Vorspannung, Versteifungskonzept, Steckverbindungen etc.) aufweisen bzw. aufweisen können. Durch Hinzufügen oder Weglassen einzelner Merkmale kann das jeweilige tragende Element an die Anforderungen innerhalb des Tragwerks angepasst werden. In Tragwerksbereichen, die ohnehin ausschließlich einer Druckschwellbeanspruchung unterliegen, können die Merkmale hinsichtlich des Versteifungskonzepts auch ohne zusätzliche Spannelemente genutzt werden. Jedes Merkmal soll einzeln oder in Kombination mit den übrigen Merkmalen nutzbar sein. Fig. 1 .1 shows schematically the embodiment of a fatigue-resistant prestressed supporting structure 1 from the supporting elements 2.1 to 2.n according to the invention and connecting elements in a side view. As an example, guyed masts were chosen. Damped masts are well known in the art and, because of their long and slender shape, are very well suited to elucidating the salient features of this invention. Structural structures with similar features are, for example, pylons of bridges, towers of wind turbines, cranes, rigs of oil platforms, etc. However, the invention is not intended to be limited to guyed masts, as it is only an example. For reasons of structural diversity, it is anyway not possible to relate the inventive features directly to the supporting structure itself. The claims and explanations therefore relate primarily to the supporting elements 2.1 to 2.n and the connecting elements for the construction of corresponding structural structures. It is assumed that in a prestressed structure, similar to the Fig. 1, all supporting elements have the same or similar features, according to the claims 1 to 21 (bias, stiffening concept, connectors, etc.) or may have. By adding or omitting individual features, the respective load-bearing element can be adapted to the requirements within the structure. In structural areas, which in any case are subject exclusively to compressive stress, the characteristics with regard to the stiffening concept can also be used without additional tensioning elements. Each feature should be usable individually or in combination with the other features.
Prinzipiell beschreiben die Ansprüche dieser Erfindung in ihrer Gesamtheit ein baukas- tenähnliches System zur regelwerkkonformen Erschließung der werkstofflichen Potenziale in ermüdungsbelasteten Tragwerken.  In principle, the claims of this invention in their entirety describe a construction-system-like system for the regulation-compliant exploitation of the material potentials in structures subject to fatigue loading.
Das System besteht aus tragenden Stahl- bzw. Aluminiumelementen höchster Festigkeit in Leichtbauweise mit konstantem oder veränderlichem, insbesondere profiliertem Querschnitt. Durch den profilierten Querschnitt wird die erforderliche Beulsteifigkeit bei ge- ringstmöglicher Wandstärke erreicht. Der Verzicht auf Schweißnähte, sowohl für die Versteifungselemente des Profils, als auch für die Verbindungen der tragenden Elemente untereinander, erhöht die Ermüdungsfestigkeit. Anstelle geschweißter Verbindungen werden bevorzugt vorgespannte Steckverbindungen eingesetzt. Die Vorspannung mit Zugelementen trägt nicht nur zu einer hohen Verbindungsfestigkeit der Steckverbindungen bei, sondern erhöht zudem die Ermüdungsfestigkeit der tragenden Elemente selbst, in dem deren Belastung in den Druckschwellbereich verschoben wird. Das System beinhaltet daher neben den tragenden Elementen geeignete Steckverbindungselemente, Zugelemente, Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft, sowie geeignete Befestigungen für die Zugelemente. Das System besteht darüber hinaus aus Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen der tragenden Elemente. Steckverbindungselemente, Zugelemente, Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft, sowie die Befestigungen der Zugelemente sind im Titel der Erfindung allgemein unter dem Begriff Verbindungselemente zusammengefasst. Die Problematik des Vorspannens langer, schlanker Strukturen wird am besten anhand von Schalentragelementen deutlich, da diese besonders empfindlich auf Beulbeanspruchung reagieren und entsprechend verstärkt werden müssen. Der abgespannte Mast besteht daher im dargestellten Beispiel aus dünnen Schalenelementen und kann einen zylindrischen, polygonförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Schalenelemente bestehen bevorzugt aus hoch- bzw. höchstfesten Stählen mit Streckgrenzen von 460MPa bis 1300MPa. Auf den Mast wirken äußere Belastungen, wie zum Beispiel Windlasten mit den Komponenten Fx und Fy, sowie Korrosion K. Darüber hinaus können weitere Kräfte und Momente auf die Struktur einwirken, wie beispielsweise die Kraftkomponente Fz, das Eigengewicht G, so- wie das Biegemoment MM. Die Kraftkomponente Fx verursacht nach dem Hebelgesetz ein Moment MA um den Auflagerpunkt A des Mastes. Die Kraftkomponente Fy verursacht ebenfalls ein Moment am Auflagerpunkt A. Aus Gründen der Übersichtlichkeit erfolgen die weiteren Erläuterungen beispielhaft anhand der Kraftkomponente Fx. Um der Kraftkom- ponente Fx bzw. dem Moment MA entgegenzuwirken und die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n zu entlasten, ist der Mast mit Zugelementen abgespannt. Die Abspannung kann in einer oder in mehreren unterschiedlichen Höhen erfolgen. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Abspannung in zwei unterschiedlichen Höhen, wobei die Zugelemente 3.1 bis 3.m bzw. 4.1 bis 4.m zum Einsatz kommen. Die Zugelemente der oberen Abspannebene 4.1 bis 4.m verlaufen unter dem Abspannwinkel α zu den Befestigungspunkten B am Fundament. Die Zugelemente der unteren Abspannebene 3.1 bis 3.m bilden den Abspannwinkel ß zur Mastmitte und verlaufen ebenfalls zu den Befestigungspunkten B am Fundament. Die Anordnung der Zugelemente rings um die tragende Struktur ermöglicht eine Stabilisierung auch bei Richtungsänderungen der einwirkenden Lasten. Über das zusätzliche tra- gende Element 2.m in Fig. 1 .1 und die Schnittlinie an dessen oberem Ende soll angedeutet werden, dass über der oberen Abspannebene mit den Zugelementen 4.1 bis 4.m weitere Abspannebenen angeordnet sein können. Als Zugelemente eignen sich Spannseile oder Zugstäbe. The system consists of load-bearing steel or aluminum elements of the highest strength in lightweight design with a constant or variable, in particular profiled cross-section. Due to the profiled cross section, the required dent resistance is achieved with the lowest possible wall thickness. The absence of welds, both for the stiffening elements of the profile, as well as for the connections of the load-bearing elements with each other, increases the fatigue strength. Instead of welded connections, prestressed plug-in connections are preferably used. The bias with tension elements not only contributes to a high connection strength of the connectors, but also increases the fatigue strength of the supporting elements themselves, in which their load is moved into the pressure threshold. The system therefore includes in addition to the supporting elements suitable plug connection elements, tension elements, elements for transmitting the biasing force, as well as suitable fasteners for the tension elements. The system moreover consists of devices and methods for producing the embodiments of the load-bearing elements according to the invention. Plug-in elements, tension elements, elements for transmitting the biasing force, and the fasteners of the tension elements are summarized in the title of the invention generally by the term fasteners. The problem of preloading long, slender structures is best illustrated by shell support elements, since these react particularly sensitive to buckling and must be strengthened accordingly. The guyed mast is therefore in the illustrated example of thin shell elements and may have a cylindrical, polygonal, square or rectangular cross-section. The shell elements are preferably made of high-strength or high-strength steels with yield strengths of 460MPa to 1300MPa. External loads, such as wind loads with the components Fx and Fy, as well as corrosion K, act on the mast. In addition, further forces and moments can act on the structure, such as the force component Fz, the dead weight G, etc. like the bending moment MM. The force component Fx causes according to the lever law a moment MA about the support point A of the mast. The force component Fy likewise causes a moment at the support point A. For reasons of clarity, the further explanations are given by way of example based on the force component Fx. To counteract the force component F x or the moment MA and to relieve the load-bearing elements 2.1 to 2.n, the mast is tensioned with tension elements. The bracing can be done in one or more different heights. In the example shown, the bracing takes place in two different heights, the tension elements 3.1 to 3.m or 4.1 to 4.m being used. The tension elements of the upper Abspannebene 4.1 to 4.m run under the Entspannwinkel α to the attachment points B on the foundation. The tension elements of the lower clamping level 3.1 to 3.m form the guy angle ß to the mast center and also extend to the attachment points B on the foundation. The arrangement of the tension elements around the supporting structure allows stabilization even with changes in direction of the acting loads. The additional supporting element 2.m in FIG. 1 .1 and the cutting line at its upper end are intended to indicate that further abutment planes can be arranged above the upper clamping plane with the tension elements 4.1 to 4.m. Tensioning cables or tension rods are suitable as tension elements.
Prinzipiell können als Zugelemente alle zum Vorspannen freigegebenen Erzeugnisse ent- sprechend dem Stand der Technik eingesetzt werden, insbesondere Materialien mit hoher und höchster Zugfestigkeit. Beispiele sind warmgewalzte Stähle, kalt gezogene runde Drähte oder Spanndrahtlitze aus kalt gezogenen runden Einzeldrähten. Diese Materialien werden verbreitet im Spannbetonsektor eingesetzt, lassen sich jedoch auch im Rahmen der Umsetzung der vorliegenden Erfindung nutzen. Aus Gründen der Ermüdungsfestigkeit werden glatte Ausführungen ohne Gewinde oder Gewinderippen sowie Ausführungen in Form von Spanndrahtlitzen bevorzugt. Hochfeste Kunstfasern (z.B. Spannkabel aus PBO, CFK etc.) können ebenfalls eingesetzt werden.  In principle, all products released for prestressing can be used according to the prior art as tension elements, in particular materials with high and highest tensile strength. Examples are hot-rolled steels, cold-drawn round wires or tension wire strands made of cold drawn round wires. These materials are widely used in the prestressed concrete sector, but can also be used in the context of the implementation of the present invention. For reasons of fatigue strength smooth designs without thread or thread ribs and designs in the form of tension wire strands are preferred. High strength synthetic fibers (e.g., PBO, CFRP, etc.) can also be used.
Erfindungsgemäß kommen bevorzugt spezielle Zugstabelemente zum Einsatz, die in Fig. 9 näher beschrieben werden.  According to the invention, special pull rod elements are preferably used, which are described in greater detail in FIG. 9.
Das im Rahmen dieser Erfindung beschriebene Prinzip des Vorspannens in Kombination mit Steckverbindungen gilt analog bei Verwendung von Spannseilen, sowie bei den oben genannten Spannstählen und Kunstfasern, so dass diese Erfindung nicht auf die Zugstabelemente nach Fig. 9 beschränkt sein soll. The principle of prestressing in combination with plug connections described in the context of this invention applies analogously when using tensioning cables, as well as in the case of the abovementioned prestressing steels and synthetic fibers, so that this invention should not be restricted to the tensioning rod elements according to FIG.
Zugstäbe sind in der Regel kostengünstiger als Spannseile. Nachteilig bei marktüblichen Zugstabelementen sind die geringere maximale Zugkraft und Ermüdungsfestigkeit, sowie die begrenzte Stablänge. Um Spannweiten über 16m zu überbrücken, sind mehrere Zugstäbe 3.1.1 bis 3.m.n bzw. 4.1.1 bis 4.m.n miteinander zu verbinden. Erfindungsgemäß werden hierfür spezielle Laschen L1 bis Lx nach Fig. 1 1 eingesetzt. Die geringe Ermüdungsfestigkeit der Zugstäbe ist auf die üblicherweise verwendeten Endgewinde zurückzuführen, welche ungünstige Kerbklassen 36* bzw. 50 zur Folge haben. Dies führt dazu, dass Zugstäbe entsprechend dem Stand der Technik auf Anwendungen mit überwiegend ruhender Beanspruchung beschränkt sind. Die gegenüber Seilen geringere statische Zugfestigkeit resultiert aus der Verwendung handelsüblicher Rundstäbe aus Baustählen mit einer Streckgrenze von 355MPa bis maximal 690MPa. Dies führt zu entsprechend größeren Querschnitten und Gewichten. Um Zugstäbe vorteilhaft bei schwingfreu- digen Bauwerken, bei denen es auf ein geringes Gewicht ankommt, einsetzen zu können, werden die erfindungsgemäßen gewindelosen Zugstabelemente nach Fig. 9 vorgeschlagen. Die Einstellung der Zugstablänge erfolgt über separate Elemente nach Fig. 10 bzw. 10.1 . Um Bewegungen von tragenden Strukturen in alle Richtungen zu ermöglichen, werden darüber hinaus spezielle Elemente zur beweglichen Befestigung der Zugstabelemen- te B1 bis Bx an der tragenden Struktur bzw. am Fundament nach Fig. 12 benötigt. Befestigungselemente, welche dem Stand der Technik bei vorgespannten Bauwerken entsprechen, sind nur für einen Winkelausgleich in einer Ebene vorgesehen. Quer zu dieser Ebene sind nur geringe Winkelabweichungen zulässig. Die beweglichen Elemente B1 bis Bx nach Fig. 12 ermöglichen eine freie Beweglichkeit in alle Richtungen. Die Zugstabelemen- te 3.1.1 bis 3.m.n sind im dargestellten Beispiel mit der Vorspannkraft Fvu vorgespannt. In den Zugstabelementen 4.1.1 bis 4.m.n der oberen Abspannebene liegt die Vorspannkraft Fvo an. Aufgrund der hohen Vorspannkräfte entscheidet die konstruktive Ausführung der Krafteinleitung in die tragenden Elemente über die Funktionsfähigkeit des gesamten Vorspannkonzepts. Aufgabe ist die Vorspannkraft möglichst senkrecht und möglichst oh- ne Biegemomente und Schweißnähte auf die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n zu übertragen. Erfindungsgemäß erfolgt dies über spezielle Elemente 5.1 bzw. 5.2 nach Fig. 13. Die vertikalen Komponenten der Vorspannkräfte Fvuz bzw. Fvoz bewirken entsprechende Druckspannungen in den tragenden Elementen. Die horizontalen Kraftkomponenten Fvux, Fvox, Fvuy und Fvoy stabilisieren die tragende Struktur 1 in X bzw. Y-Richtung und wirken den äußeren Kräften Fx bzw. Fy, sowie den daraus resultierenden Momenten entgegen. Die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n der tragenden Struktur 1 werden somit durch die horizontalen Kraftkomponenten der Vorspannkräfte stabilisiert. Dies wirkt sich positiv auf die Verformungen an der Mastspitze, die Schwingungsamplituden und Ermüdungslasten, sowie auf das Eigenschwingverhalten (Eigenfrequenz) aus. Es können tra- gende Elemente mit kleineren Querschnitten und Wandstärken eingesetzt werden. Die Größe der Kraftkomponenten der Vorspannkräfte Fvux, Fvox, Fvuy und Fvoy in vertikaler und horizontaler Richtung ist abhängig von den Abspannwinkeln α und ß. Der entsprechende Zusammenhang wird in Fig. 2 näher erläutert. Tragende Strukturen der dargestell- ten Art werden vom Tragwerksplaner üblicherweise so abgespannt, dass mit möglichst kleinen Vorspannkräften eine größtmögliche seitliche Stabilität erreicht wird. Dies erfordert große Abspannwinkel. Der Flächenbedarf für das Bauwerk ist entsprechend hoch. Obwohl die seitliche Stabilisierung des Tragwerks auch bei der erfindungsgemäßen Vor- Spannung grundsätzlich erwünscht ist, steht in erster Linie die Steigerung der Ermüdungsfestigkeit durch die Verlagerung der Belastung in den Druckschwellbereich im Vordergrund. Es wird erfindungsgemäß so vorgespannt, dass die Beanspruchungen der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n auch unter Extremlasten (Lastspitzen, maximale Verformung) stets im Druckbereich liegen. In dieser Figur führen die Kraftkomponente Fx der Windlast bzw. das Moment MA auf der rechten Seite zu einer Entlastung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n, da den durch die Vorspannung erzeugten Druckspannungen entgegengewirkt wird. Auf der linken Seite sind die Verhältnisse genau umgekehrt, d. h. die Druckspannungen erhöhen sich um den gleichen Faktor. Aufgabe des Tragwerkplaners ist somit, abhängig vom gewählten Abspannwinkel α bzw. ß, die Zugstabelemente so stark vorzu- spannen, dass selbst bei maximaler Beanspruchung Fx bzw. MA die Druckspannungen auf der Biegezugseite (Luv Seite) der tragenden Elemente niemals Null werden. Analog darf die korrespondierende Zugspannung in den Zugstabelementen auf der gegenüber liegenden Seite niemals Null werden. In diesem Fall kann bei der Dimensionierung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n eine um den Faktor 1 ,6 höhere Ermüdungsfestigkeit an- gesetzt werden, sofern die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n nicht geschweißt sind. Dies erfordert den Einsatz spezieller Verbindungselemente nach den Figuren 7 und 8 bis 8.2. Hierbei handelt es sich um Steckverbindungen. Die Steckverbindungen S1 bis Sx an den Schnittstellen der tragenden Elemente in axialer Richtung nach Fig. 7 sind über die vertikalen Komponenten der Vorspannkräfte Fvuz bzw. Fvoz vorgespannt. Die Vorspannung der tragenden Struktur erfüllt in dieser Figur somit eine Doppelfunktion. Die Ermüdungsfestigkeit wird gesteigert und der sichere Zusammenhalt der Steckverbindungen S1 bis Sx wird gewährleistet. Schweiß- oder Schraubverbindungen mit ungünstigen Kerbklassen werden vermieden. Bei den Verbindungselementen nach Fig. 8 bis 8.2 handelt es sich prinzipiell auch um Steckverbindungen. Die hochfesten Schrauben dienen bei Fig. 8 und 8.1 hauptsächlich zur Gewährleistung einer vorgespannten spielfreien Verbindung. Da die Schrauben in den klammerartigen Steckverbindungen untergebracht sind und somit Löcher in den tragenden Elementen vermieden werden, wird die Kerbklasse nicht beeinträchtigt. Im erweiterten Sinne gehören zu den erfindungsgemäßen Verbindungselementen der tragenden Struktur nicht nur die Steckverbindungen nach den Figuren 7 und 8 bis 8.2, sondern auch die Zugstabelemente nach der Fig. 9, die Elemente zur Einstellung der Zugstablänge nach Fig. 10 und 10.1 , die Laschen zur Verbindung mehrerer Zugstäbe nach Fig. 1 1 , die Elemente zur beweglichen Befestigung der Zugstabelemente an der tragenden Struktur bzw. am Fundament nach Fig. 12, sowie die speziellen Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragende Struktur nach Fig. 13. Die gezielte Vorspannung in den Druckschwellbereich kann, abhängig von der Höhe der einwirkenden äußeren Lasten, eine zusätzliche statische Belastung der tragenden Elemente verursachen. Durch erfindungsgemäße Verwendung höchstfester Werkstoffe mit höherer Streck- grenze, können diese zusätzlichen Lasten ohne Vergrößerung der Wandstärken aufgenommen werden. Durch Anhebung der Ermüdungsfestigkeit um den Faktor 1 ,6 erhöht sich auch der nutzbare Anteil der Streckgrenze. Dies ist für Tragwerke interessant, bei denen vor allem die Ermüdung bemessungsrelevant ist und höchstfeste Werkstoffe bisher keinen Vorteil brachten. Tension rods are generally less expensive than tension cables. A disadvantage of commercially available drawbars are the lower maximum tensile strength and fatigue strength, as well as the limited rod length. To bridge spans over 16m, there are several Tie rods 3.1.1 to 3.mn or 4.1.1 to 4.mn to connect with each other. According to the invention, special tabs L1 to Lx according to FIG. 11 are used for this purpose. The low fatigue strength of the tension rods is due to the commonly used end threads, which result in unfavorable notch classes 36 * and 50, respectively. As a result, tension rods according to the prior art are limited to applications with predominantly static load. The lower static tensile strength compared to ropes results from the use of commercially available round bars made of structural steels with a yield strength of 355 MPa up to a maximum of 690 MPa. This leads to correspondingly larger cross-sections and weights. In order to be able to use tension rods advantageously in oscillating structures in which light weight is important, the threadless tension rod elements according to the invention according to FIG. 9 are proposed. The adjustment of the Zugstablänge via separate elements according to Fig. 10 or 10.1. In order to enable movements of load-bearing structures in all directions, special elements for the movable attachment of the Zugstabelemen- te B1 to Bx on the supporting structure and the foundation of FIG. 12 are also required beyond. Fasteners, which correspond to the prior art in prestressed structures, are provided only for an angle compensation in a plane. Only small angular deviations are permitted transverse to this plane. The movable elements B1 to Bx of FIG. 12 allow free movement in all directions. The tension rod 3.1.1 to 3.mn are biased in the example shown with the biasing force Fvu. In the drawbar 4.1.1 to 4.mn the upper Abspannebene the biasing force Fvo is applied. Due to the high preload forces, the structural design of the force transmission into the load-bearing elements determines the functionality of the entire preload concept. The task is to transfer the pretensioning force as vertically as possible and, if possible, without bending moments and welds to the supporting elements 2.1 to 2.n. According to the invention, this takes place via special elements 5.1 or 5.2 according to FIG. 13. The vertical components of the pretensioning forces Fvuz or Fvoz bring about corresponding compressive stresses in the load-bearing elements. The horizontal force components Fvux, Fvox, Fvuy and Fvoy stabilize the supporting structure 1 in the X or Y direction and counteract the external forces Fx or Fy, as well as the resulting moments. The supporting elements 2.1 to 2.n of the supporting structure 1 are thus stabilized by the horizontal force components of the biasing forces. This has a positive effect on the deformations at the top of the mast, the vibration amplitudes and fatigue loads, as well as on the natural vibration behavior (natural frequency). It is possible to use supporting elements with smaller cross sections and wall thicknesses. The magnitude of the force components of the biasing forces Fvux, Fvox, Fvuy and Fvoy in the vertical and horizontal directions depends on the bracing angles α and β. The corresponding relationship is explained in more detail in FIG. Structural structures of the illustrated The design engineer usually tensions the type so that the greatest possible lateral stability is achieved with the smallest possible preload forces. This requires large guy angles. The space required for the building is correspondingly high. Although the lateral stabilization of the structure is fundamentally desirable, even in the case of the prestressing according to the invention, the primary object is to increase the fatigue strength by shifting the load into the pressure threshold area. It is inventively biased so that the stresses of the load-bearing elements 2.1 to 2.n always under extreme loads (load peaks, maximum deformation) are in the pressure range. In this figure, the force component Fx of the wind load and the moment MA on the right side lead to a relief of the supporting elements 2.1 to 2.n, since the compressive stresses generated by the bias voltage is counteracted. On the left side, the conditions are exactly the opposite, ie the compressive stresses increase by the same factor. The task of the structural engineer is thus, depending on the selected Entspannwinkel α and ß, the tensile bar elements biased so strong that even at maximum stress Fx or M A, the compressive stresses on the bending tension side (windward side) of the supporting elements never zero. Similarly, the corresponding tension in the drawbar elements on the opposite side must never become zero. In this case, a factor of 1, 6 higher fatigue strength can be used in the dimensioning of the supporting elements 2.1 to 2.n, provided that the supporting elements 2.1 to 2.n are not welded. This requires the use of special fasteners according to Figures 7 and 8 to 8.2. These are connectors. The plug connections S1 to Sx at the interfaces of the load-bearing elements in the axial direction according to FIG. 7 are prestressed via the vertical components of the pretensioning forces Fvuz or Fvoz. The bias of the supporting structure thus fulfills a dual function in this figure. The fatigue strength is increased and the secure cohesion of the connectors S1 to Sx is ensured. Welding or screw connections with unfavorable notch classes are avoided. The connecting elements according to FIGS. 8 to 8.2 are in principle also plug connections. The high-strength screws are used in Fig. 8 and 8.1 mainly to ensure a preloaded backlash-free connection. Since the screws are housed in the clip-type connectors and thus holes in the load-bearing elements are avoided, the notch class is not affected. In the broader sense, the connecting elements according to the invention of the supporting structure include not only the connectors of Figures 7 and 8 to 8.2, but also the Zugstabelemente of FIG. 9, the elements for adjusting the Zugstablänge according to Fig. 10 and 10.1, the tabs Connection of several tension rods according to Fig. 1 1, the elements for the movable attachment of the drawbar elements to the supporting structure or at the foundation of FIG. 12, and the special elements for Transmission of the biasing force to the supporting structure of Fig. 13. The selective bias in the pressure threshold range, depending on the level of the applied external loads, cause additional static load on the supporting elements. By using high-strength materials according to the invention with a higher yield strength, these additional loads can be absorbed without increasing the wall thicknesses. By increasing the fatigue strength by a factor of 1, 6, the usable proportion of the yield strength also increases. This is interesting for structures in which, above all, the fatigue is relevant to the design and ultrahigh-strength materials have so far brought no advantage.
Dies ist darüber hinaus für ermüdungsbeanspruchte Tragwerke aus normalfestem Werkstoff interessant. This is also interesting for fatigue-stressed structures made of normal-strength material.
Aufgrund der zusätzlichen Axialdruckbeanspruchung müssen die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n zusätzlich versteift werden. Dies erfolgt bevorzugt über integrierte gewalzte Rippen Rp, die in Z-Richtung zur Mastspitze verlaufen. Bei konischen Masten verlaufen die Rippen zu einem gemeinsamen, hier nicht dargestellten, Schnittpunkt oberhalb der Mastspitze. Weitere Einzelheiten zu den gewalzten Rippen Rp ergeben sich aus den Beschreibungen der Figuren 5 bis 5.7. Nicht immer können optimale Abspannwinkel von 30 bis 45° realisiert werden, zum Beispiel wenn nicht genügend Platz für eine äußere Abspannung vorhanden ist, bei starker Korrosionsbelastung oder wenn die Wartung proble- matisch ist. In diesen Fällen kann es notwendig sein, die Abspannung im Inneren des Tragwerks mit entsprechend geringen Abspannwinkeln durchzuführen. Beispiele sind Türme von Offshore Windenergieanlagen oder Tragflächen von Flugzeugen. Bei Flugzeugtragflächen kommt aus aerodynamischen Gründen ohnehin nur eine innere Abspannung in Betracht.  Due to the additional Axialdruckbeanspruchung the supporting elements 2.1 to 2.n must be additionally stiffened. This is preferably done via integrated rolled ribs Rp, which extend in the Z direction to the mast top. In conical masts, the ribs extend to a common, not shown, intersection point above the top of the mast. Further details of the rolled ribs Rp will be apparent from the descriptions of FIGS. 5 to 5.7. Optimal bracing angles of 30 to 45 ° can not always be achieved, for example if there is not enough space for an external bracing, in the case of heavy corrosion loads or if maintenance is problematic. In these cases, it may be necessary to perform the bracing in the interior of the structure with correspondingly low bracing angles. Examples are towers of offshore wind turbines or aircraft wings. For aircraft wings, for aerodynamic reasons anyway only an inner bracing into consideration.
Fig. 1 .2 zeigt schematisch eine modifizierte tragende Struktur 1 ' zu Fig. 1 .1 in Fachwerkausführung in einer Seitenansicht. Die tragenden Elemente 2.1 ' bis 2.n' bestehen aus Zug- bzw. Druckstäben 7, mindestens drei seitlichen Eckstielen 8, sowie aus Knotenverbindungen Kn. Vorgespannte Fachwerke mit Steckverbindungen können prinzipiell mit allen gängigen Stab- und Eckstielausführungen, entsprechend dem Stand der Technik realisiert werden. Üblicherweise werden Winkelprofile, Rohre bzw. Stäbe aus Rundmaterialien eingesetzt. Darüber hinaus können vorgespannte Fachwerke aus den tragenden Elementen gemäß dieser Erfindung hergestellt werden. Beispielsweise lassen sich die Schalentragelemente nach den Figuren 5 bis 5.7 zur Fertigung rohrförmiger Eckstiele zur Verwendung in Jacket-Strukturen einsetzen. Die nachfolgenden Ausführungen sollen all diese Möglichkeiten einschließen. Im Vordergrund stehen dabei die Möglichkeit der Anpassung der Steckverbindungselemente an die jeweilige Geometrie der tragenden Fachwerkelemente, sowie die Möglichkeit der Modifikation der speziellen Elemente zur Über- tragung der Vorspannkraft auf die tragende Struktur. In Fig. 7.2 werden daher die modifizierten Steckverbindungen S1 'bis Sx', die auch zur Übertragung der Vorspannkraft dienen, beispielhaft dargestellt. Die Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft, in der vorliegenden Figur mit 5.1 'bzw. 5.2' bezeichnet, haben also den gleichen Aufbau wie die modifizierten Steckverbindungen Sl 'bis Sx'. Die Eckstiele 8 sind zur Umsetzung des Steckprinzips und der Einleitung der Vorspannkraft in mehrere kleinere oder größere Abschnitte 8.1 bis 8.n unterteilt. An den Enden der Eckstielabschnitte 8.1 bis 8.n befinden sich jeweils Steckverbindungselemente Sl 'bis Sx', so dass die tragende Struktur 1 'nach dem gleichen Grundprinzip wie die tragenden Struktur 1 durch einfaches Ineinanderste- cken und Vorspannen der einzelnen Abschnitte 8.1 bis 8.n hergestellt werden kann. Die Funktion der Knotenverbindungen Kn kann, wie in Fig. 7.2 beschrieben, in die Steckverbindungselemente Sl 'bis Sx' integriert sein oder separate Elemente bilden. Die Zerlegung der Eckstiele 8 in einzelne steckbare Abschnitte 8.1 bis 8.n hat den Vorteil, dass die einzelnen Fachwerkabschnitte F1 bis Fn bestehend aus Eckstielabschnitten 8.1 bis 8.n, Zug- bzw. Druckstäben 7, Steckverbindungen Sl 'bis Sx', sowie Knotenverbindungen Kn auf der Baustelle zunächst am Boden in optimaler Arbeitsposition vormontiert werden und die tragende Struktur 1 ' dann abschnittsweise zusammengesteckt und mit Zugstabelementen nach Fig. 9 oder Spannseilen vorgespannt werden kann. Durch Parallelarbeit kann die Bauzeit verkürzt werden. Nach dem derzeitigen Stand der Regelwerke ist es hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit von besonderem Vorteil, dass innerhalb der einzelnen Fachwerkabschnitte F1 bis Fn keine Schweißnähte Verwendung finden. Diese Erfindung soll aber nicht ausschließlich auf Bauweisen beschränkt sein, in denen auf Schweißnähte gänzlich verzichtet wird, da vorgespannte Steckverbindungen nicht nur bezüglich der Ermüdungsfestigkeit, sondern auch zur Erleichterung der Bauarbeiten auf der Baustelle nützlich sind. Sinngemäß gilt die Erfindung daher auch für tragende Strukturen nach den Figuren 1 .1 und 1 .2, in denen Teilabschnitte geschweißt sind. Die Teilabschnitte sind jedoch vorzugsweise über Zugelemente und vorgespannte Steckverbindungen zusammengefügt, wodurch sich ebenfalls ein, wenn auch deutlich geringerer Vorteil für die Ermüdungsfestigkeit ergibt. Sobald die Zulassung hochfrequenter Hämmerverfah- ren als Schweißnahtnachbehandlung seitens der Zertifizierungsgesellschaften erfolgt ist, kann die lokale Verwendung von Schweißnähten sogar von Vorteil sein. Schweißen ist gängige Praxis im Stahlbau und ermöglicht die kostengünstige Vorfertigung von Baugruppen im Herstellerwerk. Die tragende Struktur soll erfindungsgemäß mindestens eine vorgespannte Steckverbindung enthalten. Die Erläuterungen gelten analog für so genannte Jacket-Strukturen, wobei die Zug- bzw. Druckstäbe 7 durch biegesteife Rohre ersetzt sind. Die Knotenverbindungen Kn sind in diesem Fall nicht gelenkig sondern starr. Das oben beschriebene Steckprinzip ist auch hier anwendbar. Fig. 2 zeigt schematisch den Einfluss des Abspannwinkels α auf die Axialdruckbeanspruchung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n anhand eines Kraftecks für die X-Z-Ebene. Der Zusammenhang gilt analog für den Abspannwinkel ß der unteren Abspannebene. Unterschied ist lediglich, dass sich die Vorspannkraftkomponenten beider Abspannebenen überlagern. Basis ist die tragende Struktur 1 nach Fig. 1 .1 . Die Vorspannkraft der oberen Abspannebene Fvo kann in einem Krafteck in die vektoriellen Komponenten Fvoz und Fvox zerlegt werden. Es gilt Fvox = Fvo * sin α bzw. Fvoz = Fvo * cos a. Bei a = 45° ist Fvox = Fvoz, d. h. die Vorspannkraft Fvo wird zu gleichen Teilen zum Vorspannen der tragenden Elemente auf Axialdruck, sowie zur seitlichen Stabilisierung der tragenden Struktur 1 genutzt. Bei Abspannwinkeln cd < α sind für eine betragsmäßig gleiche Vorspannung der tragenden Elemente Fvozl = Fvoz kleinere Vorspannkräfte Fvo1 < Fvo notwendig. Dies führt allerdings zu einer geringeren seitlichen Stabilisierung der tragenden Struktur 1 , da Fvoxl kleiner ist als Fvox. Beim hier nicht dargestellten Grenzfall mit einem Abspannwinkel von 0° gilt Fvoz = Fvo, d. h. die Vorspannung Fvo kann in voller Höhe zum Vorspannen der tagenden Elemente auf Axialdruck, zum Vorteil der Ermüdungsfestigkeit genutzt werden. Eine Vergrößerung des Abspannwinkels α2 > α ermöglicht bei gleicher Vorspannkraft Fvo2 = Fvo, hier kenntlich gemacht durch den Kreisbogen KM um den Mittelpunkt M, eine größere seitliche Stabilisierung der tragenden Struktur durch die horizontale Vorspannkraftkomponente Fvox2 > Fvox. Allerdings reduziert sich in diesem Fall die Axialdruckkraft auf die tragende Struktur 1 auf Fvoz2 < Fvoz. Um die Einbußen bei der Axialdruckkraft zu kompensieren, was im Einzelfall bedeuten kann, dass der Druckschwellbereich verlassen wird, muss die Vorspannung Fvo2 erhöht werden. Die Ermittlung der erforderlichen Vorspannkräfte für eine ausreichende seitliche Stabilisierung einer tragenden Struktur für einen vorgegebenen Abspannwinkel ist Stand der Technik und wird vom Tragwerkplaner beherrscht. Um darüber hinaus den Ermüdungsfestigkeitsbonus der Regelwerke des Germanischen Lloyd in Höhe von 60% für reine Druckschwellbeanspruchung nach Fig. 3 nutzen zu können (fR = 1 ,6) ist zusätzlich zu prüfen, ob die vertikale Komponente der Vorspannkraft Fvoz genügend hohe Druckspannungen in den tragenden Elementen 2.1 bis 2.n erzeugt. Selbst bei extremer Belastung müssen noch Restdruckspannungen in den tragenden Elementen vorhanden sein. Die Spannungen in den tragenden Elementen dürfen unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen nie in den Bereich der Wechsel- bzw. Zugschwellbeanspruchung kommen. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 3 verwiesen. Fig. 1 .2 schematically shows a modified supporting structure 1 ' to Fig. 1 .1 in truss design in a side view. The load-bearing elements 2.1 ' to 2.n ' consist of tension rods or compression rods 7, at least three lateral corner stems 8, as well as node connections Kn. Preloaded trusses with plug connections can in principle be realized with all common rod and Eckstielausführungen, according to the prior art. Usually angle profiles, tubes or rods are used from round materials. In addition, prestressed trusses may be made from the structural members of this invention. For example, the shell support elements according to FIGS. 5 to 5.7 can be used to produce tubular corner posts for use in jacket structures. The following explanations are intended to include all these possibilities. The focus is on the possibility of adapting the plug-in connection elements to the respective geometry of the load-bearing truss elements, as well as the possibility of modifying the special elements for the purpose of carrying the preload force on the supporting structure. In Fig. 7.2, therefore, the modified connectors S1 ' to Sx ' , which also serve to transmit the biasing force, exemplified. The elements for transmitting the biasing force, denoted in the present figure by 5.1 ' or 5.2 ' , thus have the same structure as the modified connectors Sl ' to Sx ' . The corner handles 8 are divided to implement the plug-in principle and the introduction of the biasing force into a plurality of smaller or larger sections 8.1 to 8.n. At the ends of the Eckstielabschnitte 8.1 to 8.n are each plug connection elements Sl ' to Sx ' , so that the supporting structure 1 ' on the same basic principle as the supporting structure 1 by simply nesting and biasing the individual sections 8.1 to 8. n can be produced. The function of the node connections Kn, as described in Fig. 7.2, be integrated into the plug connection elements Sl 'to Sx' or constitute separate elements. The dismantling of the corner handles 8 in individual plug-in sections 8.1 to 8.n has the advantage that the individual truss sections F1 to Fn consisting of Eckstielabschnitten 8.1 to 8.n, tensile or compressive rods 7, connectors Sl ' to Sx ' , and node connections Kn on the construction site are first preassembled on the ground in an optimal working position and then the supporting structure 1 ' then assembled in sections and can be biased with Zugstabelementen according to Fig. 9 or tension cables. Through parallel work, the construction time can be shortened. According to the current state of the regulations, it is of particular advantage in terms of fatigue strength that no welds are used within the individual truss sections F1 to Fn. However, this invention is not intended to be limited solely to designs in which welds are completely eliminated, as preloaded connectors are useful not only in fatigue strength but also in facilitating construction work on the site. Accordingly, the invention therefore also applies to load-bearing structures according to the figures 1 .1 and 1 .2, in which partial sections are welded. However, the sections are preferably joined together by means of tension elements and prestressed plug connections, which also results in a, albeit significantly lesser, advantage for the fatigue strength. As soon as the certification of high-frequency hammering methods has been carried out as weld seam aftertreatment on the part of the certification companies, the local use of welds may even be of advantage. Welding is common practice in steel construction and enables the cost-effective prefabrication of assemblies in the factory. The supporting structure according to the invention should contain at least one prestressed plug connection. The explanations apply analogously to so-called jacket structures, wherein the tension or compression bars 7 are replaced by rigid pipes. The node connections Kn are not articulated in this case, but rigid. The plug-in principle described above is also applicable here. Fig. 2 shows schematically the influence of the bracing angle α on the axial compressive stress of the supporting elements 2.1 to 2.n based on a force corner for the XZ plane. The relationship applies analogously to the guy angle β of the lower clamping level. The only difference is that the biasing force components of both Abspannebenen overlap. The basis is the supporting structure 1 according to FIG. 1 .1. The pretensioning force of the upper clamping plane Fvo can be decomposed in one force into the vectorial components Fvoz and Fvox. Fvox = Fvo * sin α or Fvoz = Fvo * cos a. At a = 45 ° Fvox = Fvoz, ie the biasing force Fvo is used in equal parts for biasing the supporting elements to axial pressure, as well as for lateral stabilization of the supporting structure 1. At bracing angles cd <α smaller prestressing forces Fvo1 <Fvo are necessary for an equal amount of prestressing of the load-bearing elements Fvozl = Fvoz. However, this leads to a lower lateral stabilization of the supporting structure 1, since Fvoxl is smaller than Fvox. For the limit case with a bracing angle of 0 °, not shown here, Fvoz = Fvo, ie the bias Fvo can be used in full to bias the tagging elements to axial thrust, for the benefit of fatigue strength. An enlargement of the guy angle α2> α allows a greater lateral stabilization of the load-bearing structure by the horizontal biasing force component Fvox2> Fvox at the same preload force Fvo2 = Fvo, indicated here by the arc K M around the midpoint M. However, in this case, the thrust force on the supporting structure 1 is reduced to Fvoz2 <Fvoz. In order to compensate for the losses in the thrust force, which may in individual cases mean that the pressure threshold range is left, the preload Fvo2 must be increased. The determination of the required preload forces for a sufficient lateral stabilization of a supporting structure for a given Entspannwinkel is state of the art and is dominated by the structural designer. In order to be able to additionally use the fatigue strength bonus of the regulations of Germanischer Lloyd in the amount of 60% for pure compressive stress according to FIG. 3 (f R = 1, 6), it must additionally be checked whether the vertical component of the prestressing force Fvoz has sufficiently high compressive stresses in the bearing elements 2.1 to 2.n generated. Even under extreme load, residual compressive stresses still have to be present in the load-bearing elements. The stresses in the load-bearing elements must never come within the range of alternating or tensile stress under all expected operating conditions. In this context, reference is made to FIG. 3.
Fig. 3 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorspannung der tragenden Elemente der Struktur 1 in den Druckschwellbereich in einem Spannungs-Zeit-Diagramm. Bei schwingender Belastung ändert sich die anliegende Spannung σ in den tragenden Elementen 2.1 bis 2.n über der Zeit t. Die Änderung der Spannung kann, wie dargestellt, sinusförmig oder auch regellos verlaufen. Ein Schwingspiel Ssp ist gekennzeichnet durch die Spannungsamplitude aa und die Mittelspannung am. In Abhängigkeit von der Mittelspannung am und der Spannungsamplitude aa ergeben sich für die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n drei mögliche Belastungsbereiche. Im Druckschwellbereich I gilt I am I > oa oder I am I = σ8. Für das Grenzspannungsverhältnis gilt entsprechend 1 < R < DÜ oder R = - ou. Die Mittelspannung am entspricht hierbei der statischen Vorspannung der tragenden Elemente. Im Wechselbereich II gilt I CTm I < aa oder I am I = 0 oder am < aa. Für das Grenzspannungsverhältnis gilt - oc < R < -1 , R = - 1 oder -1 < R < 0. Im Zugschwellbereich III gilt am = oa oder am > oa. Für das Grenzspannungsverhältnis gilt R = 0 oder 0 < R < 1 . Im Druckschwellbereich I kann nach der Richtlinie des Germanischen Lloyd für Türme von Offshore Windenergieanlagen und Schiffbau bei nicht geschweißten Stahlkonstruktionen, ein um den Faktor 1 ,6 höheres Limit bezüglich der Ermüdungsfestigkeit genutzt werden. Bei Aluminiumlegierungen ergeben sich ebenfalls höhere Ermüdungsfestigkeiten. Um diesen Bonus für reine Druck- Schwellbeanspruchung nutzen zu können, sind die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n mindestens so weit auf Axialdruck vorzuspannen, dass I am I = oa bzw. R = - ' Q ist. Die Spannungsamplitude aa darf maximal Null betragen bzw. das Schwingspiel Ssp darf die Nulllinie im Diagramm der Fig. 3 nicht überschreiten. Ggf. ist ein entsprechender Sicherheitsabstand unterhalb der Nulllinie einzuplanen. Bereits bei I am I < oa bzw. - ou < R < - 1 reicht die Vorspannung nicht aus, da die Spannungsamplitude die Nulllinie in Fig. 3 überragt. Die Vorspannkraft Fvo bzw. Fvu muss vom Tragwerkplaner erhöht werden, um den Ermüdungsfestigkeitsbonus nutzen zu können. Die Erhöhung der Vorspannkraft ist allein schon deswegen notwendig, da sonst ein sicherer Zusammenhalt der Steckverbindungselemente S1 bis Sx nicht gewährleistet ist. Es käme sonst zumindest auf der Biege- zugseite der tragenden Struktur, in Fig. 1 .1 ist dies die rechte Seite, zum Auseinanderklaffen der Steckverbindungselemente. Nur im Druckschwellbereich I liegt eine sicher vorgespannte Steckverbindung vor. Die Vorspannung der tragenden Elemente erfüllt somit eine Doppelfunktion. Vorgespannte Steckverbindungen ermöglichen den Verzicht auf Schweißverbindungen. Der Verzicht auf Schweißverbindungen ist nach dem gegenwärti- gen Stand der Regelwerke Voraussetzung für die maximale Nutzung der werkstofflichen Potenziale im Druckschwellbereich. Fig. 3 shows schematically the inventive bias of the supporting elements of the structure 1 in the pressure threshold range in a voltage-time diagram. When the load is oscillating, the applied stress σ in the supporting elements 2.1 to 2.n changes over time t. The change in voltage can be sinusoidal, as shown or run randomly. A swinging game Ssp is characterized by the voltage amplitude a a and the mean voltage a m . Depending on the mean voltage at and the voltage amplitude a a , there are three possible load ranges for the load-bearing elements 2.1 to 2.n. In the pressure threshold range I, I a m I> o a or I a m I = σ 8 . For the limiting voltage ratio, 1 <R <DÜ or R = - ou applies correspondingly. The mean voltage a m here corresponds to the static bias of the load-bearing elements. In the change region II, I CTm I <a a or I a m I = 0 or a m <a a . For the limiting stress ratio - oc <R <-1, R = - 1 or -1 <R <0. In the tensile threshold range III we have a m = o a or a m > o a . For the limiting voltage ratio, R = 0 or 0 <R <1. According to the Germanischer Lloyd guideline, pressure threshold I can be used for towers of offshore wind turbines and shipbuilding in non-welded steel structures, a factor of 1, 6 higher limit for fatigue strength. Aluminum alloys also have higher fatigue strengths. In order to be able to use this bonus for pure compressive stress, the load-bearing elements 2.1 to 2.n are to be prestressed to axial pressure at least so far that I a m I = o a or R = - ' Q. The voltage amplitude a a must not exceed zero or the oscillatory clearance Ssp must not exceed the zero line in the diagram of FIG. 3. Possibly. a corresponding safety distance should be planned below the zero line. Even with I a m I <o a or - ou <R <- 1, the bias voltage is insufficient, since the voltage amplitude projects beyond the zero line in FIG. 3. The preload force Fvo or Fvu must be increased by the structural engineer to use the fatigue strength bonus. The increase of the biasing force is necessary for that reason alone, otherwise a secure cohesion of the connector elements S1 to Sx is not guaranteed. Otherwise, at least on the bending tension side of the supporting structure, in FIG. 1 .1 this would be the right side, for the divergence of the plug connection elements. Only in the pressure threshold I is a safe biased connector before. The bias of the supporting elements thus fulfills a dual function. Prestressed connectors eliminate the need for welded joints. The absence of welded joints is, according to the current state of the regulations, a precondition for the maximum utilization of the material potentials in the pressure threshold range.
Fig. 4 zeigt schematisch den Schnitt A-A durch ein Ausführungsbeispiel der tragenden Struktur 1 nach Fig. 1 .1 bestehend aus tragenden Elementen am Beispiel von U-förmigen, konisch verlaufenden Schalentragelementen mit verdickten Längsflanschen. Die tragen- den Elemente 2.1 bis 2.n sind in diesem Beispiel zu einem polygonförmigen Tragwerk mit radial nach innen gerichteten Längsflanschen Lf zusammengesetzt. Die Längsflansche Lf sind um den Abkantwinkel γ zum Mittelpunkt des Tragwerks hin abgewinkelt. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante sind die Längsflansche radial nach außen gerichtet, zum Vorteil für das Widerstandsmoment der tragenden Struktur. Welche Variante im Einzelfall bevorzugt wird, hängt von verschiedenen Faktoren, beispielsweise von der Zugänglichkeit bei der Montage ab. Im dargestellten Beispiel besteht die Polygonform in Umfangsrichtung aus acht tragenden Elementen. Jedes tragende Element 2.1 bis 2.n ist genau in der Mitte durch eine zusätzliche Abkantung Ab zwischen den Längsflanschen Lf entsprechend dem Winkel δ abgewinkelt (vergleiche Fig. 4.1 ). Das Polygon hat in diesem Beispiel sechzehn Ecken. Es können aber auch Polygonformen mit mehr oder weniger Ecken dargestellt werden, indem die Anzahl der Abkantungen pro Element variiert wird. Je mehr tragende Elemente 2.1 bis 2.n bei einem bestimmten Mastdurchmesser D zum Einsatz kommen, desto höher ist die Anzahl der Längsflansche Lf. Vorteil vieler Längsflansche Lf ist die bessere Versteifung der tragenden Struktur 1. Die Längsflansche bewirken eine Versteifung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n gegenüber Axialdruck in Z- Richtung, sowie gegenüber Biegung um die X- bzw. Y-Achse. Die Gefahr des Schalen- beulens in Folge der vertikalen Komponenten der Vorspannkräfte Fvoz und Fvuz wird bei ausreichender Anzahl Längsflansche Lf gänzlich vermieden. Die Anzahl der Längsflansche Lf kann vom erfahrenen Tragwerkplaner durch Beulsteifigkeitsuntersuchungen ermittelt werden. Nachteil vieler Längsflansche ist der hohe Aufwand für die Verbindungstechnik. Erfindungsgemäß erfolgt das Fügen der Längsflansche U-Förmiger Schalentra- gelemente nicht durch Schweißen, sondern über Bolzen Bz. Als Bolzen können hochfeste Schrauben, Setzringbolzen oder ähnliches verwendet werden. Der Verzicht auf Schweißen ist nach dem derzeit gültigen Stand der Regelwerke notwendig, um das Potenzial vorgespannter, hochfester Stähle nutzen zu können. Sollte die Regelwerke im Hinblick auf die Nutzung der werkstofflichen Potenziale bei geschweißten Verbindungen erweitert werden, sollen die übrigen Merkmale dieser Erfindung auch für entsprechend geschweißte Konstruktionen anwendbar sein. Die zur Herstellung der Bolzenverbindungen benötigten Löcher in den Längsflanschen Lf verursachen eine Kerbwirkung, so dass das maximal mögliche Werkstoffpotenzial nur zum Teil genutzt werden kann. Bei Setzringbolzen, entsprechend dem Stand der Technik, ergibt sich eine Kerbklasse von 90. Gegenüber dem gewalzten Blech bzw. Profil mit einer Kerbklasse von 160 bedeutet dies nahezu eine Halbierung der Ermüdungsfestigkeit. Damit nicht das gesamte tragende Element 2.1 bis 2.n mit erhöhter Wandstärke ausgeführt werden muss, wird erfindungsgemäß die Verwendung von tragenden Elementen vorgeschlagen, bei denen nur die Längsflansche verdickt sind. U-förmige tragende Elemente mit verdickten Längsflanschen sind durch Abkanten von Grobblechen mit einheitlicher Blechdicke nicht herstellbar. Die Verwendung von Tay- lored Blanks, welche aus einzelnen Blechen unterschiedlicher Dicke zusammengesetzt sind, ist aufgrund der Schweißnähte nicht zielführend. Das Profilwalzen parallelflanschiger U-Stähle mit verdickten Längsflanschen konstanter Höhe ist Stand der Technik. Derartige Profile sind genormt und werden aus normalfesten Baustählen hergestellt. Mit den derzeit nach dem Stand der Technik verfügbaren Profilwalzstraßen, können prinzipiell auch U- Stähle über die genormte Breite von maximal 400mm hinaus hergestellt werden. Die aktuelle Grenze der Profilbreite hängt von der Anlagengeometrie ab und liegt bei ca. 1 m. Bei breiteren Anlagen wären prinzipiell auch größere Profilbreiten herstellbar. Das Abwinkein der Längsflansche Lf entsprechend dem Winkel γ, sowie die zusätzliche Abkantung Ab mit dem Winkel δ kann erfindungsgemäß in den Walzprozess integriert werden oder nachträglich auf Abkantpressen erfolgen. Zur Herstellung U-förmiger konisch verlaufender Schalentragelemente werden spezielle Vorrichtungen und Verfahren nach den Figuren 14 bis 21 benötigt. Das Ausführungsbeispiel eines tragenden Elements 2.1 mit verdickten Längsflanschen mit konischem Verlauf ist in Fig. 4.1 dargestellt. Hierbei variiert nicht nur die Breite des tragenden Elementes, sondern optional auch die Höhe der Längsflansche. Der Querschnitt des tragenden Elements 2.1 ändert sich in Richtung der Längsachse.Fig. 4 shows schematically the section AA through an embodiment of the supporting structure 1 according to Fig. 1 .1 consisting of load-bearing elements on the example of U-shaped, conically extending shell support elements with thickened longitudinal flanges. The supporting elements 2.1 to 2.n are in this example assembled into a polygonal structure with radially inwardly directed longitudinal flanges Lf. The longitudinal flanges Lf are angled to the bending angle γ to the center of the structure out. In one here not shown embodiment, the longitudinal flanges are directed radially outward, to the advantage of the moment of resistance of the supporting structure. Which variant is preferred in an individual case depends on various factors, for example accessibility during assembly. In the example shown, the polygonal shape consists of eight supporting elements in the circumferential direction. Each supporting element 2.1 to 2.n is angled in the middle exactly by an additional bend Ab between the longitudinal flanges Lf corresponding to the angle δ (see Fig. 4.1). The polygon has sixteen corners in this example. However, polygon shapes with more or fewer corners can also be represented by varying the number of folds per element. The more load-bearing elements 2.1 to 2.n are used for a specific mast diameter D, the higher the number of longitudinal flanges Lf. Advantage of many longitudinal flanges Lf is the better stiffening of the supporting structure 1. The longitudinal flanges cause a stiffening of the supporting elements 2.1 to 2.n with respect to axial pressure in the Z direction, as well as against bending about the X or Y axis. The risk of bowl bulging due to the vertical components of the preload forces Fvoz and Fvuz is completely avoided with sufficient number of longitudinal flanges Lf. The number of longitudinal flanges Lf can be determined by the experienced structural engineer by means of dentistry stiffness investigations. Disadvantage of many longitudinal flanges is the high cost of the connection technology. According to the invention, the joining of the longitudinal flanges of U-shaped shell supports does not take place by welding, but via bolts Bz. As a bolt high-strength screws, setting ring bolts or the like can be used. The absence of welding is necessary according to the current state of the regulations in order to exploit the potential of prestressed, high-strength steels. Should the regulations be extended with regard to the use of the material potentials in welded joints, the remaining features of this invention should also be applicable to correspondingly welded constructions. The holes in the longitudinal flanges Lf required for producing the bolt connections cause a notch effect, so that the maximum possible material potential can only be partially utilized. In setting ring bolts, according to the prior art, results in a notch class of 90. Compared with the rolled sheet or profile with a notch class of 160, this means almost a halving of the fatigue strength. So that the entire load-bearing element 2.1 to 2.n does not have to be designed with increased wall thickness, the invention proposes the use of load-bearing elements in which only the longitudinal flanges are thickened. U-shaped load-bearing elements with thickened longitudinal flanges can not be produced by folding heavy plates with a uniform sheet thickness. The use of Taylor blanks, which are composed of individual sheets of different thickness, is not effective due to the welds. The profile rolling of parallel-flanged U-steels with thickened longitudinal flanges of constant height is state of the art. such Profiles are standardized and made of normal-strength structural steels. With the currently available according to the state of the art profile rolling mills, in principle U-steels over the standard width of a maximum of 400mm can be made. The current limit of the profile width depends on the plant geometry and is approx. 1 m. In the case of wider systems, larger profile widths would in principle also be producible. The Anwinkein the longitudinal flanges Lf corresponding to the angle γ, and the additional fold Ab with the angle δ according to the invention can be integrated into the rolling process or carried out subsequently to press brakes. To produce U-shaped conically extending shell support elements, special devices and methods according to FIGS. 14 to 21 are required. The embodiment of a load-bearing element 2.1 with thickened longitudinal flanges with a conical profile is shown in FIG. 4.1. Not only does the width of the load-bearing element vary, but optionally also the height of the longitudinal flanges. The cross section of the supporting element 2.1 changes in the direction of the longitudinal axis.
Anstelle von polygonförmigen Tragwerksquerschnitten lassen sich mit den tragenden Elementen 2.1 bis 2.n auch quadratische und rechteckige Querschnittsformen herstellen. Der Querschnitt kann sich dabei entlang des Tragwerks verjüngen oder konstant sein. Die Geometrie der Abkantungen wird entsprechend angepasst. Vorteil ist auch hier, dass durch die verdickten Längsflansche nicht das gesamte Bauteil mit der großen Wandstärke w1 realisiert werden muss. Zwischen den Längsflanschen ist die Wandstärke auf w2 re- duziert. Es kann Stahl eingespart werden. Instead of polygonal structural cross sections can be with the supporting elements 2.1 to 2.n also produce square and rectangular cross-sectional shapes. The cross section may be tapered along the structure or be constant. The geometry of the bends is adjusted accordingly. Advantage is also here that not the entire component with the large wall thickness w1 must be realized by the thickened longitudinal flanges. Between the longitudinal flanges, the wall thickness is reduced to w2. It can be saved steel.
Fig. 4.1 zeigt schematisch die U-förmigen Schalentragelemente aus Fig. 4 in perspektivischer Darstellung. Blickrichtung ist von unten zur Mastspitze, d. h. in Z-Richtung. Die Breite des tragenden Elements 2.1 variiert aufgrund der konischen Form von der maximalen Breite b1 bis zur minimalen Breite b2. Zusätzlich verändert sich auch die Höhe der Längs- flansche von der maximalen Höhe h1 bis zur minimalen Höhe h2.  Fig. 4.1 shows schematically the U-shaped shell support elements of Fig. 4 in a perspective view. Viewing direction is from the bottom to the mast top, d. H. in the Z direction. The width of the supporting element 2.1 varies due to the conical shape from the maximum width b1 to the minimum width b2. In addition, the height of the longitudinal flanges also changes from the maximum height h1 to the minimum height h2.
Die Höhe der Längsflansche kann alternativ konstant sein (h1 = h2).  The height of the longitudinal flanges can alternatively be constant (h1 = h2).
Die Längsflansche sind mit dem Winkel γ abgewinkelt. In der Mitte zwischen den beiden Längsflanschen Lf ist das tragende Element 2.1 in Längsrichtung zusätzlich mit einer Abkantung Ab versehen. Durch mehrfache Abwinklung bzw. Abkantung der Elemente las- sen sich Polygonformen nach Fig. 4 mit höherer Eckenanzahl realisieren. Je höher die Eckenanzahl, desto mehr nähert sich die Polygonform der theoretisch idealen Kreisform von Schalentragwerken an. Gleichzeitig nimmt aber auch der Biegeaufwand zu. Tragende Elemente mit rechtwinkligen Längsflanschen ohne diese Abkantung Ab können zur Herstellung quadratischer oder rechteckiger Schalentragwerke, wie zum Beispiel Brückenpy- lone, sowie vorteilhaft auch bei Balken- bzw. Rahmentragwerken eingesetzt werden. Durch Variation der Höhe h1 bzw. h2, sowie der Breite b1 bzw. b2 kann der Querschnitt optimal an die einwirkenden Lasten angepasst werden. Beispiel für eine Anwendung sind Kragarme mit veränderlichem Querschnitt, bei denen das Biegemoment in Längsrichtung variiert. Durch die Variation des Trägerquerschnitts ergeben sich Gewichtsvorteile und Kosteneinsparungen. Ein weiteres Merkmal des U-förmigen Schalentragelements ist die variable Wanddicke. Die Längsflansche Lf haben eine Wandstärke w1 , die dicker ist als die übrige Wandstärke der Schale w2 des tragenden Elements 2.1 . Die Wandstärke w1 muss in dem Verhältnis verdickt werden, in dem sich die Kerbklasse durch die Bolzenverbindungen und Löcher verschlechtert. Sind die Bolzenverbindungen beispielsweise in die Kerbklasse 90 eingestuft und das tragenden Element 2.1 hat ohne Bolzenverbindungen die Kerblasse 160, muss die Wandstärke w1 mindestens 1 ,8-mal so dick sein wie die Wandstärke w2. Die lokal höheren Spannungen infolge der Kerbwirkung der Löcher werden durch die Erhöhung der Wandstärke kompensiert. Ohne lokale Verstärkung des Bauteils im Bereich der Löcher müsste das gesamte Bauteil mit erhöhter Wandstärke gefertigt werden. Durch die lokale Verstärkung der Längsflansche können Gewicht und Kosten eingespart werden. Um tragende Elemente nach Fig. 4.1 herstellen zu können, sind Vorrichtungen und Verfahren nach den Figuren 14 bis 21 erforderlich. Verfahrensbedingt wird sich in der Profilmitte aufgrund der Verwendung separater Walzen für die linke und rechte Profilseite ein keilförmiger Streifen mit größerer Wandstärke w3 ergeben. Dieser lässt sich jedoch in Verbindung mit einem zusätzlichen Walzenpaar in Profilmitte vermeiden, wenn dieser Streifen nicht erwünscht ist bzw. nicht benötigt wird. Im Einzelfall kann ein verdickter Streifen zur Versteifung der Schale jedoch sinnvoll sein, zum Beispiel zur Versteifung von Öffnungen wie unter Fig. 5.3 beschrieben. Nähere Erläuterungen erfolgen im Rahmen der Verfahrensbeschreibungen. Ggf. kann es aus biegetechnischen Gründen sinnvoll sein, die Abkantung Ab in der Profilmitte durch zwei Abkantungen links und rechts des keilförmig verdickten Streifens zu ersetzen. The longitudinal flanges are angled at the angle γ. In the middle between the two longitudinal flanges Lf the supporting element 2.1 is additionally provided in the longitudinal direction with a fold Ab. By multiple bending or folding of the elements, polygon shapes according to FIG. 4 with a higher number of corners can be realized. The higher the number of corners, the more the polygon shape approaches the theoretically ideal circular shape of shell structures. At the same time, however, the bending effort is also increasing. Supporting elements with right-angled longitudinal flanges without this bend Ab can be used for the production of square or rectangular shell structures, such as bridge pylons, as well as advantageously also for beam or framework structures. By varying the height h1 or h2, as well as the width b1 or b2, the cross section be optimally adapted to the acting loads. Example of an application are cantilevers with variable cross-section, in which the bending moment varies in the longitudinal direction. The variation of the carrier cross section results in weight advantages and cost savings. Another feature of the U-shaped shell support member is the variable wall thickness. The longitudinal flanges Lf have a wall thickness w1 which is thicker than the remaining wall thickness of the shell w2 of the supporting element 2.1. The wall thickness w1 must be thickened in the ratio in which the notch class deteriorates due to the bolt joints and holes. If the bolt connections are classified, for example, in the notch class 90 and the load-bearing element 2.1 has the score line 160 without bolt connections, the wall thickness w1 must be at least 1, 8 times as thick as the wall thickness w2. The locally higher stresses due to the notch effect of the holes are compensated by increasing the wall thickness. Without local reinforcement of the component in the area of the holes, the entire component would have to be manufactured with increased wall thickness. By locally reinforcing the longitudinal flanges weight and cost can be saved. In order to produce supporting elements according to FIG. 4.1, devices and methods according to FIGS. 14 to 21 are required. Due to the process, a wedge-shaped strip with a larger wall thickness w3 will result in the middle of the profile due to the use of separate rollers for the left and right profile side. However, this can be avoided in conjunction with an additional roller pair in the middle of the profile, if this strip is not desired or is not needed. In individual cases, however, a thickened strip for stiffening the shell may be expedient, for example for stiffening openings as described in FIG. 5.3. Further explanations are given in the context of the process descriptions. Possibly. It may be useful for bending technical reasons to replace the fold Ab in the middle of the profile by two folds left and right of the wedge-shaped thickened strip.
Fig. 5 zeigt schematisch den Schnitt A-A durch ein Ausführungsbeispiel der tragenden Struktur 1 nach Fig. 1 .1 bestehend aus tragenden Elementen am Beispiel von Schalen- tragelementen mit konisch verlaufenden Rippen. Vorteil dieser Ausführung gegenüber Fig. 4 ist die bessere Versteifungswirkung der tragenden Struktur 1 . Bei gleichem Durch- messer D und gleicher Anzahl tragender Elemente 2.1 bis 2.n können doppelt so viele Versteifungselemente realisiert werden. Die Versteifungselemente werden in diesem Fall nicht über die Längsflansche Lf gebildet, sondern über radial angeordnete Rippen Rp, die mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 24 in die schalenförmigen Tragelemente eingewalzt sind. Jedes tragende Element 2.1 bis 2.n enthält in einer besonders vorteilhaft herzustellenden Ausführung genau zwei Rippen. Diese Ausführung ist in Figur 5 im Schnitt dargestellt. In einer weiteren, besonders steifen Ausführung enthält jedes tragende Element mehr als zwei Rippen. Diese Ausführung geht aus Figur 5.7 hervor. 5 schematically shows the section AA through an exemplary embodiment of the load-bearing structure 1 according to FIG. 1, consisting of load-bearing elements on the example of shell support elements with conically extending ribs. The advantage of this embodiment compared with FIG. 4 is the better stiffening effect of the supporting structure 1. With the same diameter D and the same number of load-bearing elements 2.1 to 2.n, twice as many reinforcing elements can be realized. The stiffening elements are formed in this case not on the longitudinal flanges Lf, but on radially arranged ribs Rp, which are rolled with the inventive devices and methods according to claims 15 to 24 in the cup-shaped support members. Each supporting element 2.1 to 2.n contains exactly two ribs in a particularly advantageous embodiment. This embodiment is shown in Figure 5 in section. In another particularly stiff design, each supporting element contains more than two ribs. This embodiment is shown in Figure 5.7.
Die Rippen Rp sind entweder radial nach innen zum Mittelpunkt oder radial nach außen gerichtet. Die Rippen Rp befinden sich zwischen den verdickten Längskanten Lk.  The ribs Rp are directed either radially inward toward the center or radially outward. The ribs Rp are located between the thickened longitudinal edges Lk.
Vergleicht man dies mit Fig. 4, in der jeweils zwei unmittelbar aneinander grenzende Längsflansche Lf zu einem rippenähnlichen Versteifungselement zusammengefügt sind, sind die höhere Rippenanzahl und die bessere Versteifungswirkung offensichtlich. Zur Darstellung der Polygonform besitzt jedes tragende Element 2.1 bis 2.n zwischen den beiden Rippen mindestens eine Abkantung Ab. Zur Verbindung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n untereinander kommen Steckverbindungen SV1 bis SVn zum Einsatz, die nach Fig. 8 bis 8.2 aufgebaut sind. Die Ausführung der Steckverbindungen SV1 bis SVn hat unter anderem den Vorteil, dass in den tragenden Elementen 2.1 bis 2.n keine Befestigungslöcher benötigt werden. Die Kerbwirkung durch Löcher entfällt, so dass die tragen- den Elemente nach Fig. 5.1 bis 5.7 in die derzeit bestmögliche Kerbklasse 160 eingestuft werden können. Bei den verdickten Längskanten Lk handelt es sich um gewalzte Verbindungsmerkmale, die mit den Vorrichtungen und Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 24 hergestellt werden.  Comparing this with Fig. 4, in which two immediately adjacent longitudinal flanges Lf are joined together to form a rib-like stiffening element, the higher number of ribs and the better stiffening effect are obvious. To illustrate the polygonal shape, each supporting element 2.1 to 2.n has at least one fold Ab between the two ribs. To connect the load-bearing elements 2.1 to 2.n, plug-in connections SV1 to SVn are used which are constructed according to FIGS. 8 to 8.2 , The design of the connectors SV1 to SVn has, inter alia, the advantage that no mounting holes are required in the load-bearing elements 2.1 to 2.n. The notch effect through holes is eliminated, so that the carrying elements according to FIGS. 5.1 to 5.7 can be classified in the currently best possible notch class 160. The thickened longitudinal edges Lk are rolled connection features which are produced by the apparatus and method according to claims 15 to 24.
Fig. 5.1 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen im gebogenen Zustand aus Fig. 5 in perspektivischer Darstellung. Die nachfolgenden Erläuterungen erfolgen am Beispiel des tragenden Elements 2.1 der tragenden Struktur 1 nach Fig. 5. Blickrichtung ist von unten zur Mastspitze. Zur Herstellung der dargestellten Geometrie sind die erfindungsgemäßen Walzverfahren und Vorrichtungen nach den Ansprüchen 15 bis 24 erforderlich. Zur Aussteifung der tragenden Struktur nach Fig. 1 .1 sind tragende Elemente mit Rippen Rp, die in Z-Richtung zu einem gedachten Schnittpunkt oberhalb der Mastspitze verlaufen, besonders vorteilhaft. Da die Herstellung von Rippen nur in Walzrichtung der tragenden Elemente 2.1 möglich ist, sind die tragenden Elemente mit ihrer Längsachse zur Mastspitze, also in Z-Richtung ausgerichtet. Längsachse der tragenden Elemente, Längsachse der Rippen, Z-Richtung der tragenden Struktur und Walzrichtung sind somit in Übereinstimmung gebracht. Das tragende Element 2.1 verjüngt sich in Längsrichtung, d. h. die Breite nimmt von der maximalen Breite b1 zur minimalen Breite b2 kontinuierlich ab. Auch der Rippenabstand variiert entsprechend, d. h. der Rippenabstand reduziert sich von der maximalen Breite b3 zur minimalen Breite b4. Die Höhe der Rippen hr1 bzw. hr2 kann ebenfalls in Längsrichtung variieren. Um eine möglichst homogene Aussteifung der tragenden Struktur 1 nach Fig. 5 zu erreichen, müssen die Rippen entlang des Umfangs gleichmäßig verteilt sein. Um dies zu erreichen, muss der Rippenabstand b3 genau halb so groß sein, wie die maximale Breite b1 des tragenden Elements 2.1 . Analog muss der Rippenabstand b4 genau halb so groß sein, wie die minimale Breite b2 des tragenden Elementes 2.1 . Für die anderen tragenden Elemente 2.n der tragenden Struktur 1 nach Fig. 5 gilt entsprechendes. Bedarfsweise können auch andere Rippenabstände realisiert werden. Ferner müssen beide Rippen der tragenden Ele- mente 2.n jeweils symmetrisch zu den Längskanten Lk bzw. spiegelsymmetrisch zur gedachten Mittellinie des tragenden Elementes angeordnet sein. Entsprechend Fig. 5 sind die Rippen Rp jeweils radial nach innen zum Mittelpunkt der tragenden Struktur 1 gerichtet. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante können die Rippen Rp auch jeweils radial nach außen vom Mittelpunkt weg gerichtet sein. Die Rippe Rp bildet die Win- kelhalbierende zwischen den angrenzenden Schenkeln der Schale, d. h. es gilt Abkantwinkel γ1 gleich Abkantwinkel γ2. Das Bauteil 2.1 wird, entsprechend der benötigten Eckenanzahl des Polygons, abgekantet. Entsprechend der konischen bzw. polygonförmi- gen Tragwerksform nach Fig. 5 ist pro tragendem Element 2.1 mindestens eine Abkantung Ab mit dem Abkantwinkel δ entlang der Mittellinie vorgesehen. Zusätzlich sind weite- re Abkantungen im Bereich der Rippen Rp möglich, indem die Winkel γ1 und γ2 entsprechend angepasst werden. Dies ermöglicht Polygonformen mit höherer Eckenanzahl und eine Annäherung an die ideale Kreisform von Rohrschalen. Bei nur einer Abkantung Ab in Bauteilmitte gilt γ1 gleich γ2 gleich 90°. Bei Tragwerken mit anderen Querschnittsformen, zum Beispiel rechteckige oder quadratische Bauwerke, sind die tragenden Elemente 2.1 entsprechend der benötigten Geometrie und Anordnung der Rippen mit anderen Winkeln als hier dargestellt abgekantet bzw. gebogen. Die Abkantung ist in den Walzprozess integriert oder erfolgt auf Abkantpressen im Rahmen nachgeschalteter Prozesse. Auch rundgebogene Schalentragelemente sind prinzipiell herstellbar. Nähere Details zum Biegepro- zess gehen aus Fig. 15.4 und 15.5 hervor. Der Bereich der Abkantung Ab in der Mitte des tragenden Elements 2.1 ist verdickt, d. h. die Wandstärke w3 ist größer als die angrenzende Wandstärke w2 der Schale. Da der Rippenabstand bei tragenden Strukturen mit konischem Verlauf zwischen b3 und b4 variiert, wird der Bereich zwischen den beiden Rippen mit zwei getrennten Walzenpaaren gewalzt. Im Bereich der Mittellinie des tragenden Elements 2.1 bleibt daher ein verdickter Streifen mit konischem Verlauf stehen. Die- ser Streifen steift das tragende Element 2.1 im Bereich der Abkantung Ab zusätzlich aus und kann ein- oder beidseitig verdickt ausgeführt und am Übergang zur Wandstärke w2 der Schale mit Radien abgerundet sein. Eine mögliche Anwendung ergibt sich aus Fig. 5.3. Die Breite des Streifens variiert zwischen b5 und b6 und richtet sich unter anderem nach der verwendeten Walzenbreite. Ggf. kann es aus biegetechnischen Gründen sinn- voll sein, die Abkantung Ab in der Profilmitte durch zwei Abkantungen links und rechts des keilförmig verdickten Streifens zu ersetzen. Sofern dieser keilförmige verdickte Streifen nicht erwünscht ist, kann dieser durch Verwendung eines zusätzlichen Vorgerüstes, bestehend aus Ober- und Unterwalze vermieden werden. Nähere Erläuterungen erfolgen im Rahmen der Verfahrensbeschreibung in den Figuren 15.2 bis 15.3.2. Die verdickten Längskanten Lk an den Rändern des tragenden Elements 2.1 sind walztechnisch hergestellt. Die Geometrie wird in Fig. 8 beschrieben. Die Verdickung befindet sich, im Gegensatz zu den Rippen, auf der Außenseite der tragenden Struktur 1. Anders als hier darge- stellt, sind auch beidseitig verdickte Längskanten möglich, vergleiche Fig. 8.1 . Ebenfalls möglich ist die Anordnung der verdickten Längskanten auf der Innenseite. Die Wandstärke der Rippen Rp kann, wie in dieser Figur dargestellt, von der Rippenspitze w4 zur Wandstärke w5 an der Wurzel stetig zunehmen. In einer hier nicht dargestellten Ausführung ist die Wandstärke w4 an der Rippenspitze genauso groß wie an der Wurzel bzw. am Rippengrund w5. Die Rippenspitze ist vorzugsweise abgerundet. Der Rippengrund ist ebenfalls abgerundet und zwar beidseitig in Form einer Hohlkehle. Dies führt zu einer geringeren Kerbwirkung und demzufolge zu einer höheren Ermüdungsfestigkeit. Die entsprechenden Radien r1 und r2 sind in Fig. 7.1 ersichtlich. Die Wandstärke der Schale links und rechts der Rippen ist gleich und beträgt w2. Fig. 5.1 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs in the bent state of Fig. 5 in a perspective view. The following explanations are given using the example of the load-bearing element 2.1 of the load-bearing structure 1 according to FIG. 5. Viewing direction is from below towards the top of the mast. To produce the illustrated geometry, the rolling processes and apparatus according to claims 15 to 24 are required. For stiffening the load-bearing structure according to FIG. 1, supporting elements with ribs Rp, which run in the Z-direction to an imaginary point of intersection above the mast top, are particularly advantageous. Since the production of ribs is possible only in the rolling direction of the supporting elements 2.1, the supporting elements are aligned with their longitudinal axis to the mast top, ie in the Z direction. Longitudinal axis of the supporting elements, longitudinal axis of the ribs, Z-direction of the supporting structure and rolling direction are thus brought into agreement. The supporting element 2.1 tapers in the longitudinal direction, ie the width decreases continuously from the maximum width b1 to the minimum width b2. The rib spacing also varies accordingly, ie the rib spacing is reduced from the maximum width b3 to the minimum width b4. The height of the ribs hr1 and hr2 can also vary in the longitudinal direction. In order to achieve the most homogeneous possible stiffening of the supporting structure 1 according to FIG. 5, the ribs must be distributed uniformly along the circumference. To achieve this, the rib spacing b3 must be exactly half the maximum width b1 of the bearing Elements 2.1. Similarly, the rib spacing b4 must be exactly half the size of the minimum width b2 of the supporting element 2.1. For the other load-bearing elements 2.n of the supporting structure 1 according to FIG. 5, the corresponding applies. If necessary, other rib spacings can be realized. Furthermore, both ribs of the supporting elements 2.n must each be arranged symmetrically with respect to the longitudinal edges Lk or in mirror symmetry to the imaginary center line of the supporting element. As shown in FIG. 5, the ribs Rp are respectively directed radially inward toward the center of the supporting structure 1. In an embodiment not shown here, the ribs Rp can also be directed radially outwards away from the center. The rib Rp forms the angle bisector between the adjoining legs of the shell, ie bending angle γ1 is equal to the bending angle γ2. The component 2.1 is, according to the required number of corners of the polygon, folded. Corresponding to the conical or polygonal structural form according to FIG. 5, at least one fold Ab with the bending angle δ along the center line is provided per supporting element 2.1. In addition, further bends in the area of the ribs Rp are possible by adjusting the angles γ1 and γ2 accordingly. This allows polygon shapes with higher number of corners and an approximation to the ideal circular shape of pipe shells. With only one bend Ab in the center of the component, γ1 equals γ2 equal to 90 °. For structures with other cross-sectional shapes, for example, rectangular or square structures, the supporting elements 2.1 are bent or bent according to the required geometry and arrangement of the ribs with angles other than shown here. The fold is integrated into the rolling process or takes place on press brakes in the context of downstream processes. Round curved shell support elements are in principle produced. Further details on the bending process are shown in FIGS. 15.4 and 15.5. The area of the bend Ab in the middle of the supporting element 2.1 is thickened, ie the wall thickness w3 is greater than the adjacent wall thickness w2 of the shell. Since the fin spacing varies between b3 and b4 in conical-tapered structures, the area between the two ribs is rolled with two separate pairs of rolls. In the region of the center line of the supporting element 2.1, therefore, a thickened strip with conical course remains. This strip additionally stiffens the bearing element 2.1 in the area of the bend Ab and can be thickened on one or both sides and rounded off at the transition to the wall thickness w2 of the shell with radii. One possible application is shown in FIG. 5.3. The width of the strip varies between b5 and b6 and depends among other things on the roll width used. Possibly. For reasons of bending technology, it may be useful to replace the fold Ab in the center of the profile with two folds on the left and right of the wedge-shaped thickened strip. If this wedge-shaped thickened strip is not desired, this can be avoided by using an additional roughing stand, consisting of upper and lower rollers. Further explanations are given in the context of the method description in FIGS. 15.2 to 15.3.2. The thickened longitudinal edges Lk at the edges of the supporting element 2.1 are produced by rolling technology. The geometry is described in FIG. The thickening is, in contrast to the ribs, on the outside of the supporting structure 1. Differently than shown here, longitudinal edges which are thickened on both sides are also possible, cf. FIG. 8.1. Also possible is the arrangement of the thickened longitudinal edges on the inside. The wall thickness of the ribs Rp, as shown in this figure, steadily increase from the fin tip w4 to the wall thickness w5 at the root. In an embodiment not shown here, the wall thickness w4 at the fin tip is just as large as at the root or at the ribbed bottom w5. The rib tip is preferably rounded. The ribbed bottom is also rounded and on both sides in the form of a groove. This leads to a lower notch effect and consequently to a higher fatigue strength. The corresponding radii r1 and r2 are shown in Fig. 7.1. The wall thickness of the shell to the left and right of the ribs is the same and is w2.
Fig. 5.2 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen aus Fig. 5.1 im ebenen Zustand in perspektivischer Darstellung. Unterschiede zu Fig. 5.1 sind der fehlende verdickte Streifen und die ebene Ausführung des tragenden Elements 2.1 , d. h. die Abkantwinkel γ1 und γ2 sind rechte Winkel und der Abkantwinkel δ beträgt 180°. Dieser Sonderfall hat für das Walzwerk den Vorteil eines geringeren Lager- und Trans- portvolumens, sowie einer geringeren Varianz, da das tragende Element nicht nach individueller Kundenspezifikation gefertigt werden muss. Das Biegen entsprechend der Kontur nach Figur 5.1 erfolgt in diesem Fall beim Endabnehmer bzw. Verarbeiter. Nachteile sind der zusätzliche Prozessschritt, sowie die beim Biegen eingebrachten Spannungen, da beim Verarbeiter im Regelfall kalt gebogen wird. Die Biegespannungen bleiben bei einer Kaltumformung im tragenden Element 2.1 erhalten und reduzieren die Belastbarkeit. Ebene Schalentragelemente mit zwei konisch verlaufenden Rippen werden mit den gleichen erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen hergestellt wie die tragenden Elemente nach Fig. 5.1 . Lediglich die Abkantwinkel γ1 , γ2 und δ sind beim Walzen unterschiedlich gewählt. Fig. 5.2 shows schematically the shell support elements with conically extending ribs of Fig. 5.1 in the planar state in a perspective view. Differences to Fig. 5.1 are the missing thickened strip and the planar design of the supporting element 2.1, d. H. the bending angles γ1 and γ2 are right angles and the bending angle δ is 180 °. This special case has the advantage for the rolling mill of a lower storage and transport volume, as well as a lower variance, since the supporting element does not have to be manufactured according to individual customer specifications. The bending according to the contour of Figure 5.1 is done in this case the end user or processor. Disadvantages are the additional process step, as well as the stresses introduced during bending, since the processor is usually bent cold. The bending stresses remain at a cold forming in the supporting element 2.1 and reduce the load capacity. Level shell support elements with two conically extending ribs are produced using the same inventive methods and devices as the load-bearing elements according to FIG. 5.1. Only the bending angles γ1, γ2 and δ are chosen differently during rolling.
Fig. 5.3 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen aus Fig. 5.2 mit einem Öffnungsausschnitt in perspektivischer Darstellung. Der Öffnungsausschnitt kann beispielsweise eine Türöffnung, der Ausschnitt eines Schotts oder der Durchbruch für die Verlegung eines Rohres sein. Der Öffnungsausschnitt mit einer Breite b7, die stets kleiner sein muss als der Abstand der beiden Rippen Rp, bewirkt eine Schwächung des tragenden Elements 2.1 . Diese Schwächung muss durch Verstärkungsmaßnahmen kompensiert werden. Bogenförmige Öffnungsausschnitte werden in Folge der Vorspannung des tragenden Elements 2.1 bevorzugt. Bogenformen haben den Vorteil, dass der Bogen unter Belastung vor allem durch Druckkräfte beansprucht. Sind Bogenform und Bogenquerschnitt so gewählt, dass die Stützlinien der auftretenden Lasten innerhalb des Kernquerschnitts verlaufen, so treten ausschließlich Druckspannungen und keine Zugspannungen auf. Zugspannungen würden die Vorteile bzgl. der Ermüdungsfestigkeit im Druckschwellbereich zunichtemachen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten sinngemäß für beliebig abgekantete, sowie ebene Formkonturen, als auch für Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen. FIG. 5.3 schematically shows the shell support elements with conically extending ribs from FIG. 5.2 with an opening cutout in a perspective illustration. The opening cutout may be, for example, a door opening, the cutout of a bulkhead or the opening for the laying of a pipe. The opening cutout with a width b7, which must always be smaller than the distance between the two ribs Rp, causes a weakening of the supporting element 2.1. This weakening must be compensated by reinforcing measures. Arcuate opening cutouts are preferred due to the bias of the supporting element 2.1. Sheet forms have the advantage that the sheet stressed under load mainly by compressive forces. Are arc shape and arc cross-section chosen so that the support lines of the loads occurring within the core cross-section, so occur only compressive stresses and no tensile stresses. Tensile stresses would negate the advantages in fatigue strength in the pressure threshold range. The following explanations apply mutatis mutandis to any beveled, and even shape contours, as well as shell support elements with parallel ribs.
Erfindungsgemäß besteht die Öffnungsverstärkung des tragenden Elements aus einer Kombination aus integrierten Rippen mit einer lokalen Wandstärkenverdickung. Die Verdi- ckung beschränkt sich dabei auf den Bereich um die Öffnung.  According to the invention, the opening reinforcement of the load-bearing element consists of a combination of integrated ribs with a thickening of the local wall thickness. The thickening is restricted to the area around the opening.
Als Öffnungsverstärkung ist eine lokale Verdickung der Wandstärke besonders geeignet, da diese mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren besonders einfach herzustellen ist. Die Breite b5 bzw. b6 der verdickten Wandstärke w3 aus Fig. 5.1 wird vom Konstrukteur so verbreitert, dass der verdickte Streifen über die seitlichen Ränder der Öffnung hinausragt. Das Maß dieser Verbreiterung gegenüber der Öffnungsbreite b7 bzw. dem Öffnungsdurchmesser richtet sich danach, wie das tragende Element 2.1 durch die Öffnung geschwächt ist und kann belastungsabhängig zum Beispiel durch FEM- Berechnungen ermittelt werden.  As an opening reinforcement, a local thickening of the wall thickness is particularly suitable because it is particularly easy to produce with the devices and methods according to the invention. The width b5 or b6 of the thickened wall thickness w3 from FIG. 5.1 is widened by the designer in such a way that the thickened strip projects beyond the lateral edges of the opening. The extent of this broadening with respect to the opening width b7 or the opening diameter depends on how the load-bearing element 2.1 has been weakened by the opening and can be determined as a function of the load, for example by FEM calculations.
Die Verdickung kann einseitig innen oder außen, sowie erforderlichenfalls beidseitig aus- gebildet sein. Bei den U-förmigen Schalentragelementen nach Fig. 4.1 können Öffnungen in gleicher Weise versteift werden.  The thickening can be formed on one side inside or outside, and if necessary on both sides. In the U-shaped shell support elements of FIG. 4.1 openings can be stiffened in the same way.
Fig. 5.4 zeigt schematisch alternative Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen im gebogenen Zustand in perspektivischer Darstellung. Der Rippenabstand ist in Z-Richtung konstant, d. h. die Rippenabstände b3 und b4 sind gleich. Die Höhe der Rippen kann zwischen einer minimalen Höhe hr2 und einer maximalen Höhe hr1 variieren oder konstant sein. Zu den Gestaltungsmerkmalen der Rippen Rp (Anordnung auf der Innen- oder Außenseite, konstante oder veränderliche Wandstärke, Abrundung von Rippenspitze und Rippenwurzel), sowie der Längskanten Lk wird auf die Erläuterung in Fig. 5.1 verwiesen. Die Abkantwinkel γ1 , γ2 bzw. δ richten sich wiederum nach der Quer- schnittsform des Tragwerks (rund, polygonförmig, rechteckig, quadratisch). Der Bereich der Schale in der Mitte zwischen den beiden Rippen Rp kann verdickt oder, wie hier dargestellt, ohne Verdickung ausgeführt sein. Bei fehlender Verdickung der Wandstärke w3 lassen sich stetige Rundungen leichter biegen. Zugleich vereinfacht sich der Vorrichtungsaufbau für die Herstellung der Rippen, da in Folge der Parallelität der beiden Rippen Rp nur ein Walzenpaar in der Breite des konstanten Rippenabstandes b3 gleich b4 benötigt wird. Bei Verwendung eines Walzenpaares mit zylindrischen Walzen ohne entspre- chende Formkontur wird sich eine konstante Wandstärke w2 gleich w3 ausbilden. Wenn zur Verstärkung des tragenden Elements 2.1 eine lokale Verdickung mit der Wandstärke w3 benötigt wird, erfolgt das Walzen der Rippen Rp mit zwei entsprechend schmaleren Walzenpaaren oder durch Verwendung eines Walzenpaares mir profilierter Walzenober- fläche. Der hier nicht dargestellte verdickte Streifen im Bereich der Abkantung Ab wird in jedem Fall eine konstante Breite b5 gleich b6 haben, da sich der Abstand der beiden Walzenpaare bei parallelen Rippenverläufen nicht ändert. Fig. 5.4 shows schematically alternative shell support elements with parallel ribs in the bent state in a perspective view. The rib spacing is constant in the Z direction, ie the rib spacings b3 and b4 are the same. The height of the ribs may vary or be constant between a minimum height hr2 and a maximum height hr1. For the design features of the ribs Rp (arrangement on the inside or outside, constant or variable wall thickness, rounding of rib tip and rib root), and the longitudinal edges Lk is made to the explanation in Fig. 5.1. The bending angles γ1, γ2 and δ depend in turn on the cross-sectional shape of the structure (round, polygonal, rectangular, square). The area of the shell in the middle between the two ribs Rp may be thickened or, as shown here, without thickening. In the absence of thickening of the wall thickness w3 continuous curves are easier to bend. At the same time simplifies the device structure for the production of the ribs, since due to the parallelism of the two ribs Rp only one pair of rollers in the width of the constant rib spacing b3 equal b4 is needed. When using a pair of rollers with cylindrical rollers without appropriate In this case, a constant wall thickness w2 will be equal to w3. If a local thickening with the wall thickness w3 is required to reinforce the supporting element 2.1, the rolling of the ribs Rp takes place with two correspondingly narrower roller pairs or by using a roller pair with a profiled roller surface. The thickened strip (not shown here) in the region of the fold Ab will in any case have a constant width b5 equal to b6, since the distance between the two pairs of rolls does not change with parallel rib progressions.
Fig. 5.5 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen aus Fig. 5.4 im ebenen Zustand in perspektivischer Darstellung. Unterschied zu Fig. 5.4 ist die ebene Ausführung des tragenden Elements 2.1 , d. h. die Abkantwinkel γ1 und γ2 sind rechte Winkel und der Abkantwinkel δ beträgt 180°.  Fig. 5.5 shows schematically the shell support elements with parallel ribs of Fig. 5.4 in the planar state in a perspective view. Difference to Fig. 5.4 is the planar design of the supporting element 2.1, d. H. the bending angles γ1 and γ2 are right angles and the bending angle δ is 180 °.
Fig. 5.6 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit Rippen mit modifizierten Längskanten. Die rechte Seite des tragenden Elements 2.1 kann, in Z-Richtung gesehen, analog ausgebildet sein wie die linke Seite und umgekehrt. In den zuvor beschriebenen Figu- ren 5 bis 5.5 dienen die keilförmig verdickten Längskanten Lk zur Aufnahme der Steckverbindungen SV1 bis SVn nach den Figur 8 bis 8.2. Zur Verbindung der tragenden Elemente 2.1 bis 2.n mit Hilfe herkömmlicher Schweiß-, Niet- bzw. Schraubverbindungen wird der verdickte Bereich bei rein statischer oder vorwiegend statischer Belastung nicht benötigt. Dieser Fall ist in Fig. 5.6 auf der linken Seite des tragenden Elements 2.1 darge- stellt. Die Wandstärke beidseitig der linken Rippe Rp ist daher gleich und beträgt w2. An der linken Außenkante Ak kann beispielsweise eine in Längsrichtung verlaufende Schweißnaht zur Verbindung des tragenden Elements 2.1 mit einem weiteren, hier nicht dargestellten tragenden Element angebracht sein. Auf der rechten Seite des tragenden Elements 2.1 sind modifizierte Längskanten Lk für herkömmliche Fügeverbindungen dar- gestellt, wenn die Ermüdungsfestigkeit bemessungsbestimmend ist. Durch die Kerbwirkung der Befestigungslöcher Lb bzw. der hier nicht dargestellten Schweißnaht wird die Ermüdungsfestigkeit des tragenden Elements herabgesetzt. Um diesen Festigkeitsverlust zu kompensieren, wird analog zu Fig. 4.1 eine Verdickung der Loch- bzw. Schweißnahtumgebung vorgeschlagen. Die Verdickung mit der Wandstärke w3 > w2 befindet sich dabei bevorzugt auf der Innenseite mit den Rippen Rp. Sofern keine Ebenheit der Außenseite gefordert ist, kann die Verdickung alternativ auf der Außenseite oder auf beiden Seiten des tragenden Elements 2.1 liegen. Die Verdickung kann den kompletten Bereich außerhalb der Rippen oder, wie dargestellt, Teilbereiche nahe der Außenkante Ak umfassen. Durch eine kerbtechnisch günstige flache Schräge wird ein kontinuierlicher Übergang zur Wandstärke w2 geschaffen. Sofern die Verdickung für Schweißverbindungen entlang der Außenkante Ak genutzt wird, können die Befestigungslöcher Lb entfallen. Die Außen- kante Ak kann abhängig von der Wandstärke w3 eine hier nicht dargestellte Schweißnahtvorbereitung, z.B. für eine V- oder X-Naht enthalten. Fig. 5.6 shows schematically the shell support elements with ribs with modified longitudinal edges. The right side of the supporting element 2.1 can, seen in the Z direction, be designed to be analogous to the left side and vice versa. In the previously described FIGS. 5 to 5.5, the wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk serve to receive the plug connections SV1 to SVn according to FIGS. 8 to 8.2. To connect the load-bearing elements 2.1 to 2.n with the aid of conventional welding, riveting or screw connections, the thickened region is not required under purely static or predominantly static loading. This case is shown in Fig. 5.6 on the left side of the supporting element 2.1. The wall thickness on both sides of the left rib Rp is therefore the same and is w2. On the left outer edge Ak, for example, a longitudinally extending weld seam for connecting the supporting element 2.1 with another, not shown here supporting element may be attached. On the right-hand side of the load-bearing element 2.1, modified longitudinal edges Lk are shown for conventional joining connections when the fatigue strength is determining the dimension. Due to the notch effect of the mounting holes Lb or the weld, not shown here, the fatigue strength of the supporting element is reduced. In order to compensate for this loss of strength, a thickening of the hole or weld seam environment is proposed analogously to FIG. 4.1. The thickening with the wall thickness w3> w2 is preferably located on the inside with the ribs Rp. If no flatness of the outside is required, the thickening may alternatively be on the outside or on both sides of the supporting element 2.1. The thickening may comprise the entire area outside the ribs or, as shown, portions near the outer edge Ak. By a keerbtechnisch favorable flat slope a continuous transition to the wall thickness w2 is created. If the thickening is used for welded joints along the outer edge Ak, the mounting holes Lb can be omitted. The foreign Edge Ak, depending on the wall thickness w3, may include a weld seam preparation (not shown here), eg for a V or X seam.
Fig. 5.7 zeigt schematisch die Schalentragelemente mit mehr als zwei Rippen. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können Bleche mit beliebig vielen Rip- pen Rp hergestellt werden. Die Anzahl der Rippen richtet sich nach den Steifigkeitsanfor- derungen der jeweiligen Anwendung und wird vom Konstrukteur unter Berücksichtigung der höheren Kosten festgelegt. Aus fertigungstechnischen Gründen werden tragende Elemente mit geradzahliger Rippenanzahl bevorzugt.  Fig. 5.7 shows schematically the shell support elements with more than two ribs. With the devices and methods according to the invention, it is possible to produce sheets with any number of ribs Rp. The number of ribs depends on the stiffness requirements of the particular application and is determined by the designer taking into account the higher costs. For manufacturing reasons, load-bearing elements with an even number of ribs are preferred.
Fig. 6 zeigt schematisch die tragenden Elemente am Beispiel von Balkentragelementen mit variablem Querschnitt in perspektivischer Darstellung. Häufig ist die Belastung in Längsrichtung der tragenden Elemente nicht konstant. In dieser Figur ist ein solcher Fall anhand eines Balkentragwerks dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Elemente zum Verbinden und Vorspannen nicht dargestellt, um die wesentlichen Aspekte bezüglich der Querschnittsgestaltung deutlicher zu machen. Anhand dieser Figur soll dar- gestellt werden, wie der Querschnitt des tragenden Elements 2.n an die variierende Belastung in Längsrichtung angepasst wird. Außerdem wird der fertigungstechnische Zusammenhang zu den tragenden Elementen nach den Figuren 5.2 und 5.5 aufgezeigt. Das Balkentragwerk besteht hier vereinfacht aus einem Tragbalken, der bei E fest eingespannt und am freien Ende mit der Kraft F belastet ist. Die Kraft F bewirkt ein Biegemoment Mb, welches zur Einspannung E hin stetig zunimmt und bei E den Maximalwert Mfc erreicht. Entsprechend des zunehmenden Biegemoments wird die Höhe des balkenförmigen Tragelements 2.n von der minimalen Höhe H2 zur maximalen Höhe H1 angepasst.  Fig. 6 shows schematically the supporting elements on the example of beam support elements with variable cross-section in a perspective view. Often the load in the longitudinal direction of the load-bearing elements is not constant. In this figure, such a case is illustrated by a beam structure. For reasons of clarity, the elements for joining and tempering are not shown in order to make the essential aspects with regard to the cross-sectional configuration clearer. This figure is intended to illustrate how the cross section of the supporting element 2.n is adapted to the varying load in the longitudinal direction. In addition, the manufacturing relationship to the load-bearing elements according to the figures 5.2 and 5.5 is shown. The beam structure consists here simplified of a supporting beam, which is firmly clamped at E and loaded at the free end with the force F. The force F causes a bending moment Mb, which steadily increases towards the clamping E and reaches the maximum value Mfc at E. In accordance with the increasing bending moment, the height of the beam-shaped support element 2.n is adjusted from the minimum height H2 to the maximum height H1.
Die Anpassung erfolgt erfindungsgemäß durch Vouten während des Walzprozesses bei der Herstellung des Tragbalkens. Dafür kommen die gleichen Vorrichtungen und Verfah- ren zum Einsatz, mit denen auch die tragenden Elemente in Form von Schalentragele- menten mit integrierten, nahtlos gewalzten Rippen hergestellt werden.  The adaptation takes place according to the invention by coves during the rolling process in the production of the support beam. For this purpose, the same devices and processes are used, with which the supporting elements in the form of shell support elements with integrated, seamlessly rolled ribs are manufactured.
Die Breite Br ist aus Gründen der Einfachheit vorzugsweise konstant. Eine variable Breite Br ist prinzipiell ebenfalls denkbar, jedoch aufwändiger in der Herstellung und nach dem Satz von Steiner weniger effektiv im Hinblick auf die Anpassung an die Belastung. Im dar- gestellten Beispiel handelt es sich um einen doppel-T-förmigen Träger, auch Breitflanschträger genannt. Der obere Flansch verläuft parallel zur X-Y-Ebene, der untere Flansch ist zur X-Y-Ebene geneigt. Auch nicht dargestellte Ausführungen mit beidseitig symmetrisch zueinander geneigten Flanschen sind möglich. Bei Vergleich des dargestellten Breitflanschträgers mit dem Schalentragelement 2.1 nach Fig. 5.2 wird die Artverwandschaft, die aus den ähnlichen Herstellverfahren und Vorrichtungen entsprechend der Ansprüche 15 bis 24 resultiert, deutlich. Im Prinzip ergibt sich das Schalentragelement nach Fig. 5.2 durch Umbiegen jeweils einer Flanschhälfte pro Balkenseite. Der Zusammenhang ist in Fig. 5.2 auf einer Seite des tragenden Elements gestrichelt dargestellt. Geometrieunterschiede im Detail, die aus dem Biegeprozess resultieren, werden im Rahmen der Verfahrenserläuterungen nach den Figuren 14 bis 15.4 beschrieben. Der verfahrensbedingte Streifen mit der erhöhten Wandstärke w3 ergibt sich aus den veränderlichen Höhen H1 bzw. H2, die einen Walzprozess mit zwei Walzenpaaren erforderlich machen. Die Verdickung der Wandstärke w3 ermöglicht beispielsweise die Unterbringung von Befestigungslöchern, ohne dass Nachteile bezüglich der Kerbklasse entstehen (vergleiche Erläuterung in Fig. 4.1 ). Die keilförmige Verdickung lässt sich durch walztechnische Maßnahmen, die unter den Figuren 15.2 und 15.3 beschrieben werden, vermeiden oder sogar durch eine Vertiefung mit reduzierter Wandstärke w3' ersetzen. Nach dem Satz von Steiner sind Trägerformen von Vorteil, bei denen sich möglichst viel Masse in den Randbereichen befindet. Der mittlere Stegbereich trägt also weniger zum Flächenträgheitsmoment bei als die Umgebung der Flansche. Durch eine Vertiefung in der Mitte des Steges kann bei an- nähernd gleichem Trägheitsmoment Gewicht gespart werden. Alternativ kann durch Verlagerung der Masse aus der Profilmitte in die Flansche eine Erhöhung des Trägheitsmoments bei gleichem Gewicht erreicht werden. The width Br is preferably constant for the sake of simplicity. A variable width Br is also conceivable in principle, but more complex in the production and according to the theorem of Steiner less effective in terms of adaptation to the load. In the example shown, it is a double-T-shaped carrier, also called Breitflanschträger. The upper flange is parallel to the XY plane, the lower flange is inclined to the XY plane. Not shown embodiments with symmetrical mutually inclined flanges on both sides are possible. When comparing the illustrated Breitflanschträgers with the shell support member 2.1 of FIG. 5.2, the Artverwandschaft resulting from the similar manufacturing method and apparatus according to claims 15 to 24, clearly. In principle, the shell support element results according to FIG. 5.2 by bending one flange half per beam side. The relationship is shown in dashed lines in Fig. 5.2 on one side of the supporting element. Geometric differences in detail resulting from the bending process are described in the process explanations according to FIGS. 14 to 15.4. The process-related strip with the increased wall thickness w3 results from the variable heights H1 and H2, respectively, which necessitate a rolling process with two pairs of rolls. The thickening of the wall thickness w3 allows, for example, the accommodation of mounting holes, without causing disadvantages with respect to the notch class (see explanation in Fig. 4.1). The wedge-shaped thickening can be avoided by rolling technical measures, which are described in FIGS. 15.2 and 15.3, or even replaced by a depression with a reduced wall thickness w3 ' . According to Steiner's statement, carrier forms are advantageous in which as much mass as possible is present in the peripheral areas. The middle web area thus contributes less to the area moment of inertia than the surroundings of the flanges. Through a depression in the center of the bridge, weight can be saved at approximately the same moment of inertia. Alternatively, by shifting the mass from the center of the profile into the flanges, an increase in the moment of inertia can be achieved with the same weight.
Eine weitere Möglichkeit Gewicht zu sparen ist das Vouten der Flansche. Die Flanschdicke wird dazu beim Walzen des Trägers kontinuierlich von auf tf2 reduziert. Die Anpas- sung der Flanschdicke kann bei einem oder bei beiden Flanschen erfolgen und wird über kontinuierliche Walzspaltanpassung erreicht. Die Walzspaltanpassung wird im Rahmen der Figuren zu den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren beschrieben.  Another way to save weight is the coving of the flanges. The flange thickness is continuously reduced from to tf2 during rolling of the carrier. The flange thickness can be adjusted with one or both flanges and is achieved by continuous roll gap adjustment. The roll gap adaptation is described in the context of the figures relating to the devices and methods according to the invention.
Die Flansche können jeweils an beiden Längsenden mit hier nicht dargestellten verdickten Längskanten Lk nach den Figuren 8 bzw. 8.1 ausgestattet sein und zu Befestigungszwe- cken dienen. Breitflanschträger mit veränderlichem Querschnitt werden bislang durch An- einanderschweißen entsprechender Grobbleche hergestellt. Eine walztechnische Herstellung ist nicht bekannt. Durch Entfall des Schweißens erhöhen sich Kerbklasse und Ermüdungsfestigkeit. Wie oben bereits erläutert kann ein modifizierter gewalzter Breitflanschträger mit veränderlichem Querschnitt in Schalentragelemente mit konisch verlaufenden Rippen überführt werden und vice versa. Dieser Zusammenhang führt zu der Schlussfolgerung, dass auf Profilwalzstraßen für handelsübliche Breitflanschträger prinzipiell auch Schalentragelemente mit parallel verlaufenden Rippen nach Fig. 5.5 herstellbar sind. Nähere Einzelheiten werden anhand der Beschreibungen zu den Vorrichtungen und Verfahren in den Figuren 14 bis 21 erläutert.  The flanges can each be equipped at both longitudinal ends with thickened longitudinal edges Lk, not shown here, according to FIGS. 8 or 8.1 and serve for fastening purposes. Wide-flanged beams with a variable cross section have hitherto been produced by welding corresponding plates to one another. A Walztechnische production is not known. By eliminating welding, notch class and fatigue strength increase. As explained above, a modified rolled wide-flange carrier of variable cross-section can be transferred into shell-carrying elements with conical ribs and vice versa. This connection leads to the conclusion that on profile rolling mills for commercially available wide-flange girders, shell support elements with parallel ribs according to FIG. 5.5 can in principle also be produced. Further details will be explained with reference to the descriptions of the devices and methods in FIGS. 14 to 21.
Fig. 6.1 zeigt schematisch eine Ausführungsvariante der Balkentragelemente aus Fig. 6 in einer Seitenansicht. Zwei Kragbalken sind spiegelsymmetrisch zu einem Tragbalken zusammengesetzt, bei dem die Höhe an den freien Enden H1 und in der Mitte H2 beträgt. Die Höhe H2 ist wie dargestellt kleiner als H1 . In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist H2 größer als H1. Die bevorzugte Ausführung ist lastfallabhängig. Die Herstellung kann grundsätzlich durch Aneinanderschweißen zweier gewalzter Kragbalken nach Fig. 6 erfolgen. Aus Gründen der höheren Ermüdungsfestigkeit wird jedoch eine Ausfüh- rung ohne Schweißnaht bevorzugt. Die erfindungsgemäßen Warmwalzverfahren nach den Figuren 14 bis 21 bieten die nötige Flexibilität, um die dargestellte Ausführungsform an einem Stück zu fertigen. Fig. 6.1 shows schematically a variant of the beam support members of Fig. 6 in a side view. Two cantilevers are mirror-symmetrically assembled to a support beam, in which the height is at the free ends H1 and in the middle H2. The height H2 is smaller than H1 as shown. In an embodiment not shown, H2 is greater than H1. The preferred embodiment is load-dependent. The production can in principle be carried out by welding together two rolled cantilever beams according to FIG. For reasons of higher fatigue strength, however, an embodiment without a weld is preferred. The hot rolling methods according to the invention according to FIGS. 14 to 21 provide the necessary flexibility to produce the illustrated embodiment in one piece.
Tragende Elemente entsprechend der Darstellung können vorteilhaft zum Beispiel im Hallenbau eingesetzt werden.  Carrying elements according to the representation can be advantageously used for example in hall construction.
Fig. 6.2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsvariante der Balkentragelemente aus Fig. 6 in einer Seitenansicht. In der Mitte des tragenden Elements 2.n verlaufen die Flansche dieses speziellen Breitflanschträgers auf einer Länge Ig1 größer oder gleich Null im Abstand H1 parallel zueinander. Zu den freien Enden nimmt der Abstand der Flansche bzw. die Höhe des Trägers auf H2 ab. Eine nahtlose Herstellung ist ebenfalls mit den er- findungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren nach den Figuren 14 bis 21 möglich. Dieser spezielle Breitflanschträger kann zum Beispiel für Fahrwerkrahmen von Schienenfahrzeugen verwendet werden. Fig. 6.2 shows schematically a further embodiment of the beam support members of Fig. 6 in a side view. In the center of the supporting element 2.n, the flanges of this special wide-flange carrier run parallel to one another over a length Ig1 greater than or equal to zero at a distance H1. At the free ends of the distance of the flanges or the height of the carrier decreases to H2. Seamless production is likewise possible with the devices and methods according to the invention according to FIGS. 14 to 21. This special Breitflanschträger can be used for example for chassis frames of rail vehicles.
Fig. 7 zeigt schematisch die Steckverbindungselemente zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 1 .1 in axialer Richtung. Die nachstehenden Erläuterungen erfolgen anhand der vergrößerten Einzelheit Z1 aus Fig. 1 .1 in einer geschnittenen Darstellung. Die Einzelheit Z1 bezieht sich in diesem Beispiel auf die Schnittstelle zwischen den tragenden Elementen 2.1 und 2.2. Alle axialen Schnittstellen der tragenden Struktur, auch die Schnittstelle zum Fundament beim Auflagerpunkt A, sind nach dem gleichen Prinzip aufgebaut. Entsprechend der Figuren 4 und 5 ist die polygonförmige tragende Struktur der Fig. 1 .1 in Umfangsrichtung aus mehreren tragenden Elementen zusammengesetzt. Für tragende Strukturen mit rechteckigen oder quadratischen Querschnitten gilt entsprechendes. Unabhängig von der Anzahl der tragenden Elemente in Umfangsrichtung kommt pro Verbindungsschnittstelle genau ein Steckverbindungselement S1 bis Sx zum Einsatz, das sich über den kompletten Umfang erstreckt und ringförmig aufgebaut ist. Bei anderen Querschnittsformen der tragenden Struktur wird die Form der Steckverbindungselemente entsprechend angepasst. Das hier dargestellte Steckverbindungselement S1 hat einen Außendurchmesser da und einen Innendurchmesser di. Der Außendurchmesser da ist geringfügig größer als der Durchmesser D der tragenden Struktur. Da sich bei tragenden Strukturen mit konischer Form der Durchmesser D mit zunehmender Höhe verringert, verringern sich auch entsprechend die Durchmesser da und di der Steckverbindungselemente. Der Überstand ü richtet sich nach den Toleranzen und Verformungen, sowie nach den Wandstärken w2 bzw. w3 der tragenden Elemente. Da die Wandstärken der tragen- den Elemente wegen der größeren Belastung zum Fundament hin in der Regel anwachsen, richtet sich der Überstand ü insbesondere nach der größeren Wandstärke im Bereich der jeweiligen Steckverbindungsschnittstelle. Der Überstand ü wird vom Konstrukteur so groß gewählt, dass unter allen möglichen Toleranz- und Verformungsbedingungen ein vollständiger Kontakt der angrenzenden stirnseitigen Bauteilkanten der tragenden Elemente 2.1 bzw. 2.2 mit dem Steckverbindungselement S1 gewährleistet ist. Eine nur partielle Überlappung würde die Übertragung der Vorspannkraft Fvzges bzw. der Betriebskräfte beeinträchtigen. Die Folge wäre eine lokale Spannungsüberhöhung mit der Gefahr des Bauteilversagens. Prinzipbedingt besteht das Steckverbindungselement S1 bevorzugt aus dem gleichen Werkstoff wie die angrenzenden tragenden Elemente 2.1 und 2.2. Sind die tragenden Elemente 2.1 bzw. 2.2 aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt, wird für das Steckverbindungselement S1 der Werkstoff mit der jeweils höheren Festigkeit bevorzugt. Wie man in dieser Figur bzw. unter Zuhilfenahme der Fig. 1 erkennt ist das Steckverbindungselement S1 zwischen den angrenzenden Bauteilkanten der vorgespannten tragen- den Elemente 2.1 und 2.2 fest eingespannt. Um seitliche Verschiebungen bzw. Relativbewegungen der tragenden Elemente 2.1 und 2.2 zueinander in der X-Y-Ebene zu verhindern sind an den ringförmigen Steckverbindungselementen S1 Begrenzungsbleche BL befestigt. In der dargestellten Ausführung befinden sich diese auf der Innenseite. Im Einzelfall kann auch eine Anordnung auf der Außenseite oder auf beiden Seiten zweckmäßig sein. Die Begrenzungsbleche BL sind oberhalb und unterhalb des ringförmigen Steckverbindungselements S1 parallel und unmittelbar angrenzend an das jeweilige tragende Element angebracht. Die Befestigung kann durch Schweißnähte SN erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die Funktion der Begrenzungsbleche BL unmittelbar in das ringförmige Steckverbindungselement als zapfenförmiger Vorsprung integriert, zum Vorteil der Kerbklasse. Der Aufbau entspricht der Steckverbindung in Fig. 1 . Die Schweißnähte SN entfallen. Fig. 7 shows schematically the connector elements for connecting the supporting elements of Fig. 1 .1 in the axial direction. The following explanations are based on the enlarged detail Z1 of Fig. 1 .1 in a sectional view. The detail Z1 in this example refers to the interface between the supporting elements 2.1 and 2.2. All axial interfaces of the supporting structure, including the interface to the foundation at support point A, are constructed on the same principle. According to FIGS. 4 and 5, the polygonal supporting structure of FIG. 1. 1 is composed in the circumferential direction of a plurality of supporting elements. For supporting structures with rectangular or square cross-sections applies accordingly. Regardless of the number of supporting elements in the circumferential direction, precisely one connector element S1 to Sx is used per connection interface, which extends over the entire circumference and has a ring-shaped construction. In other cross-sectional shapes of the supporting structure, the shape of the connector elements is adjusted accordingly. The plug connection element S1 shown here has an outer diameter da and an inner diameter di. The outer diameter da is slightly larger than the diameter D of the supporting structure. Since the diameter D decreases with increasing height in load-bearing structures with a conical shape, the diameters da and di of the plug-in connection elements also decrease correspondingly. The supernatant depends on the tolerances and deformations, as well as on the wall thickness w2 or w3 of the load-bearing elements. Since the wall thicknesses of the As a rule, the elements generally increase due to the greater load on the foundation, the supernatant depends in particular on the greater wall thickness in the region of the respective connector interface. The supernatant ü is chosen by the designer so large that under all possible tolerance and deformation conditions a complete contact of the adjacent end-side component edges of the supporting elements 2.1 or 2.2 is ensured with the connector element S1. Only a partial overlap would affect the transmission of the biasing force Fvz ges or the operating forces. The consequence would be a local increase in voltage with the risk of component failure. Due to the principle, the plug connection element S1 preferably consists of the same material as the adjacent supporting elements 2.1 and 2.2. If the load-bearing elements 2.1 and 2.2 are made of different materials, the material with the respective higher strength is preferred for the plug-in connection element S1. As can be seen in this figure or with the aid of FIG. 1, the plug connection element S1 is firmly clamped between the adjacent component edges of the prestressed supporting elements 2.1 and 2.2. In order to prevent lateral displacements or relative movements of the supporting elements 2.1 and 2.2 to each other in the XY plane S1 limiting plates BL are attached to the annular connector elements. In the illustrated embodiment, these are on the inside. In individual cases, an arrangement on the outside or on both sides may be appropriate. The boundary plates BL are mounted above and below the annular plug connection element S1 parallel and immediately adjacent to the respective supporting element. The attachment can be done by welds SN. In a particularly preferred embodiment, the function of the boundary plates BL is integrated directly into the annular plug connection element as a peg-shaped projection, for the benefit of the notch class. The structure corresponds to the connector in Fig. 1st The welds SN omitted.
Die Begrenzungsbleche sind nicht dazu bestimmt Biegemomente zu übertragen. Der Lastabtrag von Biegemomenten erfolgt über die erfindungsgemäße Vorspannung, d. h. auf der Biegezugseite über die Zugelemente und auf der Biegedruckseite über die tra- genden Elemente. Seitlich wirkende Schubkräfte und Torsionsmomente in der X-Y-Ebene werden zumindest teilweise über Reibung an den Stirnflächen der vorgespannten Elemente abgebaut. Die Begrenzungsbleche BL dienen als zusätzliche Sicherung in seitlicher Richtung. Die Möglichkeit einer zusätzlichen Verdrehsicherung ergibt sich aus Fig. 7.1 . Zweck der Begrenzungsbleche bzw. der Zapfen ZA aus Fig. 1 ist in erster Linie die Erleichterung der Montage, indem die Bauteile optimal zueinander zentriert und seitlich fixiert werden. Die Zentrierung gewährleistet einen optimalen Kraftfluss zwischen den Schalen in vertikaler Richtung. Die Höhe der Begrenzungsbleche h3 richtet sich unter anderem nach den Einsatzbedingungen. Bei konischen Tragwerksformen und zu erwartenden ungünstigen Montagebedingungen, zum Beispiel bei starkem Seitenwind, wird die Höhe h3 entsprechend größer gewählt. Bei zylindrischen Tragwerken bzw. Tragwerken mit konstantem Querschnitt wird auf der Außenseite der Begrenzungsbleche ggf. zusätz- lieh die hier gestrichelt dargestellt Einführschräge angebracht um die Montage zu erleichtern. Die Rippen Rp der tragenden Elemente liegen zum Vorteil der Kraftübertragung vollflächig auf dem ringförmigen Steckverbindungselement S1 auf. Entsprechende Details gehen aus Fig. 7.1 hervor. The boundary plates are not intended to transmit bending moments. The load transfer of bending moments takes place via the prestress according to the invention, ie on the bending tension side via the tension elements and on the bending pressure side via the supporting elements. Lateral thrust forces and torsional moments in the XY plane are at least partially reduced by friction on the end faces of the prestressed elements. The boundary plates BL serve as additional security in the lateral direction. The possibility of an additional anti-rotation is shown in Fig. 7.1. Purpose of the boundary plates or the pin ZA of Fig. 1 is primarily to facilitate the assembly by the components optimally centered to each other and fixed laterally. The centering ensures optimal power flow between the shells in the vertical direction. The height of the boundary plates h3 depends on other according to the conditions of use. With conical structural forms and expected unfavorable installation conditions, for example in strong crosswinds, the height h3 is chosen correspondingly larger. In the case of cylindrical structures or structures with a constant cross-section, the insertion plates are optionally additionally provided on the outside of the boundary plates in order to facilitate assembly. The ribs Rp of the load-bearing elements lie on the entire surface of the annular plug connection element S1 for the benefit of power transmission. Corresponding details emerge from FIG. 7.1.
Bei korrosiven Umgebungseinflüssen werden die Schnittstellen zwischen dem Steckver- bindungselement S1 und den tragenden Elementen 2.1 und 2.2 zusätzlich mit einer Abdichtung AD versehen. Die Abdichtung kann beispielsweise aus einem elastischen Klebbzw. Dichtstoff oder beliebigen anderen Dichtmaterialien bestehen.  In the case of corrosive environmental influences, the interfaces between the plug-in connection element S1 and the load-bearing elements 2.1 and 2.2 are additionally provided with a seal AD. The seal can for example consist of an elastic Klebbzw. Sealant or any other sealing materials exist.
Fig. 7.1 zeigt schematisch ein weiteres Detail zu den Steckverbindungselementen nach Fig. 7 in einer geschnittenen Draufsicht. Wie man deutlich erkennt sind die Rippen Rp zwischen den Begrenzungsblechen BL angeordnet. Die Begrenzungsbleche BL haben zueinander den Abstand a. Der Mindestabstand a ergibt sich aus der Wandstärke der Rippen am Rippengrund w5, sowie aus dem doppelten Radius r2 am Rippengrund. In der Regel wird jedoch ein deutlich größerer Abstand zur Zentrierung ausreichen. Sofern eine Verdrehsicherung des tragenden Elements 2.2 benötigt wird bietet es sich an, zusätzliche Zentrierhilfen ZH an den Steckverbindungselementen anzubringen. Diese werden im Steckverbindungselement S1 integriert oder angeschweißt. Ein geringes Montagespiel bzw. entsprechende Einführschrägen für die Rippen Rp erleichtern dabei die Montage. Durch die hohe Flächenpressung infolge der Vorspannkraft Fvzges an den Stirnflächen der tragenden Elemente 2.1 und 2.2 nach Fig. 7 und der damit verbundenen Reibung, ist die Verdrehsicherung in der Regel auch ohne diesen Formschluss gegeben. Fig. 7.1 shows schematically a further detail of the connector elements of FIG. 7 in a sectional plan view. As can be clearly seen, the ribs Rp are arranged between the boundary plates BL. The boundary plates BL have the distance a to each other. The minimum distance a results from the wall thickness of the ribs at the ribbed base w5, as well as from the double radius r2 at the ribbed bottom. In general, however, a significantly greater distance to the centering will suffice. If an anti-rotation of the supporting element 2.2 is required, it is advisable to attach additional centering ZH to the connector elements. These are integrated or welded in the plug connection element S1. A low mounting clearance or corresponding insertion bevels for the ribs Rp facilitate the assembly. Due to the high surface pressure due to the biasing force Fvz ges to the end faces of the supporting elements 2.1 and 2.2 of FIG. 7 and the associated friction, the rotation is usually given even without this form-fitting.
Fig. 7.2 zeigt schematisch die modifizierten Steckverbindungselemente S1 'bis Sx' zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 1 .2. Die Darstellung beinhaltet zwei mögliche Ausführungsformen. Rechts der Mittellinie des Eckstiels 8 ist die Hälfte eines modifizierten Steckverbindungselements S1 ' mit innen liegendem Zapfen ZA abgebildet. Links der Mittellinie wird die Hälfte einer möglichen Variante mit außen liegender Hülse HÜ gezeigt. Die Erläuterungen erfolgen anhand der vergrößerten Einzelheit Z1 ' aus Fig. 1 .2 in einer geschnittenen Darstellung. Die Einzelheit Z1 ' bezieht sich in diesem Beispiel auf die Schnittstelle zwischen den tragenden Elementen 2.1 ' und 2.2'. Zwischen den tragenden Elementen 2.1 'und 2.2' befindet sich ein Steckverbindungselement S1 '. Alle axialen Schnittstellen der tragenden Struktur, auch die Schnittstelle zum Fundament beim Auflagerpunkt A', sind nach dem gleichen Prinzip aufgebaut. Die tragenden Elemente 2.1 'bis 2.n', sowie die Steckverbindungselemente S1 ' bis Sx' bilden die Eckstiele 8 der Fach- werkstruktur aus Fig. 1 .2 und bestehen aus Rundrohren, Vierkant- oder Rechteckprofilen. Auch bei Winkel-, T-, und Doppel-T-Profilen, sowie Sonderprofilen ist das Steckprinzip anwendbar, indem die Geometrie der Steckverbindungselemente entsprechend ange- passt wird. Die nachstehenden Erläuterungen erfolgen anhand von Rundrohren. Beson- deres Merkmal der dargestellten Steckverbindung S1 ' sind die integrierten äugen- oder muffenförmigen Knotenverbindungen Kn. Es können ein oder mehrere gleich oder ungleich ausgeführte Knotenverbindungen Kn in die Steckverbindung integriert sein. Auch Ausführungen ohne Knotenverbindung Kn sind möglich. Die Knotenverbindungen Kn dienen zur Befestigung der Fachwerkverstrebungen, bestehend aus Zug- und / oder Druckstäben 7, sowie den hier nicht dargestellten Zugelementen 3.1 bis 3.m bzw. 4.1 bis 4.m zur Vorspannung der tragenden Struktur nach Fig. 1 .2. Die Knotenverbindungen Kn können gelenkig mit Augen, wie in der Abbildung auf der rechten Seite dargestellt oder starr mittels steckbarer Muffen, wie in der Abbildung auf der linken Seite dargestellt, ausgeführt sein. Bei klassischen Stabfachwerken kommt die gelenkige Augbolzenverbindung zum Einsatz. Um Biegebelastungen am Bolzen Bz zu vermeiden, wird eine Zweipunktlagerung mittels gabelförmiger Augen bevorzugt. Die Muffen sind für Jacketstrukturen vorgesehen. Durch Verlagerung der Befestigungspunkte für die Zugelemente und Verstrebungen in die Steckverbindungen S1 ' bis Sx' bleiben die Eckstiele 8 frei von Kerbwirkung, zum Vorteil der Ermüdungsfestigkeit des Tragwerks. Um zu erreichen, dass auch die Verstrebungen 7 von Jacketstrukturen kerbfrei sind, werden erfindungsgemäß geklebte Muffenverbindungen mit Klebstoff KL vorgeschlagen. Alternativ sind auch Schweißnähte SN möglich, mit entsprechenden Nachteilen hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit. Die Funktion der Begrenzungsbleche BL aus Fig. 7 ist in das Steckverbindungselement S1 ' als Zapfen ZA nahtlos integriert. Zur Erleichterung der Montage sind die hier nicht näher bezeichneten Einführschrägen notwendig. In der auf der linken Seite dargestellten Ausführungsvariante befindet sich die Funktion der Begrenzungsbleche auf der Außenseite des Steckverbindungselements S1 '. Die tragenden Elemente 2.1 'und 2.2' dieser modifizierten Ausführung sind im Bereich der Schnittstelle von einem hülsenförmigen Steckverbindungselement HÜ umschlossen. Der Überstand ü' befindet sich auf der Innenseite. Diese gespiegelte Anordnung bietet mehr Platz zur Integration der Knotenverbindungen Kn. Fig. 7.2 shows schematically the modified connector elements S1 ' to Sx ' for connecting the supporting elements of Fig. 1 .2. The illustration includes two possible embodiments. To the right of the center line of the corner post 8, half of a modified plug connection element S1 ' with an inner pin ZA is shown. Half of a possible variant with outer sleeve HÜ is shown on the left of the midline. The explanations are based on the enlarged detail Z1 ' of Fig. 1 .2 in a sectional view. The detail Z1 ' in this example refers to the interface between the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' . Between the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' there is a plug connection element S1 ' . All axial interfaces of the supporting structure, including the interface to the foundation at the support point A ' , are constructed on the same principle. The supporting elements 2.1 ' to 2.n ' , as well as the connector elements S1 ' to Sx ' form the corner posts 8 of the specialist factory structure of Fig. 1 .2 and consist of round tubes, square or rectangular profiles. The plug-in principle can also be used with angle, T and double T-sections as well as special profiles by adapting the geometry of the plug connection elements accordingly. The following explanations are based on round tubes. A particular feature of the illustrated connector S1 ' are the integrated eye or sleeve node connections Kn. One or more identical or unequal node connections Kn can be integrated in the plug connection. Also versions without node connection Kn are possible. The node connections Kn are used for fastening the truss bracing, consisting of tension and / or compression bars 7, as well as the tension elements 3.1 to 3.m or 4.1 to 4.m not shown here for biasing the supporting structure of FIG. 1 .2. Knot connections Kn can be articulated with eyes, as shown in the figure on the right, or rigidly with plug-in sleeves, as shown in the figure on the left. In classical bar frameworks, the articulated eye bolt connection is used. To avoid bending loads on the bolt Bz, a two-point bearing is preferred by means of forked eyes. The sleeves are intended for jacket structures. By shifting the attachment points for the tension elements and struts in the connectors S1 ' to Sx ' the corner posts 8 remain free of notch effect, to the advantage of fatigue strength of the structure. In order to achieve that also the struts 7 of jacket structures are not kerbfrei, according to the invention glued socket joints are proposed with adhesive KL. Alternatively, welds SN are possible, with corresponding disadvantages in terms of fatigue strength. The function of the boundary plates BL of FIG. 7 is seamlessly integrated into the plug connection element S1 ' as a pin ZA. To facilitate the assembly here unspecified insertion bevels are necessary. In the embodiment variant shown on the left side, the function of the boundary plates is on the outside of the plug connection element S1 ' . The supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' of this modified embodiment are enclosed in the region of the interface of a sleeve-shaped connector HÜ. The supernatant ü 'is located on the inside. This mirrored arrangement offers more space for integration of the node connections Kn.
Die Hülse HÜ kann analog Fig. 7 mit einer zusätzlichen Abdichtung AD gegen Spaltkorrosion geschützt sein. Der Spalt zwischen der Hülse HÜ und den tragenden Elementen 2.1 ' und 2.2' kann alternativ oder zusätzlich einen strukturellen oder semistrukturellen Kleb- Stoffen KL enthalten. Durch die Verklebung entsteht eine besonders steife und dichte Verbindung. Der Spalt zwischen dem Zapfen ZA und den Eckstielabschnitten 8 und 8.1 kann ebenfalls zusätzlich verklebt und mit einer Abdichtung entsprechend der Anordnung aus Fig. 7 versehen sein. The sleeve HÜ can be protected analogously to FIG. 7 with an additional seal AD against crevice corrosion. The gap between the sleeve HÜ and the supporting elements 2.1 'and 2.2' may alternatively or additionally contain a structural or semi-structural adhesive substances KL. The bonding creates a particularly stiff and tight connection. The gap between the pin ZA and the Eckstielabschnitten 8 and 8.1 can also be additionally glued and provided with a seal according to the arrangement of FIG. 7.
Die hohe Funktionsintegration der Steckverbindungen wird besonders kostengünstig durch Herstellung im Stahlgussverfahren realisiert. Bei Aluminium erfolgt die Herstellung im Druckgussverfahren. Das Prinzip der vorgespannten Steckverbindung S1 ' entspricht weitgehend dem der Fig. 7. Der Durchmesser da' ist um den Überstand ü' größer als der Durchmesser de des Eckstiels 8. Der Überstand ü' richtet sich nach den Toleranzen und der maximalen Wandstärke der tragenden Elemente 2.1 'und 2.2'. Durch die Unterteilung der Eckstiele 8 in zusammengesteckte Abschnitte aus tragenden Elementen 2.1 'und 2.2' ist eine einfache Möglichkeit der Wandstärkenanpassung in Längsrichtung gegeben. Hierdurch sind Materialeinsparungen möglich. Bei durchgehenden Eckstielen ist dies nicht möglich. Das Grundprinzip der erläuterten Steckverbindungen ist auf die gesamte Tragwerkstruktur oder einzelne Abschnitte anwendbar. Außerdem können klassisch aufgebaute Fachwerk- und Jacketstrukturabschnitte, zum Beispiel mit angeschweißten Verstrebun- gen, über die beschriebenen Steckverbindungen montiert und vorgespannt werden. The high functional integration of the connectors is realized particularly cost-effectively by manufacturing in the steel casting process. For aluminum, the production is done by die casting. The principle of biased connector S1 'corresponds largely to that of Fig. 7. The diameter da' is above around the supernatant 'is greater than the diameter de of the corner post 8. The supernatant ü' depends on the tolerances and the maximum wall thickness of the supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' . By dividing the corner posts 8 into mated sections of supporting elements 2.1 ' and 2.2 ' is given a simple way of wall thickness adjustment in the longitudinal direction. This material savings are possible. For continuous corner handles this is not possible. The basic principle of the illustrated connectors is applicable to the entire structure of the structure or individual sections. In addition, classically constructed framework and jacket structure sections, for example with welded-on struts, can be mounted and prestressed via the connections described.
Fig. 8 zeigt schematisch den Schnitt der vergrößerten Darstellung der Steckverbindung SV1 zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5 in Umfangsrichtung. Die Erläuterung der Steckverbindungen wird nachfolgend am Beispiel der zu verbindenden tragenden Elemente 2.1 und 2.n beschrieben. Steckverbindungen für Spundwandprofile sind aus der Patentschrift DE10339957B3 bekannt. Die Erfindung betrifft ein durch Warmwalzen hergestelltes Spundwandprofil aus Stahl in Doppel-T-Form mit zwei mittig über einen Steg verbundenen Flanschabschnitten mit sich daran anschließenden keulenförmig ausgebildeten Anschlussendabschnitten. Die keulenförmig ausgebildeten Anschlussendabschnitte dienen zur Aufnahme von Verbindungsschlössern. Die Verbindungsschlösser nehmen nur in der Ebene senkrecht zur Längsrichtung Kräfte auf. Kräfte in Längsrichtung werden durch die Rammung in den Erd- bzw. Meeresboden abgefangen. Die Belastungen sind üblicherweise statisch. Zur sicheren Verbindung dynamisch belasteter Tragwerk- selemente in alle Raumrichtungen, sind die Steckverbindungen aus der Patentschrift DE10339957B3 nicht geeignet. Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer ver- besserten Ausführung, die translatorisch und rotatorisch um alle drei Koordinatenachsen X, Y und Z belastbar ist und auch bei dynamisch beanspruchten Tragwerken eingesetzt werden kann. Die Steckverbindung SV1 besteht aus einem T-förmigen äußeren Formelement FEA und einem gleich langen T-förmigen inneren Formelement FEI. Die Länge der Formelemente kann sich über die volle Länge der tragenden Elemente 2.1 bzw. 2.n erstrecken. Es können aber auch mehrere kürzere Formelemente verwendet werden, die in Summe der Länge der zu verbindenden tragenden Elemente entsprechen. Kürzere Formelemente können leichter gehandhabt werden. Die Länge richtet sich nach den je- weiligen Montageanforderungen. Äußeres Formelement FEA und inneres Formelement FEI sind mit Schrauben SR verbunden. Um einen sicheren Verbund in alle Richtungen zu erreichen, wird die Schraubverbindung vorgespannt. Bei den Schrauben SR werden höchstfeste Schrauben, bevorzugt mit der Festigkeitsklasse 12.9 verwendet. Die Schrau- ben SR sind über Durchgangsbohrungen durch das innere Formelementen FEI hindurchgeführt und im äußeren Formelement FEA mittels Innengewinden befestigt. Abhängig von der Zugänglichkeit kann dies auch anders herum erfolgen. Äußeres und inneres Formelement umschließen die angrenzenden verdickten Längskanten Lk der tragenden Elemente 2.1 und 2.n. Die Unterbringung der Schrauben in separaten Elementen hat den Vorteil, dass die tragenden Elemente 2.1 und 2.n selbst nicht durch die Kerbwirkung der Schraublöcher geschwächt werden, zum Vorteil der Ermüdungsfestigkeit. Das Gewinde im äußeren Formelement FEA enthält eine Schraubensicherung SRS. Die Schraubensicherung SRS besteht beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem speziellen Klebstoff, der in den Bereich der Gewindegänge eingetragen wird und gleichzeitig das Boh- rungsende zur äußeren Umgebung hin verschließt. Auf diese Weise wird Korrosion vermieden. Die Anzahl der Schrauben SR richtet sich nach der erforderlichen Klemmkraft aus der Tragwerkberechnung. Da einwirkende Kräfte in Y-Richtung hauptsächlich über den Formschluss übertragen werden, kann die Schraubenanzahl gegenüber einer Direkt- verschraubung der tragenden Elemente reduziert werden. Die Abmessungen der Form- elemente FEA und FEI, sowie der Längskanten Lk richten sich ebenfalls nach der Trag- werksberechnung. Da es sich in Z-Richtung um eine reibschlüssige Verbindung handelt, müssen Vorspannkraft der Schrauben SR und Reibungsfläche so aufeinander abgestimmt sein, dass es unter den einwirkenden Betriebslasten nicht zu Relativbewegungen der aneinander grenzenden Elemente in Längsrichtung kommt. Die gleichzeitige Vor- Spannung der tragenden Struktur in Z-Richtung mit Zugelementen nach Fig. 1 .1 stabilisiert die Steckverbindung SV1 zusätzlich, was sich günstig auf die erforderliche Vorspannkraft und Abmessungen der Formelemente auswirkt. Es wird weniger Reibungsfläche für eine sichere Verbindung benötigt. Im äußeren Formelement FEA sind spiegelsymmetrisch zur Schraube SR keilförmige Vertiefungen KV mit dem Öffnungswinkel Phi φ der Breite b8 und der Tiefe c1 eingebracht. Im inneren Formelement FEI sind in diesem Ausführungsbeispiel keine keilförmigen Vertiefungen vorgesehen. Eine alternative Ausführung, bei der sowohl das äußere als auch das innere Formelement keilförmige Vertiefungen enthalten, ist in Fig. 8.1 beschrieben. Die tragenden Elemente 2.1 und 2.n haben an den Längsseiten keilförmig verdickte Längskanten Lk. Die Kontur dieser verdickten Längskanten Lk schmiegt sich an die Geometrie der keilförmigen Vertiefungen KV in der äußeren Hälfte des Formelements FEA an, d. h. die Positivform der jeweiligen Längskante Lk liegt mit der Keilfläche KF an der keilförmigen Vertiefung KV formschlüssig an. Zwischen dem äußeren Formelement FEA und dem inneren Formelement FEI befindet sich im nicht vorgespannten Zustand der Schrauben SR ein Spalt SP, d. h. die T-förmigen Elemente sind in Summe kürzer als die Wandstärke w2 und die Vertiefung c1 zusammen. Dies ermöglicht eine Vorspannung der Steckverbindung SV1 über die Schrauben SR. Der Spalt SP wird unter Berücksichtigung der Bauteiltoleranzen so gewählt, dass der Spalt SP auch im vorgespannten Zustand nie vollständig geschlossen ist. Nur so ist sichergestellt, dass die Formelemente FEA und FEI die erforderliche Klemmkraft FK im Bereich der verdickten Längskanten Lk der tragenden Elemente 2.1 bzw. 2.n aufbauen. Der Öffnungswinkel Phi φ wird so gewählt, dass die Steckverbindung sowohl in X als auch in Y- Richtung ausreichend vorgespannt und spielfrei ist. Bei einem Öffnungswinkel Phi φ von 45° wird die Verbindung in X und Y-Richtung in etwa gleich vorgespannt. Größere Öffnungswinkel als 45° haben jedoch den Vorteil einer größeren Kontaktfläche und Reib- schlüssigkeit, so dass in Bezug auf die Z-Achse größere Kräfte und Biegemomente übertragen werden können. Der optimale Öffnungswinkel φ richtet sich nach dem jeweiligen Lastfall und wird in der Regel mindestens 45° aber stets weniger als 90° betragen. Das äußere und innere Formelement FEA und FEI lassen sich im Walzverfahren und somit besonders kostengünstig herstellen. Vorzugsweise haben inneres und äußeres Formelement die gleiche Festigkeit wie die zu verbindenden hoch bzw. höchstfesten tragenden Elemente. Die Fertigung erfolgt daher bevorzugt mit ähnlichen Vorrichtungen und Verfahren. Durch eine spanende Nachbearbeitung lässt sich die Passgenauigkeit erhöhen. Eine raue Oberfläche mit hohem Reibungsbeiwert μ wird in diesem Fall bevorzugt, da diese zur Verbesserung der Verbindungsfestigkeit beiträgt. Sofern auf die mechanische Bearbeitung verzichtet wird kann die Rauigkeit durch eine Strahlbehandlung herbeigeführt werden. Alternativ kann der Reibschluss durch eine Riffelung der Kontaktflächen verbessert werden. Dies kann durch Prägewalzen mit strukturierten Walzenoberflächen erreicht wer- den. Die tragenden Elemente 2.1 und 2.n sind durch das äußere Formelement FEA spangenartig verklammert, so dass eine kombinierte form- und reibschlüssige Verbindung vorliegt. Die Anlagefläche des äußeren Formelementes FEA ist zu den tragenden Elementen hin mit einer Abdichtung AD gegen eindringende Feuchtigkeit und Korrosion geschützt. Für die Abdichtung AD werden vorteilhafterweise das gleiche Material und Appli- kationsverfahren wie für die Schraubensicherung SRS verwendet, so dass Schraubensicherung und Abdichtung in einem Prozessschritt appliziert werden können. In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird die Steckverbindung SV1 bereits im Herstellerwerk mit Schrauben SR vormontiert. Dies ermöglicht eine automatisierte Schraubenvormontage und trägt zur Montageerleichterung und Kostenreduzierung bei. Die vormontierte Steckverbindung SV1 wird auf der Baustelle in besonders einfacher Weise auf die Längskanten Lk der tragenden Elemente aufgesteckt. Die Schrauben SR müssen lediglich nachgezogen bzw. vorgespannt werden. Fig. 8.1 zeigt schematisch den Schnitt der modifizierten Steckverbindung SV1 zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5 in Umfangsrichtung. Unterschied zur Fig. 8 ist der spiegelsymmetrische Aufbau der äußeren und inneren Formelemente, d. h. die Geometrie der Formelemente FEA und FEI ist, abgesehen vom Gewinde, welches nur im äu- ßeren Formelement FEA vorhanden ist, identisch. Die tragenden Elemente 2.1 und 2.n sind sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite spangenartig über die Formelemente FEA und FEI verklammert. Die Gleichteilverwendung trägt zur Kostenreduzierung bei. Die tragenden Elemente 2.1 und 2.n haben sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite keilförmig verdickte Längskanten Lk. Fig. 8 shows schematically the section of the enlarged view of the connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction. The explanation of the plug connections is described below using the example of the supporting elements 2.1 and 2.n to be connected. Plug-in connections for sheet pile wall sections are known from the patent DE10339957B3. The invention relates to a produced by hot rolling sheet pile profile made of steel in double T-shape with two centrally connected via a web flange portions with adjoining club-shaped terminal end portions. The club-shaped Anschlußendabschnitte serve to receive connecting locks. The connecting locks take up forces only in the plane perpendicular to the longitudinal direction. Forces in the longitudinal direction are intercepted by the ramming in the earth or seabed. The loads are usually static. For the secure connection of dynamically loaded structural elements in all spatial directions, the plug connections from the patent DE10339957B3 are not suitable. The object of this invention is to provide an improved embodiment which can be loaded translationally and rotationally about all three coordinate axes X, Y and Z and can also be used with dynamically stressed supporting structures. The connector SV1 consists of a T-shaped outer mold element FEA and an equal length T-shaped inner mold element FEI. The length of the form elements can extend over the full length of the supporting elements 2.1 or 2.n. However, it is also possible to use a plurality of shorter shaped elements, which in total correspond to the length of the load-bearing elements to be connected. Shorter form elements can be handled more easily. The length depends on the common installation requirements. Outer form element FEA and inner form element FEI are connected with screws SR. To achieve a secure bond in all directions, the screw is biased. The screws SR use very strong screws, preferably with the strength class 12.9. The screws SR are guided through through holes through the inner mold elements FEI and fastened in the outer mold element FEA by means of internal threads. Depending on accessibility, this can also be done the other way round. Outer and inner form element enclose the adjacent thickened longitudinal edges Lk of the supporting elements 2.1 and 2.n. The accommodation of the screws in separate elements has the advantage that the supporting elements 2.1 and 2.n themselves are not weakened by the notch effect of the screw holes, for the benefit of fatigue strength. The thread in the external form element FEA contains a screw lock SRS. The SRS thread locker is made, for example, of a plastic or a special adhesive, which is introduced into the area of the threads and at the same time closes the bore end to the outside environment. In this way, corrosion is avoided. The number of screws SR depends on the required clamping force from the structural calculation. Since acting forces in the Y direction are mainly transmitted via the form fit, the number of screws can be reduced compared to a direct screw connection of the load-bearing elements. The dimensions of the form elements FEA and FEI as well as the longitudinal edges Lk are also based on the load bearing calculation. Since it is a frictional connection in the Z direction, biasing force of the screws SR and friction surface must be coordinated so that it does not come under the acting operating loads to relative movements of the adjacent elements in the longitudinal direction. The simultaneous bias of the supporting structure in the Z direction with tension elements according to FIG. 1 .1 additionally stabilizes the connector SV1, which has a favorable effect on the required preload force and dimensions of the form elements. It requires less friction surface for a secure connection. In the outer mold element FEA mirror-symmetrical to the screw SR wedge-shaped depressions KV with the opening angle Phi φ the width b8 and the depth c1 are introduced. In the inner form element FEI no wedge-shaped depressions are provided in this embodiment. An alternative embodiment in which both the outer and inner mold elements include wedge-shaped recesses is described in FIG. 8.1. The load-bearing elements 2.1 and 2.n have wedge-shaped longitudinal edges Lk on the longitudinal sides. The contour of these thickened longitudinal edges Lk conforms to the geometry of the wedge-shaped depressions KV in the outer half of the feature FEA, ie the positive shape of the respective longitudinal edge Lk is included the wedge surface KF on the wedge-shaped depression KV to form fit. Between the outer mold element FEA and the inner mold element FEI is located in the non-prestressed state of the screws SR a gap SP, ie the T-shaped elements are shorter in total than the wall thickness w2 and the recess c1 together. This allows a bias of the connector SV1 via the screws SR. The gap SP is chosen taking into account the component tolerances so that the gap SP is never completely closed even in the prestressed state. This is the only way to ensure that the form elements FEA and FEI build up the required clamping force FK in the region of the thickened longitudinal edges Lk of the load-bearing elements 2.1 or 2.n. The opening angle Phi φ is chosen so that the connector is sufficiently biased in both X and Y direction and clearance. At an opening angle Phi φ of 45 °, the compound in the X and Y directions is biased approximately equal. Larger opening angles than 45 °, however, have the advantage of a larger contact area and friction fit, so that larger forces and bending moments can be transmitted in relation to the Z axis. The optimum opening angle φ depends on the respective load case and will generally be at least 45 ° but always less than 90 °. The outer and inner mold element FEA and FEI can be produced in the rolling process and thus particularly cost. Preferably, the inner and outer mold elements have the same strength as the high or high-strength supporting elements to be joined. The production is therefore preferably carried out with similar devices and methods. Through a post-machining, the accuracy of fit can be increased. A rough surface with a high coefficient of friction μ is preferred in this case, since it contributes to the improvement of the bonding strength. If the mechanical processing is dispensed with, the roughness can be brought about by blasting. Alternatively, the frictional engagement can be improved by corrugation of the contact surfaces. This can be achieved by embossing rolls with structured roll surfaces. The supporting elements 2.1 and 2.n are clamp-like clamped by the outer mold element FEA, so that there is a combined positive and frictional connection. The contact surface of the outer mold element FEA is protected to the supporting elements with a seal AD against penetrating moisture and corrosion. For the sealing AD, the same material and application method as for the screw lock SRS are advantageously used, so that screw locking and sealing can be applied in one process step. In a particularly advantageous embodiment, the connector SV1 is already preassembled in the factory with screws SR. This allows for automated screw pre-assembly and helps to facilitate assembly and reduce costs. The pre-assembled connector SV1 is attached to the construction site in a particularly simple manner on the longitudinal edges Lk of the supporting elements. The screws SR need only be tightened or biased. Fig. 8.1 shows schematically the section of the modified connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5 in the circumferential direction. In contrast to FIG. 8, the mirror-symmetrical structure of the outer and inner mold elements, ie the geometry of the mold elements FEA and FEI is identical, apart from the thread, which is present only in the outer mold element FEA. The supporting elements 2.1 and 2.n are clasped on both the outside and on the inside like a clasp on the form elements FEA and FEI. The same-part usage contributes to the cost reduction. The supporting elements 2.1 and 2.n have both on the outside and on the inside wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk.
Fig. 8.2 zeigt schematisch den Schnitt einer weiteren Modifikation der Steckverbindung SV1 zum Verbinden der tragenden Elemente nach Fig. 5. Die Steckverbindung SV1 besteht in diesem Fall aus einem einteiligen lotrecht angeordneten Doppel-T-förmigen Formelement FE mit keilförmigen Vertiefungen KV, welches die tragenden Elemente 2.1 und 2.n im Bereich der keilförmig verdickten Längskanten Lk umschließt. In Fig. 8.2 ist die keilförmige Verdickung der Längskante Lk einseitig angebracht. In einer hier nicht dargestellten Variante ist die keilförmige Verdickung beidseitig angebracht. Die Kontur des Formelements ist im Bereich der Umschließung jeweils an die Kontur der Längskanten Lk angepasst. Das beschriebene Prinzip gilt sinngemäß auch für andere, hier nicht dargestellte Formkonturen der verdickten Längskanten Lk. Zwischen Formelement FE und den keilförmig verdickten Längskanten Lk der tragenden Elemente 2.1 und 2.n befindet sich jeweils ein Spalt SP. Der Spalt gewährleistet eine einfache und klemmfreie Vormontage der Steckverbindung SV1 und wird nach erfolgter Vormontage mit einem strukturellen oder semistrukturellen Klebstoff KL verklebt. Das Spaltmaß ist abhängig von Klebstoffsystem und Bauteiltoleranzen und beträgt wenige Zehntel Millimeter bis max. 2 mm. Der Klebstoff KL wird dem jeweiligen Spalt mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Dosieranlage über die Zuführbohrung ZB am unteren Ende des Formelements FE in flüssiger Form zugeführt. Die Zuführbohrung kann sich abhängig von der Zugänglichkeit alternativ auf der gegenüberliegenden Seite des Formelements FE befinden. Beim Füllvorgang steigt der Klebstoff im jeweiligen Spalt SP langsam entgegen der Schwerkraft nach oben. Abdichtungen AD am Formelement FE verhindern dabei ein seitliches Austreten des Klebstoffs. Der Spalt ist in Z-Richtung zusätzlich nach unten abgedichtet. Wenn der Klebstoff KL das obere Ende des Formelements FE erreicht, wird die Klebstoffzufuhr abgeschaltet und der Klebstoff härtet im Spalt aus. Dabei entsteht eine kombinierte Fügeverbindung mit Form- und Kraftschluss. Formschluss besteht in X- und Y-Richtung, Kraft- schluss in Z-Richtung. Da die tragenden Elemente 2.1 und 2.n erfindungsgemäß in Z- Richtung vorgespannt und damit vorfixiert sind, ist die Belastung der Verklebung gering. Die Schubkräfte verteilen sich in Längsrichtung der Klebefläche. Vorteil dieser Ausfüh- rungsvariante ist die besonders einfache und schnelle Montage. Es werden keine Schrauben benötigt. Die Verklebung härtet durch die Vorfixierung der vorgespannten Steckverbindung prozesssicher aus. Fig. 8.2 shows schematically the section of a further modification of the connector SV1 for connecting the supporting elements of FIG. 5. The connector SV1 consists in this case of a one-piece vertically arranged double-T-shaped mold element FE with wedge-shaped recesses KV, which the supporting Elements 2.1 and 2.n in the region of the wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk encloses. In Fig. 8.2, the wedge-shaped thickening of the longitudinal edge Lk is mounted on one side. In a variant not shown here, the wedge-shaped thickening is attached on both sides. The contour of the formula element is adapted in the region of the enclosure in each case to the contour of the longitudinal edges Lk. The principle described applies mutatis mutandis to other shape contours, not shown here the thickened longitudinal edges Lk. Between mold element FE and the wedge-shaped thickened longitudinal edges Lk of the supporting elements 2.1 and 2.n is in each case a gap SP. The gap ensures a simple and jam-free pre-assembly of the connector SV1 and is glued after completion of pre-assembly with a structural or semi-structural adhesive KL. The gap depends on the adhesive system and component tolerances and is a few tenths of a millimeter up to max. 2 mm. The adhesive KL is fed to the respective gap by means of a dosing unit, not shown here, via the supply bore ZB at the lower end of the element FE in liquid form. The feed bore may alternatively be on the opposite side of the feature FE, depending on the accessibility. During the filling process, the adhesive rises slowly in the respective gap SP against the force of gravity. Seals AD on the mold element FE prevent lateral leakage of the adhesive. The gap is additionally sealed down in the Z direction. When the adhesive KL reaches the top of the formula element FE, the adhesive supply is shut off and the adhesive cures in the gap. The result is a combined joint with form and adhesion. Positive locking exists in X and Y direction, force closure in Z direction. Since the supporting elements 2.1 and 2.n according to the invention are biased in the Z direction and thus prefixed, the load on the bond is low. The shear forces are distributed in the longitudinal direction of the adhesive surface. Advantage of this embodiment variant is the particularly simple and quick installation. No screws needed. The bond cures reliably by the prefixing of the prestressed plug connection.
Fig. 9 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel eines Zugstabelements 3.1.1 zum Vor- spannen der tragenden Elemente nach den Figuren 1 .1 und 1 .2.  9 schematically shows the exemplary embodiment of a drawbar element 3.1.1 for biasing the load-bearing elements according to FIGS. 1 .1 and 1 .2.
Anforderungen an die Zugelemente zum Vorspannen der tragenden Elemente dynamisch hoch beanspruchter Tragwerke sind eine hohe Zug- und Ermüdungsfestigkeit bei möglichst geringem Gewicht und niedrigen Herstellkosten, sowie die uneingeschränkte Beweglichkeit in Richtung der auftretenden Tragwerkschwingungen. Zugelemente in Form von Spannseilen haben eine sehr hohe Zug- und Ermüdungsfestigkeit. Nachteilig sind die extrem hohen Kosten. Zugstabelemente, entsprechend dem Stand der Technik, bestehend in der Regel aus runden Stabstählen mit Endgewinde, an denen Gabelköpfe für die Verankerung befestigt sind, haben geringere Zug- und Ermüdungsfestigkeiten.  Requirements for the tension elements for biasing the load-bearing elements dynamically highly stressed structures are high tensile and fatigue strength with the lowest possible weight and low manufacturing costs, as well as the unrestricted mobility in the direction of the occurring structural oscillations. Tension elements in the form of tensioning cables have a very high tensile and fatigue strength. The disadvantages are the extremely high costs. Drawbars, according to the state of the art, usually consisting of round bar steels with end thread, are attached to which clevises for anchoring, have lower tensile and fatigue strength.
Die geringe Ermüdungsfestigkeit ist durch die Endgewinde mit entsprechend geringen Kerbklassen von 36* bzw. 50 bedingt. Die begrenzte Zugfestigkeit resultiert aus der Verwendung von Rundstäben, die derzeit nur aus normalfesten Baustählen bzw. Stahlgüten bis maximal S690 verfügbar sind. Den geringeren Kosten stehen entsprechend größere Querschnitte und Gewichte gegenüber. Erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstellung von Zugstabelementen mit höherer Zug- und Ermüdungsfestigkeit. The low fatigue strength is due to the end thread with correspondingly low notch classes of 36 * and 50, respectively. The limited tensile strength results from the use of round bars, which are currently available only from normal-strength structural steels or steel grades up to a maximum of S690. The lower costs are correspondingly larger cross sections and weights. The object of the invention is to provide drawbar elements with higher tensile and fatigue strength.
Aus dem Kranbau sind Zugstabelemente aus höchstfesten Güten S960 und höher bekannt. Diese werden allerdings nicht in der erfindungsgemäßen Weise, sondern wie allgemein im Tragwerkbau üblich zum Lastabtrag bzw. als Stabilisierungsverband eingesetzt. Crane construction is known for the construction of tension rods made of highest grade S960 and higher. However, these are not used in the manner according to the invention, but as generally used in structural engineering for load transfer or as a stabilizing dressing.
Die Vorspannung ist demzufolge gering und wird über Spannschlösser aufgebracht. Um tragende Elemente mit Zugstabelementen derart vorzuspannen, dass sich die Ermüdungsfestigkeit nach Anspruch 1 erhöht, sind deutlich höhere Vorspannkräfte erforderlich. Dafür sind Spannschlösser nicht geeignet. Es besteht die Gefahr, dass die Gewinde beschädigt werden. Die hohen Vorspannkräfte erfordern den Einsatz spezieller Vorspannvorrichtungen. Um die Vorspannkräfte mittels Vorspannvorrichtungen aufzubringen, sind entsprechende Aufnahmen am Zugstabelement erforderlich. Herkömmliche Augenstäbe haben in der Regel jeweils eine Befestigungsbohrung an den Enden. Um gemäß der Erfindung Vorspannvorrichtungen anzubringen, wird pro Ende jeweils eine zweite Bohrung nahe der Bohrung für den Augbolzen vorgeschlagen. Diese Zusatzbohrung hat, wie nachfolgend erläutert, eine Doppelfunktion und erfordert daher eine spezielle Geometrie.  The bias is therefore low and is applied via turnbuckles. To bias load-bearing elements with Zugstabelementen such that increases the fatigue strength of claim 1, significantly higher biasing forces are required. For turnbuckles are not suitable. There is a risk that the threads will be damaged. The high preload forces require the use of special pretensioners. In order to apply the biasing forces by means of biasing devices, appropriate recordings on the tension rod are required. Conventional eyebolts usually have a mounting hole at the ends in each case. In order to mount biasing devices according to the invention, a respective second bore near the bore for the eyebolt is proposed per end. This additional bore, as explained below, has a dual function and therefore requires a special geometry.
Um Zugstabelemente aus höchstfesten Stahlgüten S960 und höher, beispielsweise auch bei neuen Anwendungen wie Türmen von Windenergieanlagen, insbesondere im Offshore Bereich bei schwingender Belastung im Sinne dieser Erfindung einsetzen zu können, ergeben sich höhere Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit und Wartungsfreiheit. Regelmäßige Kontrollen wie bei Kränen, zum Beispiel um Ermüdungsrisse in den Zugstäben aufzuspüren, sind erschwert bzw. extrem kostspielig. For strutbars made of high-strength steel grades S960 and higher, for example, in new applications such as towers of wind turbines, especially in offshore To be able to use the area under oscillating load in the sense of this invention results in higher demands on the fatigue strength and freedom from maintenance. Regular checks such as cranes, for example, to detect fatigue cracks in the tension rods, are difficult or extremely expensive.
Es sind daher besondere Vorkehrungen zu treffen, um das Ermüdungsrisiko zu reduzieren. Bei Zugstabelementen sind neben den Gewinden vor allem die Befestigungsaugen im Bereich der Gabelköpfe ermüdungsgefährdet. Der ermüdungsgefährdete Bereich der Zugstabelemente EM ist in dieser Figur dargestellt. Das Befestigungsauge mit dem Durchmesser DL erzeugt eine Kerbwirkung, die im Bereich EM zu lokalen Spannungs- spitzen und Ermüdungsrissen führt. Aus der Literatur ist bekannt, dass die Spannungsspitzen im Bereich EM durch Entlastungskerben deutlich verringert werden können. Erfindungsgemäß ist als Entlastungskerbe mindestens eine zusätzliche Bohrung, bevorzugt gleichen oder annähernd gleichen Durchmessers DL, unterhalb des Befestigungsauges vorgesehen. Special precautions must therefore be taken to reduce the risk of fatigue. In the case of drawbar elements, apart from the threads, above all the fastening eyes in the area of the fork heads are susceptible to fatigue. The fatigue-prone area of the Zugstabelemente EM is shown in this figure. The fastening eye with the diameter DL produces a notch effect which leads to local stress peaks and fatigue cracks in the region EM. From the literature it is known that the voltage peaks in the EM can be significantly reduced by relief notches. According to the invention, at least one additional bore, preferably the same or approximately the same diameter DL, is provided below the fastening eye as a relief notch.
Diese Entlastungsbohrung ist erfindungsgemäß die Aufnahmebohrung ABV für das Anbringen der Vorspannvorrichtungen, mit denen das Zugstabelement 3.1.1 auf die erforderliche Vorspannung gebracht wird. Das Grundprinzip der Vorspannvorrichtungen für die Zugstabelemente 3.1.1 entspricht weitgehend den Spannvorrichtungen für die Spannlitze bei Spannbeton. Der Hauptunterschied besteht in der unterschiedlichen Übertragung der Vorspannkraft auf das Zugelement. Erfindungsgemäß wird bei den Zugstabelementen 3.1.1 die Vorspannkraft über einen Bolzen auf die jeweilige Aufnahmebohrung übertragen. Damit die Aufnahmebohrung die Zusatzfunktion einer Entlastungsbohrung erfüllen kann, hat die Aufnahmebohrung ABV den gleichen Durchmesser DL wie die das Befestigungsauge BA für den Augbolzen und wird unterhalb des Befestigungsauges angebracht. Die Spannvorrichtung wird in die Entlastungsbohrung eingesetzt und stört somit nicht das Einsetzen des Befestigungsbolzens. Die Bohrungsmittelpunkte haben zueinander vorzugsweise einen Abstand in Höhe des 1 ,5 bis 2-fachen Durchmessers DL. Das Befestigungsauge hat zum gerundeten Ende des Zugstabelements 3.1.1 einen Abstand in Höhe des 2-fachen Durchmessers DL. Das Zugstabelement 3.1.1 weist im Bereich der Bohrun- gen eine Breite in Höhe des mindestens 3-fachen Bohrungsdurchmessers DL auf. Nach unten hin verjüngt sich das Zugstabelement 3.1.1 auf die Nennbreite NB des Zugstabelements. This relief hole is inventively the receiving bore ABV for attaching the biasing devices with which the tension rod 3.1.1 is brought to the required bias. The basic principle of the prestressing devices for the tension rod 3.1.1 corresponds largely to the tensioning devices for prestressed concrete. The main difference is the different transmission of the biasing force on the tension element. According to the invention, the biasing force is transmitted via a bolt to the respective receiving bore in the drawbar 3.1.1 3.1.1. So that the receiving bore can fulfill the additional function of a relief bore, the receiving bore ABV has the same diameter DL as the attachment eye BA for the eye bolt and is mounted below the fastening eye. The clamping device is inserted into the relief hole and thus does not interfere with the insertion of the fastening bolt. The bore center points preferably have a distance in the amount of 1, 5 to 2 times the diameter DL. The attachment eye has the rounded end of the Zugstabelements 3.1.1 a distance equal to 2 times the diameter DL. The drawbar 3.1.1 has a width in the area of the holes in the amount of at least 3 times the bore diameter DL. Towards the bottom, the drawbar 3.1.1 tapers to the nominal width NB of the drawbar element.
Das Zugstabelement 3.1.1 kann quadratischen, rechteckigen oder runden Querschnitt haben. In der Abbildung ist ein rechteckiger Querschnitt dargestellt.  The tension rod 3.1.1 can have square, rectangular or round cross-section. The illustration shows a rectangular cross-section.
Die Verjüngung des Zugstabelements 3.1.1 beginnt unterhalb der Entlastungsbohrung in einem Abstand, der vorzugsweise mindestens dem 1 ,5-fachen Durchmesser DL ent- spricht. Die Verjüngung erstreckt sich über ein Vielfaches oder ein ganzzahliges Vielfaches von n*DL. Je sanfter der Übergang zur Nennbreite NB des Zugstabelements 3.1.1 , desto geringer die Kraftumlenkung und desto gleichmäßiger der Spannungsverlauf. Das gewindelose Zugstabelement 3.1.1 hat insgesamt zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Befestigungsenden mit der zuvor beschriebenen Geometrie. The taper of the drawbar 3.1.1 begins below the relief hole at a distance which is preferably at least 1.5 times the diameter DL speaks. The taper extends over a multiple or integer multiple of n * DL. The smoother the transition to the nominal width NB of the tension rod 3.1.1, the lower the force deflection and the more uniform the voltage curve. The threadless drawbar 3.1.1 has a total of two mirror-symmetrically arranged mounting ends with the geometry described above.
Die Gesamtlänge Igz des Zugstabelements 3.1.1 richtet sich nach der jeweiligen Tragwerkgeometrie und den Transportanforderungen. Falls die beschriebenen Zugstabelemente aus Grobblechen hergestellt werden, ist die Länge Igz durch die verfügbaren Blechlängen und die Geometrie der Schneidanlage begrenzt.  The overall length Igz of the tension rod 3.1.1 depends on the respective geometry of the structure and the transport requirements. If the described drawbar elements are made from heavy plates, the length Igz is limited by the available plate lengths and the cutter geometry.
Übliche Längen liegen daher bei maximal 16m. Um Tragwerkabschnitte größer 16m vorspannen zu können, müssen ggf. mehrere Zugstabelemente miteinander verbunden werden. Zum Verbinden mehrerer Zugstabelemente der beschriebenen Art sind erfindungsgemäß Laschen L1 bis Lx nach Fig. 1 1 vorgesehen. Zum Einstellen der genauen Zugstablänge eignen sich beispielsweise die Elemente nach Fig. 10 bzw. 10.1 . Nennbreite NB und Wandstärke w6 des Zugstabelements 3.1.1 werden entsprechend den technischen Regelwerken für Zugstäbe berechnet. Usual lengths are therefore a maximum of 16m. In order to be able to prestress structural sections greater than 16m, it may be necessary to connect several drawbar elements to one another. For connecting a plurality of drawbar elements of the type described, tabs L1 to Lx according to FIG. 11 are provided according to the invention. To set the exact Zugstablänge, for example, the elements of FIG. 10 or 10.1 are suitable. Nominal width NB and wall thickness w6 of the tension rod 3.1.1 are calculated according to the technical rules for tension rods.
Die Bohrungen BA für die Augbolzen können optional mit einem Verschleißschutz VS ausgestattet sein.  The holes BA for the eye bolts can optionally be equipped with wear protection VS.
Fig. 9.1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines Zugstabelements 3.1.1 mit verschleißgeschützten Befestigungsaugen zum Vorspannen der tragenden Elemente. Bei Tragwerken, die während ihrer Lebensdauer eine sehr hohe Anzahl von Schwingungen mit entsprechend großen Strukturverformungen ausgesetzt sind, kann es an den Befestigungsaugen der Zugstabelemente 3.1.1 zu Reibung mit entsprechenden Verschleißerscheinungen kommen. Durch ungleichmäßigen Verschleiß än- dert sich die Verteilung des Lochleibungsdrucks und es besteht die Gefahr von Ermüdungsrissen durch punktuelle Überlastung und Riefenbildung. Erfindungsgemäß wird das Befestigungsauge des Zugstabelements 3.1.1 bei stark ermüdungsbelasteten Tragwerken gegen Verschleiß geschützt. Dies kann durch Auftragen einer Schutzbeschichtung erfolgen, welche in Fig. 9 mit dem Bezugszeichen VS gekennzeichnet ist. Die Bohrungswand kann beispielsweise durch Plasmaspritzen keramischer Beschichtungen geschützt werden. Die Haltbarkeit der Beschichtungen kann jedoch vor allem an den Kanten problematisch sein.  Fig. 9.1 shows schematically a section through a modified embodiment of a Zugstabelements 3.1.1 with wear-protected attachment eyes for biasing the supporting elements. In structures that are exposed during their life a very high number of vibrations with correspondingly large structural deformations, it may come to the attachment eyes of the drawbar 3.1.1 to friction with corresponding signs of wear. Uneven wear changes the distribution of the bearing pressure and there is a risk of fatigue cracks due to punctual overloading and scoring. According to the fastening eye of the Zugstabelements 3.1.1 is protected against wear in heavily fatigued structures. This can be done by applying a protective coating, which is indicated in Fig. 9 by the reference symbol VS. The bore wall can be protected, for example, by plasma spraying of ceramic coatings. However, the durability of the coatings can be problematic, especially at the edges.
Eine andere Möglichkeit des Verschleißschutzes besteht in der hier dargestellten Verwendung von Verschleißschutzbuchsen. Entweder besteht die gesamte Buchse aus ei- nem verschleißfesten Material oder die Innenseite der Buchse ist entsprechend beschichtet. Das direkte Einpressen einer solchen Buchse in das Befestigungsauge des Zugsta- belements 3.1.1 hätte den Nachteil, dass der in Fig. 9 dargestellt ermüdungsgefährdete Bereich EM durch zusätzliche Zugspannungen belastet wird, so dass sich die Ermüdungsgefahr weiter erhöht. Ohne entsprechende Pressung würde sich allerdings die Buchse bei Bewegungen des Zugstabelementes 3.1.1 mitdrehen. Dies würde wiederum Verschleiß am Befestigungsauge verursachen. Um das Mitdrehen der Buchse Bu1 zu verhindern, wird in die Entlastungsbohrung ebenfalls eine Buchse Bu2, allerdings ohne Verschleißschutz eingebracht. Beide Buchsen sind durch Schutzbleche Sb miteinander verbunden. Die beiden Buchsen Bu1 und Bu2 sind in den Schutzblechen Sb gegen Verdrehen gesichert. Dies kann durch Einpressen oder durch die dargestellten Schweiß- oder Lötnähte SN erfolgen. Das eigentliche Befestigungsauge wird nicht durch Presskräfte oder Schweißnahtkerben belastet, was sich günstig auf die Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Ggf. sind die Schutzbleche zum Zugstabelement 3.1.1 mit einer Abdichtung AD gegen eindringende Feuchtigkeit versiegelt. Bei entsprechendem Verschleiß wird nur die Buchse Bu1 ausgewechselt, da der Zugstab selbst nicht beschädigt ist. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Wartungskosten aus. Da die Buchse Bu1 ein separates Bauteil darstellt, ergeben sich mehr Möglichkeiten bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe für den Verschleißschutz. Die Buchse Bu1 lässt sich leichter beschichten als das Befestigungsauge im Zugstabelement 3.1.1 . Another possibility of wear protection consists in the use of wear protection bushings shown here. Either the entire bush is made of a wear-resistant material or the inside of the bush is coated accordingly. The direct pressing of such a bush into the fastening eye of the Zugsta- This would have the disadvantage that the fatigue-prone area EM shown in FIG. 9 is loaded by additional tensile stresses, so that the risk of fatigue is further increased. Without adequate pressure, however, the bushing would rotate during movements of the tension rod 3.1.1. This in turn would cause wear on the attachment eye. In order to prevent the turning of bushing Bu1, a bushing Bu2 is also inserted into the relief bore, but without wear protection. Both sockets are interconnected by mudguards Sb. The two sockets Bu1 and Bu2 are secured against twisting in the mudguards Sb. This can be done by pressing or by the illustrated welds or solder seams SN. The actual fastening eye is not loaded by pressing forces or weld notches, which has a favorable effect on the fatigue strength. Possibly. the fenders to the tension rod 3.1.1 are sealed with a seal AD against ingress of moisture. With appropriate wear, only the bushing Bu1 is replaced because the tension rod itself is not damaged. This has an advantageous effect on the maintenance costs. Since the bushing Bu1 represents a separate component, there are more possibilities in the selection of suitable materials for wear protection. The socket Bu1 can be coated more easily than the fixing eye in the tension rod 3.1.1.
Fig. 10 zeigt schematisch die Elemente zur Einstellung der Zugstablänge zum Vorspan- nen der tragenden Elemente.  Fig. 10 shows schematically the elements for adjusting the Zugstablänge for Vorspan- NEN of the supporting elements.
Bei den Zugstabelementen 3.1.1 aus Fig. 9 handelt es sich um gewindelose Zugstäbe mit fest vorgegebener Länge Igz.  The drawbar elements 3.1.1 of FIG. 9 are non-threaded drawbars of fixed length Igz.
Um die Zugstabelemente 3.1.1 an die tatsächlichen Gegebenheiten im Sinne einer Feinabstimmung besser anpassen zu können, sind zusätzlich die dargestellten Elemente zur Einstellung der Zugstablänge 9 vorgesehen.  In order to better adapt the tension rod 3.1.1 to the actual conditions in terms of fine tuning, the elements shown for adjusting the Zugstablänge 9 are also provided.
Die Notwendigkeit einstellbarer Zugstablängen kann sich beispielsweise durch Ferti- gungs- und Montagetoleranzen der tragenden Elemente der tragenden Struktur ergeben. The need for adjustable traction rod lengths can result, for example, from manufacturing and assembly tolerances of the load-bearing elements of the supporting structure.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Elemente zur Einstellung der Zugstablänge 9 aus zwei Haltern H, die über Einstellschrauben SE mit Muttern Mu verbunden sind. Die dargestellte Geometrie der Halter H ist als Beispiel zu verstehen, um das Grundprinzip und die Vorteile gegenüber den üblichen Zugstäben mit Endgewinde zu erläutern. Gewinde verursachen grundsätzlich eine Kerbwirkung, die sich nachteilig auf die Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Zugstabelemente mit Endgewinde sind in die Kerbklasse 36* oder 50 eingeordnet. Diese Kerbklassen gelten für das gesamte Zugstabelement. Bei starker Ermüdungsbeanspruchung ergeben sich somit sehr große Stabquerschnitte, bezogen auf das gesamte Zugstabelement. Die erfindungsgemäßen Zugstabelemente 3.1.1 enthalten zum Vorteil der Ermüdungsfestigkeit selbst kein Endgewinde. Die Einstellmöglichkeit der Zugstablänge erfolgt über die separaten Elemente 9, entsprechend der Abbildung. Gegenüber den Zugstabelementen 3.1.1 mit einer Gesamtlänge Igz von jeweils maximal 16m, hat das Element 9 zur Einstel- lung der Zugstablänge vergleichsweise geringe Abmessungen. Die ungünstige Kerbklasse 36* oder 50 wirkt sich somit nur auf ein eng umgrenztes Element mit vergleichsweise geringer Masse aus. Durch die Verlagerung der Endgewinde von den Zugstäben in separate Einstellelemente 9 kann daher insgesamt deutlich Gewicht gespart werden. In the illustrated embodiment, the elements for adjusting the Zugstablänge 9 of two holders H, which are connected via adjusting screws SE with nuts Mu. The illustrated geometry of the holder H is to be understood as an example in order to explain the basic principle and the advantages over the conventional tension rods with end thread. Threads generally cause a notch effect which adversely affects fatigue strength. Drawbars with end thread are classified in notch class 36 * or 50. These notch classes apply to the entire drawbar element. With heavy fatigue stress, this results in very large rod cross sections, based on the entire Zugstabelement. The drawbar elements 3.1.1 according to the invention themselves contain no end thread for the benefit of fatigue strength. The adjustment of the Zugstablänge via the separate elements 9, as shown in the figure. Compared with the drawbar elements 3.1.1 with a total length Igz of not more than 16 m in each case, the element 9 for setting the drawstring length has comparatively small dimensions. The unfavorable notch class 36 * or 50 thus only affects a narrowly defined element with comparatively low mass. As a result of the displacement of the end thread from the tension rods into separate adjustment elements 9, overall weight can be significantly reduced.
Die beiden Halter H der dargestellten Einstellelemente 9 sind gabelförmig aufgebaut und bevorzugt aus höchstfesten Werkstoffen gefertigt.  The two holders H of the illustrated adjusting elements 9 are fork-shaped and preferably made of ultrahigh-strength materials.
Die beiden dargestellten Zugstabelemente 3.1.1 und 3.1.2 sind über Augbolzen ABz in den beiden Schenkeln der U-förmigen Halter H gelenkig gelagert.  The two illustrated drawbar 3.1.1 and 3.1.2 are hinged about eye bolts ABz in the two legs of the U-shaped holder H.
Der Abstand zwischen den Augbolzen ABz der beiden Zugstabelemente 3.1.1 und 3.1.2 wird über die Gewinde der Einstellschrauben SE variiert, in dem die Muttern Mu justiert werden. Wie allgemein üblich erfolgt die genaue Einstellung der Zugstablänge im nicht vorgespannten Zustand, damit die Gewinde nicht beschädigt werden. Die Einstellschrauben SE sind über Durchgangsbohrungen durch beide Halter H hindurchgeführt. Der Verstellweg VW ergibt sich aus der Länge der verwendeten Einstellschrauben. Erforderlichenfalls werden die Muttern Mu nach erfolgter Justierung über nicht dargestellte Kon- termuttern, Klebstoffe KL oder andere Schraubensicherungen, gesichert. Die Elemente zur Einstellung der Zugstablänge 9 enthalten mindestens eine Einstellschraube. Wird nur eine Einstellschraube verwendet, so wird diese genau mittig zur Längsachse der Zugstabelemente 3.1.1 bzw. 3.1.2 angeordnet. Bei zwei oder mehr Einstellschrauben erfolgt die Anordnung symmetrisch zur Mittellinie. Anstelle von Einstellschrauben mit Muttern können zur Einstellung der Zugstablänge auch andere Mechanismen verwendet werden. Entscheidend ist, dass die Einstellgewinde nicht im Zugstab selbst, sondern in separaten Einstellbauteilen untergebracht sind. Einstellmechanismen vergleichbarer Funktionalität sind beispielsweise Gewindestangen mit Muttern, Gewindestangen mit halterseitigem Innengewinde, Exzenterbolzen etc. Die zuvor beschriebenen Elemente zur Einstellung der Zugstabelemente 9 ermöglichen die Längeneistellung an der Schnittstelle zweier Zugstabelemente 3.1.1 und 3.1.2. Fallweise kann es aus Gründen der besseren Zugänglichkeit vorteilhafter sein, die Längeneinstellung der Zugstabelemente an den Schnittstellen zu den Befestigungspunkten am Fundament B bzw. zu den speziellen Elementen zu Übertragung der Vorspannkraft auf die tragende Struktur 5.1 bis 5.2 bzw. 5.1 ' bis 5.2' vorzunehmen. Das Grundprinzip lässt sich problemlos auch von nicht versierten Fachleuten übertragen, so dass auf eine gesonderte Darstellung an dieser Stelle verzichtet wird. Fig. 10.1 zeigt schematisch modifizierte Elemente zur Einstellung der Zugstablänge zum Vorspannen der tragenden Elemente mit Hilfe einer Vorspannvorrichtung in einem seitlichen Schnitt. Die modifizierten Elemente zur Einstellung der Zugstablänge 9' bestehen aus zwei modifizierten Haltern H', die analog zu Fig. 10 über mindestens eine Einstell- schraube SE mit Mutter Mu verbunden sind. Die Halter H' sind gabelförmig ausgebildet und enthalten jeweils eine zusätzliche Bohrung ABV1 bzw. ABV2 gleichen Durchmessers DL wie die Befestigungsaugen, in denen die Zugstabelemente 3.1.1 und 3.1.2 gelenkig über Augbolzen ABz gelagert sind. Die zusätzlichen Bohrungen ABV1 bzw. ABV2 dienen als Aufnahmebohrungen für die Bolzen BzV1 und BzV2 der gestrichelt dargestellten Vor- spannvorrichtung VSV. Die Vorspannvorrichtung wird temporär zur Vorspannung und Einstellung der Zugstablänge eingesetzt und nach Gebrauch wieder abgenommen. Würde man die Vorspannung direkt über die Einstellschrauben SE vornehmen, käme es wegen der erfindungsgemäß sehr hohen Vorspannkräfte zwangsläufig zu einer Gewindebeschädigung. Die Vorspannung erfolgt daher nicht über die Einstellschrauben SE, sondern durch Abstandsänderung der Bolzen BzV1 und BzV2. Der Bolzenabstand BzVA wird dazu mit Hilfe einer nicht dargestellten Mechanik, Hydraulik o.ä. der Vorspannvorrichtung VSV so weit verringert, bis die erforderliche Vorspannung der Zugstabelemente 3.1.1 und 3.1.2 erreicht ist. Sobald die erforderliche Vorspannkraft erreicht ist, wird der Bolzenabstand BzVA mit der Vorspannvorrichtung fixiert. Da die Einstellschrauben SE durch die beiden Halter H' über Durchgangsbohrungen DB hindurchgeführt sind, lassen sich die Einstellschrauben in dieser Stellung last- und beschädigungsfrei justieren. Die Einstellschrauben werden mit der Vorspannkraft erst belastet, wenn die die Bolzen BzV1 und BzV2 entlastet werden. Dazu wird die Mechanik bzw. Hydraulik der Vorspannvorrichtung abgeschaltet. Aufgrund der Geometrie und Anordnung der Aufnahmebohrungen ABV1 bzw. ABV2 wirken die Aufnahmebohrungen zugleich als Entlastungsbohrungen für die Befestigungsaugen und erhöhen somit die Ermüdungsfestigkeit der Halter. ABV1 bzw. ABV2 haben den gleichen Durchmesser DL wie die Befestigungsaugen und sind zum jeweiligen Befestigungsauge im Abstand von mindestens 1 ,5 DL angebracht. The distance between the eyebolt ABz of the two drawbar 3.1.1 and 3.1.2 is varied over the thread of the adjusting screws SE, in which the nuts Mu are adjusted. As is common practice, the exact adjustment of the Zugstablänge is not biased state, so that the threads are not damaged. The adjusting screws SE are passed through through holes through both holders H. The adjustment VW results from the length of the adjusting screws used. If necessary, the nuts Mu are secured after adjustment by means of unillustrated terminal nuts, KL adhesives or other threadlockers. The elements for adjusting the Zugstablänge 9 include at least one adjusting screw. If only one adjusting screw is used, it will be arranged exactly in the middle of the longitudinal axis of the drawbar 3.1.1 or 3.1.2. With two or more set screws, the arrangement is symmetrical to the centerline. Instead of adjusting screws with nuts, other mechanisms can be used to adjust the tension rod length. It is crucial that the adjustment threads are not housed in the tension rod itself, but in separate adjustment components. Setting mechanisms of comparable functionality are, for example, threaded rods with nuts, threaded rods with holder-side internal thread, eccentric bolts, etc. The elements described above for adjusting the tension rod elements 9 allow the length adjustment at the interface of two tension rod 3.1.1 and 3.1.2. In some cases, for reasons of better accessibility, it may be more advantageous to make the length adjustment of the drawbar elements at the interfaces to the attachment points on the foundation B or to the special elements for transferring the prestressing force to the supporting structure 5.1 to 5.2 or 5.1 ' to 5.2 ' . The basic principle can be easily transferred by non-expert professionals, so that a separate presentation is omitted here. Fig. 10.1 shows schematically modified elements for adjusting the Zugstablänge for biasing the supporting elements by means of a biasing device in a lateral section. The modified elements for adjusting the Zugstablänge 9 'consist of two modified holders H', which are connected analogously to FIG. 10 via at least one adjusting screw SE with nut Mu. The holders H 'are fork-shaped and each contain an additional bore ABV1 or ABV2 of the same diameter DL as the fastening eyes, in which the tension rod 3.1.1 and 3.1.2 are articulated via eye bolts ABz. The additional bores ABV1 and ABV2 serve as locating bores for the bolts BzV1 and BzV2 of the prestressing device VSV shown in dashed lines. The pretensioner is temporarily used to preload and adjust the Zugstablänge and removed after use again. If you were to make the bias directly on the set screws SE, it would inevitably lead to a thread damage because of the invention very high biasing forces. The bias is therefore not on the set screws SE, but by changing the distance of the bolts BzV1 and BzV2. The bolt spacing BzVA is to do so with the help of a mechanism, not shown, hydraulic or similar. the biasing device VSV so far reduced until the required bias of the tension rod 3.1.1 and 3.1.2 is reached. Once the required preload force is achieved, the bolt spacing BzVA is fixed with the pretensioner. Since the adjusting screws SE are passed through the two holders H 'through through holes DB, the adjusting screws can be adjusted load and damage in this position. The adjusting screws are loaded with the preload force only when the bolts BzV1 and BzV2 are relieved. For this purpose, the mechanism or hydraulic of the biasing device is turned off. Due to the geometry and arrangement of the mounting holes ABV1 and ABV2, the mounting holes also act as relief holes for the fastening eyes and thus increase the fatigue strength of the holder. ABV1 or ABV2 have the same diameter DL as the fastening eyes and are attached to the respective attachment eye at a distance of at least 1.5 DL.
Fig. 1 1 zeigt schematisch die Laschen L1 bis Lx zur Verbindung mehrerer Zugstäbe 3.1.1 bis 3.m.n bzw. 4.1.1 bis 4.m.n zum Vorspannen der tragenden Elemente im Schnitt. Die Erläuterungen erfolgen beispielhaft anhand der zu verbindenden Zugstabelemente 4.1.1 und 4.1.2. Zur Verbindung kommen die beiden Laschen L1 und L2, die aus dem gleichen höchstfesten Werkstoff wie die Zugstabelemente bestehen, zum Einsatz. Die Laschen L1 bzw. L2 haben jeweils in etwa die gleiche Breite wie die Zugstabelemente 4.1.1 und 4.1.2 im Bereich der Befestigungsaugen, d. h. die Breite der Laschen beträgt jeweils mindestens den 3-fachen Durchmesser DL des Augbolzens ABz. Da pro Verbindung zwei Laschen verwendet werden, muss die Wandstärke w7 jeder Laschen mindestens die Hälfte der Wandstärke w6 der Zugstabelemente betragen. Die beiden Laschen L1 und L2 sind spiegelsymmetrisch zu den Zugstabelementen angebracht und können zusätzlich über die gestrichelt dargestellte Verbindung gekoppelt sein. Die Zugstabelemente 4.1.1 und 4.1.2 sind über die Augbolzen ABz in den beiden Laschen L1 und L2 gelagert. Eine seitli- che Sicherung der Laschen ergibt sich über die Bolzenköpfe, sowie über geeignete Bolzensicherungen BzS am freien Ende der Augbolzen ABz. Die Laschen L1 und L2 sind analog zu den Zugstabelementen mit Entlastungsbohrungen EB1 und EB2 ausgestattet, die zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit beitragen. Fig. 1 1 shows schematically the tabs L1 to Lx for connecting a plurality of tie rods 3.1.1 to 3.mn or 4.1.1 to 4.mn for biasing the supporting elements in section. The explanations are given by way of example with reference to the connecting rod elements 4.1.1 and 4.1.2 to be connected. To connect the two tabs L1 and L2, which consist of the same high-strength material as the Zugstabelemente used. The tabs L1 and L2 each have approximately the same width as the drawbar members 4.1.1 and 4.1.2 in the region of the fastening eyes, ie the width of the tabs is at least three times the diameter DL of the eyebolt ABz. Since two tabs are used per connection, the wall thickness w7 of each tab must be at least half the wall thickness w6 of the Zugstabelemente amount. The two tabs L1 and L2 are mounted mirror-symmetrically to the Zugstabelementen and may additionally be coupled via the connection shown in dashed lines. The tension rod 4.1.1 and 4.1.2 are mounted on the eyebolt ABz in the two tabs L1 and L2. A lateral securing of the straps results from the bolt heads, as well as via suitable bolt locks BzS at the free end of the eye bolts ABz. The tabs L1 and L2 are equipped with relief bores EB1 and EB2 similar to the drawbar elements, which contribute to increasing the fatigue strength.
Fig. 12 zeigt schematisch die Elemente B1 bis Bx zur beweglichen Befestigung eines Zugstabelements 3.1.1 an der tragenden Struktur bzw. am Fundament zum Vorspannen der tragenden Elemente. Lange schlanke Tragwerke, wie zum Beispiel Türme von Windenergieanlagen sind besonders schwingfreudig. In Folge der Schwingungen verformt sich deren Struktur. Die Verformungen sind dabei umso größer, je kleiner die Abspannwinkel α bzw. ß sind (vergleiche Fig. 1 .1 ). Bei schwingenden Strukturen mit kleinen Abspannwin- kein werden besondere Anforderungen an die Beweglichkeit der Zugstabelemente 3.1.1 bis 3.m.n bzw. 4.1.1 bis 4.m.n gestellt. Da die Zugstabelemente selbst starr sind und nicht auf Biegung belastet werden dürfen, muss die Beweglichkeit über spezielle Befestigungselemente gewährleistet sein. Bei tragenden Strukturen nach Fig. 1 .1 können Schwingungen in allen Richtungen der X-Y-Ebene auftreten. Die Befestigungspunkte B am Fundament bzw. an der tragenden Struktur müssen dementsprechend frei beweglich sein. Die Erläuterungen des Grundprinzips der Elemente zur beweglichen Befestigung von Zugstabelementen erfolgen am Beispiel der Befestigung B1 am Fundamentbefestigungspunkt B.  Fig. 12 shows schematically the elements B1 to Bx for the movable attachment of a Zugstabelements 3.1.1 on the supporting structure or on the foundation for biasing the supporting elements. Long slender structures, such as towers of wind turbines, are particularly swinging. As a result of the vibrations deforms their structure. The deformations are greater, the smaller the bracing angles α and β are (see FIG. 1 .1). In the case of oscillating structures with small guy winches, special demands are placed on the mobility of the drawbar elements 3.1.1 to 3.m.n or 4.1.1 to 4.m.n. Since the drawbars themselves are rigid and must not be subjected to bending, the mobility must be ensured by special fasteners. For load-bearing structures according to FIG. 1 .1, vibrations can occur in all directions of the X-Y plane. The attachment points B on the foundation or on the supporting structure must accordingly be freely movable. The explanation of the basic principle of the elements for the movable attachment of drawbar elements is given by the example of the attachment B1 at the foundation attachment point B.
Das erläuterte Befestigungsprinzip gilt analog für die Befestigung der Zugstabelemente an den speziellen Elementen zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente der tragenden Struktur 5.1 bis 5.2, sowie für die Befestigung von Spannseilen.  The described attachment principle applies analogously to the attachment of the drawbar elements to the special elements for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements of the supporting structure 5.1 to 5.2, as well as for the attachment of tensioning cables.
Anschlüsse zur Befestigung von Zugstabelementen oder Spannseilen entsprechend dem Stand der Technik sind nur in der Ebene senkrecht zur Bolzenachse beweglich. Winkelabweichungen von mehr als 0,5° zu dieser Ebene sind nicht zulässig. Durch die Schief- Stellung von mehr als 0,5° würden unzulässige Zwengungsspannungen in den Gabenköpfen und Anschlussblechen auftreten. Um die volle Beweglichkeit des abgebildeten Zugstabelements 3.1.1 nicht nur um die Bolzenachse, sondern in alle Richtungen der X-Y- Ebene zu ermöglichen, werden Anschlüsse nach dem kardanischen Prinzip benötigt. Die erfindungsgemäßen Elemente zur beweglichen Befestigung eines Zugstabelements 3.1.1 enthalten hierzu zwei senkrecht zueinander angeordnete versetzt angebrachte Bolzen. Der obere Bolzen ABz nimmt das Zugstabelement 3.1.1 gelenkig im Kardangelenk 10.4 auf und ermöglicht Drehbewegungen in der Y-Z-Ebene. Der untere Gelenkbolzen 10.5 nimmt das Kardangelenk 10.4 in der Anschlussplatte 10.6 auf und ermöglicht Drehbewegungen in der X-Z-Ebene. Gelenkige Anschlüsse dieser Art sind im Yachtbau unter der Bezeichnung Toggles bekannt. Connections for fastening of Zugstabelementen or tensioning cables according to the prior art are movable only in the plane perpendicular to the bolt axis. Angular deviations greater than 0.5 ° to this plane are not allowed. The skewed position of more than 0.5 ° would result in impermissible tensions in the gabenkopf and connecting plates. In order to enable the full mobility of the illustrated drawbar 3.1.1 not only about the pin axis, but in all directions of the XY plane, connections are required according to the gimbal principle. The elements according to the invention for the movable attachment of a drawbar element 3.1.1 for this purpose comprise two mutually perpendicular offset bolts. The upper pin ABz takes the tension rod 3.1.1 articulated in the universal joint 10.4 and allows rotational movements in the YZ plane. The lower hinge pin 10.5 accepts the universal joint 10.4 in the connection plate 10.6 and allows rotational movements in the XZ plane. Articulated connections of this type are known in yacht construction under the name Toggles.
Das kardanische Prinzip der Toggles wird bei abgespannten Yachtmasten zum Ausgleich windrichtungsabhängiger Mastverformungen sowie zur Kompensation von Fluchtungsfehlern in der Abspannung verwendet. Vorgespannte Bauweisen nach Anspruch 1 stellen ähnliche Anforderungen an die Beweglichkeit der Abspannung. Erfindungsgemäß wird bevorzugt unter kleinen Abspannwinkel α bzw. ß vorgespannt.  The cardanic principle of the toggles is used in guyed masts to compensate for wind direction-dependent mast deformations and to compensate for misalignment in the bracing. Prestressed constructions according to claim 1 make similar demands on the mobility of the bracing. According to the invention, α or β is preferably prestressed under small bracing angles.
Bei kleinen Abspannwinkeln sind nach Fig. 2 geringere Vorspannkräfte nötig, um die Be- lastung zugunsten der Ermüdungsfestigkeit in den Druckschwellbereich zu verlagern. Die Strukturverformungen und die Anforderungen an die Beweglichkeit der Zugstabbefestigungen nehmen allerdings zu. Um das Prinzip der Toggles für den allgemeinen Trag- werksbau im Sinne dieser Erfindung nutzbar zu machen, muss der Aufbau im Detail verbessert werden. Hauptschwachpunkt ist die Ermüdungsfestigkeit. Durch den Bolzenab- stand BzA wird das Kardangelenk 10.4 bei seitlicher Auslenkung £1 des Zugstabelements 3.1.1 auf Biegung belastet. Die Flansche 10.1 und 10.2 werden durch das Abstandsmaß BzH ebenfalls auf Biegung belastet. Bei schwingender Beanspruchung besteht die Gefahr von Ermüdungsbrüchen, insbesondere im Übergangsbereich der Flansche 10.1 und 10.2 in die Anschlussplatte 10.6. Das Kardangelenk der verbesserten Aus- führung 10.4 besteht aus der gleichen höchstfesten Werkstoffgüte wie das Zugstabelement 3.1.1 . Dicke und Breite des Kardangelenks betragen mindestens den 3-fachen Bolzendurchmesser DL. Der Bohrungs- bzw. Bolzenabstand BzA beträgt mindestens das 3- fache und maximal das 4-fache des Bolzendurchmessers DL. Der Bohrungsabstand von der Ober- und Unterkante des Kardangelenks beträgt mindestens das 2-fache des Boh- rungsdurchmessers DL. Die untere Bohrung wird beidseitig von umlaufenden Schultern 10.4.2 umgeben, um den direkten Kontakt des Kardangelenks mit den angrenzenden Flanschen 10.1 und 10.2 zu vermeiden. Die Bohrungen für den Bolzen 10.5 sind in einer besonders bevorzugten Ausführung mit einer entsprechenden Verschleißschutzbeschich- tung VS ausgestattet. Aufgrund der kompakten Abmessungen des Kardangelenks, kom- men verschiedene Verschleißschutzmaterialien und Verfahren in Betracht. Beispiele sind das Plasmaspritzen keramischer Beschichtungen, das Nitrieren der Oberflächen etc. Zur Minimierung der Biegemomente auf die Flansche 10.1 und 10.2 wird eine konstruktive Ausführung mit möglichst großer Stützbasis SBY bevorzugt. Zur Vermeidung von Ermüdungsrissen richtet sich die erforderliche Breite der Stützbasis SBY am Übergang der Flansche zur Anschlussplatte 10.6 nach der maximal zu erwartenden Auslenkung £1 der Zugstabelemente. Damit die Flansche 10.1 und 10.2 von einwirkenden Biegemomenten entlastet werden, muss die Wirkungslinie der Kraft F, welche das Zugstabelement 3.1.1 über den Augbolzen ABz überträgt, innerhalb der Fußpunkte FP liegen. Die Stützbasis SBY muss folglich mindestens so groß sein, wie der Abstand der Schnittpunkte, den die beiden Wirklinien der Kraft F mit der Oberkante der Anschlussplatte 10.6 bilden. Die beiden Flansche 10.1 und 10.2 sind im Bereich der Fußpunkte FP zur Anschlussplatte 10.6 mit nicht bezeichneten Radien ausgestattet. Über seitliche Stützen 10.3 erfolgt eine zusätzliche Stabilisierung. Der Abstand der Aufnahme für den Gelenkbolzen 10.5 von der Oberkante der Flansche 10.1 und 10.2 beträgt mindestens das 2-fache des Durchmessers DL. Zur Erreichung einer möglichst optimalen Kerbklasse ist die Anschlussplatte 10.6 mit den Flanschen 10.1 und 10.2, sowie mit den Stützen 10.3 nicht geschweißt. Konstruk- tionen aus Stahlguß oder gefräste Ausführungen aus höchstfesten Stahlgüten werden bevorzugt. Die Anschlussplatte 10.6 wird über Schrauben SR am Fundament bzw. an der tragenden Struktur befestigt. In the case of small bracing angles, lower prestressing forces are required according to FIG. 2 in order to shift the load in favor of the fatigue strength into the pressure threshold range. However, the structural deformations and the requirements for the mobility of the tension rod fastenings are increasing. In order to make use of the principle of toggles for general truss construction in the context of this invention, the structure must be improved in detail. The main weak point is the fatigue strength. Due to the bolt spacing BzA, the universal joint 10.4 is subjected to bending in the case of lateral deflection 1 1 of the tension rod element 3.1.1. The flanges 10.1 and 10.2 are also loaded by the distance measure BzH to bending. In the case of oscillating stress there is a risk of fatigue fractures, in particular in the transition region of the flanges 10.1 and 10.2 in the connection plate 10.6. The universal joint of the improved version 10.4 consists of the same high-strength material quality as the tension rod 3.1.1. Thickness and width of the universal joint are at least 3 times the bolt diameter DL. The bore or bolt spacing BzA is at least 3 times and at most 4 times the bolt diameter DL. The bore distance from the top and bottom of the universal joint is at least twice the bore diameter DL. The lower hole is surrounded on both sides by circumferential shoulders 10.4.2 to avoid direct contact of the universal joint with the adjacent flanges 10.1 and 10.2. The holes for the bolt 10.5 are equipped in a particularly preferred embodiment with a corresponding wear protection coating VS. Due to the compact dimensions of the cardan joint, various wear protection materials and processes are considered. Examples are the plasma spraying of ceramic coatings, the nitriding of the surfaces, etc. To minimize the bending moments on the flanges 10.1 and 10.2, a structural design with the largest possible support base SBY is preferred. To avoid fatigue cracks, the required width of the support base SBY at the transition of the flanges to the connection plate 10.6 depends on the maximum expected deflection £ 1 of the drawbar elements. So that the flanges 10.1 and 10.2 are relieved of acting bending moments, the line of action of the force F, which the tension rod 3.1.1 transmits via the eye bolt ABz, lie within the foot points FP. The support base SBY must therefore be at least as large as the distance of the intersection points, which form the two lines of action of the force F with the upper edge of the connection plate 10.6. The two flanges 10.1 and 10.2 are equipped in the area of the foot points FP to the connection plate 10.6 with non-designated radii. Via lateral supports 10.3 there is an additional stabilization. The distance of the receptacle for the hinge pin 10.5 from the upper edge of the flanges 10.1 and 10.2 is at least twice the diameter DL. To achieve the best possible notch class, the connection plate 10.6 with the flanges 10.1 and 10.2, and with the supports 10.3 is not welded. Structures made of cast steel or milled versions made of high-strength steel grades are preferred. The connection plate 10.6 is fastened by means of screws SR to the foundation or to the supporting structure.
Fig. 12.1 zeigt schematisch die Elemente zur beweglichen Befestigung eines Zugstabelements nach Fig. 12 in einer geschnittenen Seitenansicht. Wie man der Darstellung entnimmt, ist das Kardangelenk 10.4 zur Aufnahme des Zugstabelements 3.1.1 mit einem Schlitz 10.4.1 der Breite DL bzw. mindestens w6 versehen. Der Schlitz ist mindestens so groß, dass sich das Zugstabelement mit der Geometrie nach Fig. 9 frei bewegen kann und ist zum unteren Ende hin abgerundet. Die Gesamtbreite des Kardangelenks einschließlich des Schlitzes beträgt mindestens das 3-fache des Bohrungsdurchmessers DL. In Kombination mit der beschriebenen Geometrie des Kardangelenks wirkt der Schlitz als Entlastungskerbe und trägt zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit im Bereich EM an der Bohrung des unteren Gelenkbolzens 10.5 bei. Die Breite der Stützbasis SBX richtet sich, analog zu den Ausführungen in Fig. 12, nach der maximal zu erwartenden Auslenkung £2 des Zugstabelements 3.1.1 in der X-Z-Ebene. Der dargestellte Flansch 10.1 muss demzu- folge breiter sein als der Abstand der Schnittpunkte, den die Wirklinien der Kraft F mit der Oberkante der Anschlussplatte 10.6 bilden.  Fig. 12.1 shows schematically the elements for the movable attachment of a drawbar member according to Fig. 12 in a sectional side view. As can be seen from the illustration, the universal joint 10.4 for receiving the drawbar 3.1.1 is provided with a slot 10.4.1 of the width DL or at least w6. The slot is at least so large that the Zugstabelement can move freely with the geometry of FIG. 9 and is rounded towards the lower end. The total width of the universal joint including the slot is at least 3 times the bore diameter DL. In combination with the described geometry of the universal joint, the slot acts as a relief notch and contributes to increasing the fatigue strength in the area EM at the bore of the lower hinge pin 10.5. The width of the support base SBX depends, analogously to the embodiments in FIG. 12, on the maximum expected deflection 2 2 of the drawbar element 3.1.1 in the X-Z plane. The illustrated flange 10.1 must consequently be wider than the distance of the intersections formed by the lines of action of the force F with the upper edge of the connecting plate 10.6.
Fig. 13 zeigt schematisch die Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente am Beispiel der tragenden Struktur nach Fig. 1 .1 mit speziellen Elementen. Die Erläuterung der Kraftübertragung erfolgt beispielhaft anhand der oberen Abspannebene aus Fig. 1 .1 , die mit der Vorspannkraft Fvo vorgespannt ist. Die Zugstabelemente, hier beispielhaft dargestellt ist das Zugstabelement 4.m.n, die entlang des Umfangs der tragenden Struktur angeordnet sind, sind mit der Vorspannkraft Fvo auf Zug vorgespannt. Um das tragenden Element 2.n, sowie die darunter liegenden tragenden Elemente in den Druckschwellbereich vorzuspannen, muss die vertikale Komponente der Vorspannkraft Fvoz auf das tragende Element 2.n übertragen werden. In der Figur ist die Kraftübertragung für einen Abspannwinkel α von 0° dargestellt. Dieser Sonderfall ermöglicht eine Unterbringung der Zugstabelemente 4.1.1 bis 4.m.n im Inneren der tragenden Struktur. Dies er- möglicht eine platzsparende Anordnung und schützt die Zugstabelemente vor Korrosionseinflüssen. Sofern die tragende Struktur innen begehbar ist, ist eine einfache Kontrolle und Wartung möglich. Fig. 13 shows schematically the transmission of the biasing force to the supporting elements using the example of the supporting structure according to Fig. 1 .1 with special elements. The explanation of the power transmission takes place by way of example with reference to the upper Abgespangebene of Fig. 1 .1, which is biased by the biasing force Fvo. The drawbar elements, shown here by way of example, the drawbar 4.mn, which are arranged along the circumference of the supporting structure are biased to the biasing force Fvo to train. In order to bias the supporting element 2.n as well as the underlying supporting elements into the pressure threshold area, the vertical component of the prestressing force Fvoz must be transmitted to the supporting element 2.n. In the figure, the power transmission for a Entspannwinkel α of 0 ° is shown. This special case allows the drawbar elements 4.1.1 to 4.mn to be accommodated inside the load-bearing structure. This allows a space-saving arrangement and protects the drawbar elements from corrosion. If the load-bearing structure is accessible on the inside, easy control and maintenance is possible.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass es sich um eine röhrenförmige Trag- werkstruktur handelt. Das Grundprinzip der Kraftübertragung lässt sich auf beliebige andere Querschnitte übertragen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die Übertragung der Vorspannkraft möglichst ohne Biegemomente und ohne kerbkritische Details, welche die Ermüdungsfestigkeit der tragenden Elemente 2.m bzw. 2.n beeinträchtigen würden, erfolgt. Würde man beispielsweise Konsolen an die tragenden Elemente an- schweißen um die Zugstabelemente daran zu befestigen, würde sich der positive Effekt aus der Vorspannung in den Druckschwellbereich um 30% reduzieren.  In the following, it is assumed that this is a tubular support structure. The basic principle of power transmission can be transferred to any other cross sections. It is important in this context that the transfer of the biasing force possible without bending moments and without notch critical details that would affect the fatigue strength of the supporting elements 2.m or 2.n, takes place. If, for example, welding consoles to the load-bearing elements in order to fasten the drawbar elements, the positive effect from the pre-load in the pressure threshold range would be reduced by 30%.
Die Kerbklasse der tragenden Struktur würde sich durch die Schweißnähte deutlich verschlechtern und der Gewinn an Ermüdungsfestigkeit bei höchstfesten Werkstoffgüte in Höhe von mindestens 20% ginge ebenfalls verloren.  The notch class of the load-bearing structure would be significantly worsened by the welds and the gain in fatigue strength at least 20% of the highest-grade material quality would also be lost.
Die Grundidee der Verwendung spezieller Elemente 5.1 bis 5.2 zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente ist, den überwiegenden Teil der tragenden Struktur 1 von ermüdungskritischen Details zu befreien. Merkmale, die die Ermüdungsfestigkeit beeinträchtigen, wie zum Beispiel Schweißnähte, werden in separate Bauteile verlagert. In diesem Fall sind dies die speziellen Elemente 5.1 bis 5.2. Durch die Verlagerung ist nur ein kleiner Teil der gesamten Stahlmasse der tragenden Struktur von einer reduzierten Ermüdungsfestigkeit betroffen. Dies trägt zur Reduzierung des Stahlverbrauchs bei. Die in der Figur dargestellte Ausführung ermöglicht eine nahezu biegemomentfreie und ermüdungsarme Kraftübertragung auf die tragenden Elemente. An den tragenden Elementen 2.n und 2.m sind keine Schweißnähte notwendig. Das hier dargestellte spezielle Element 5.2 zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente ist nach dem Prinzip einer steifen Platte aufgebaut. Die steife Platte liegt ringsum entlang des Umfangs der tragenden Struktur über einen äußeren Ring Ria auf den tragenden Elementen auf. The basic idea of using special elements 5.1 to 5.2 for transmitting the prestressing force to the load-bearing elements is to relieve the majority of the supporting structure 1 of fatigue-critical details. Features that affect fatigue strength, such as welds, are shifted to separate components. In this case these are the special elements 5.1 to 5.2. Due to the displacement only a small part of the total steel mass of the supporting structure is affected by a reduced fatigue strength. This contributes to the reduction of steel consumption. The embodiment shown in the figure allows a virtually bending moment-free and fatigue power transmission to the supporting elements. At the supporting elements 2.n and 2.m no welds are necessary. The illustrated here special element 5.2 for transmitting the biasing force to the supporting elements is constructed on the principle of a rigid plate. The rigid plate rests all around along the circumference of the supporting structure via an outer ring Ria on the supporting elements.
Die Kontur der steifen Platte ist jeweils an die Kontur der tragenden Elemente angepasst und kann rund, polygonförmig, rechteckig o.ä. ausgebildet sein. Die ringförmigen Elemen- te werden ggf. durch konturangepasste Formelemente ersetzt.  The contour of the rigid plate is in each case adapted to the contour of the load-bearing elements and can be round, polygonal, rectangular or similar. be educated. If necessary, the ring-shaped elements are replaced by contour-adapted form elements.
Entlang des gesamten Umfangs der steifen Platte sind Zugstabelemente 4.1. n bis 4.m.n befestigt, um die tragende Struktur ringsum gleichmäßig vorzuspannen. Die dargestellte Figur zeigt einen Ausschnitt mit dem Zugstabelement 4.m.n. In Folge des rotationssymmetrischen Aufbaus wirkt die vertikale Komponente der Vorspannkraft Fvoz nicht nur auf das hier dargestellte tragende Element 2.n, sondern über den umlaufenden äußeren Ring Ria auch auf die hier nicht dargestellten tragenden Elemente der gegenüber liegenden Seite des Tragwerks. Damit sich der äußere Ring Ria nicht in Folge des Biegemoments, welches das Zugstabelement 4.m.n über den Hebelarm HA erzeugt in sich verdreht, ist der äußere Ring Ria über äußere Verstärkungsbleche VBa ausgesteift. Die vertikale Komponente der Vorspannkraft Fvoz wirkt genau senkrecht auf die darunter befindlichen tragenden Elemente. Erst die steife Ausführung, sowie die allseitige Abstützung dieser Plattenkonstruktion ermöglicht eine nahezu biegemomentfreie Kraftübertragung auf die tragenden Elemente. Die Vermeidung von Biegemomenten ist notwendig, da die Schnittstelle zwischen den tragenden Elementen 2.n, 2.m und Ria analog zu den Steckverbindungselementen nach Fig. 7 lediglich gesteckt ist. Die Hebelwirkung von Biegemomenten hätte zur Folge, dass die Schnittstelle auseinanderklafft. Dies ist nicht zulässig. Der äußere Ring Ria hat eine Doppelfunktion. Es wird eine ermüdungsarme Steckverbindung zwischen den tragenden Elementen 2.n und 2.m hergestellt und die darunter liegende Struktur gleichzeitig vorgespannt. Das darüber liegende tragende Element 2.m kann über eine weitere Abspannebene, die in Fig. 1 .1 nicht dargestellt ist, in der gleichen Weise vorge- spannt werden. Das Element 5.2 zur Übertragung der Vorspannkraft kann auch, anders als hier abgebildet, den oberen Abschluss der tragenden Struktur bilden. Die Funktion der Begrenzungsbleche aus Fig. 7 ist beim Element 5.2 über eine Zentrierschräge ZS in den äußeren Verstärkungsblechen VBa realisiert. Die äußeren Verstärkungsbleche VBa, an denen die Zugstabelemente 4.1. n bis 4.m.n beweglich befestigt sind, sind mit dem äuße- ren Ring Ria fest verbunden. Die Zugstabelemente sind in den äußeren Verstärkungsblechen VBa entweder direkt über Augbolzen oder über die Kardangelenke zur beweglichen Befestigung nach Fig. 12 gelagert. In dieser Figur wird davon ausgegangen, dass sich die kardanische Lagerung nach Fig. 12 auf der Fundamentseite befindet. Im Normalfall reicht es aus, dass nur ein Zugstabende kardanisch gelagert ist. Am gegenüber liegenden Zug- stabende reicht eine einfache Bolzenlagerung aus. Damit der Augbolzen ABz nicht einseitig belastet wird, werden die Zugstabelemente zwischen jeweils zwei äußeren Verstärkungsblechen VBa gabelförmig gelagert. Das vordere Verstärkungsblech VBa, sowie der Augbolzen ABz sind hier geschnitten dargestellt. Die Anordnung der Verstärkungsbleche VBa und VBi richtet sich nach der Querschnittsform der Tragwerkstruktur. Bei röhrenför- migen Tragwerkstrukturen sind die Verstärkungsbleche VBa und VBi in einer besonders bevorzugten Ausführung nach Fig. 13.1 speichenförmig zum Zentrum angeordnet. Dem erfahrenden Tragwerkplaner wird es keine Schwierigkeiten bereiten die Grundidee der speichenförmigen Anordnung auf andere nicht röhrenförmige Tragwerkstrukturen zu übertragen. Da für eine gleichmäßige Vorspannung in gleichmäßigen Abständen mehrere Zugstabelemente 4.1. n bis 4.m.n benötigt werden, ist für deren Befestigung eine entsprechende Anzahl von Versteifungsblechen VBa erforderlich. Aus Platz- und Kostengründen wäre es nicht zielführend alle Verstärkungsbleche VBa bis zum Zentrum der Plattenkonstruktion durchgehen zu lassen. Erfindungsgemäß erstreckt sich der überwiegende Anteil der Verstärkungsbleche VBa zwischen dem äußeren Ring Ria und dem inneren Ring Rli. Die hohe Anzahl der Verstärkungsbleche, entsprechend der Anzahl der Zugstabelemente 4.1. n bis 4.m.n ist auf den äußeren Teil des plattenförmigen Elements begrenzt. Zum Zentrum hin richtet sich die Anzahl der inneren Verstärkungsbleche VBi nach den Steifig- keitsanforderungen der Konstruktion. Es wird als nur ein Teil der äußeren Verstärkungsbleche VBa speichenförmig zum Zentrum des Elements 5.2 geführt. Die Verstärkungsbleche VBi und VBa sind mit dem inneren Ring Rli fest verbunden. Zusätzlich ist auf der Oberseite der Verstärkungsbleche VBi eine Platte PL angebracht, die mit dem inneren Ring Rli und den inneren Verstärkungsblechen VBi fest verbunden ist. Die Vorspannkraft Fvoz stützt sich über die äußeren und inneren Verstärkungsbleche VBa und VBi auf der hier nicht dargestellten gegenüber liegenden Seite auf den tragenden Elementen der tragenden Struktur zusätzlich ab. Along the entire circumference of the rigid plate are Zugstabelemente 4.1. 4.mn fastened to evenly bias the supporting structure round. The figure shown shows a section with the Zugstabelement 4.mn As a result of the rotationally symmetrical structure, the vertical component of the biasing force Fvoz acts not only on the supporting element shown here 2.n, but on the circumferential outer ring Ria also on the supporting, not shown here Elements of the opposite Side of the structure. To prevent the outer ring Ria from twisting as a result of the bending moment generated by the tension rod element 4.mn via the lever arm HA, the outer ring Ria is stiffened by outer reinforcement plates VBa. The vertical component of the preload force Fvoz acts exactly perpendicular to the underlying load-bearing elements. Only the rigid design, as well as the all-round support of this plate construction allows almost bending moment-free power transmission to the supporting elements. The avoidance of bending moments is necessary because the interface between the supporting elements 2.n, 2.m and Ria is merely plugged analogous to the connector elements of FIG. 7. The leverage effect of bending moments would cause the interface to split. This is not allowed. The outer ring Ria has a double function. It creates a fatigue-free connector between the supporting elements 2.n and 2.m and biased the underlying structure at the same time. The overlying supporting element 2.m can be prestressed in the same way via a further clamping plane, which is not shown in FIG. The element 5.2 for transmitting the biasing force can also, unlike the one shown here, form the upper end of the supporting structure. The function of the boundary plates from FIG. 7 is realized in the element 5.2 via a centering bevel ZS in the outer reinforcing plates VBa. The outer reinforcing plates VBa, where the Zugstabelemente 4.1. n are movably attached to 4.mn, are firmly connected to the outer ring Ria. The tension bar elements are mounted in the outer reinforcement plates VBa either directly via eye bolts or via the cardan joints for the movable attachment according to FIG. In this figure, it is assumed that the cardanic bearing of Fig. 12 is located on the foundation side. Normally, it is sufficient that only one drawbar end is gimbaled. At the opposite end of the rod, a simple pin bearing suffices. So that the eye bolt ABz is not loaded on one side, the tension rod elements between two outer reinforcing plates VBa are forked. The front reinforcing plate VBa, and the eye bolt ABz are shown here cut. The arrangement of the reinforcing plates VBa and VBi depends on the cross-sectional shape of the supporting structure. In the case of tubular structural structures, the reinforcing plates VBa and VBi in a particularly preferred embodiment according to FIG. 13.1 are arranged in the shape of a spoke to the center. The experienced structural engineer will have no difficulty transferring the basic idea of the spoke-like arrangement to other non-tubular structural structures. Since for equal preload at regular intervals several Zugstabelemente 4.1. n are required to 4.mn, a corresponding number of stiffening plates VBa is required for their attachment. For space and cost reasons, it would not be expedient to let all reinforcing plates VBa go through to the center of the plate construction. According to the invention, the vast majority extends the reinforcing sheets VBa between the outer ring Ria and the inner ring Rli. The high number of reinforcing plates, corresponding to the number of drawbar elements 4.1. n to 4.mn is limited to the outer part of the plate-shaped element. Toward the center, the number of inner reinforcement plates VBi depends on the rigidity requirements of the construction. It is guided as a part of the outer reinforcing plates VBa spoke-shaped to the center of the element 5.2. The reinforcing plates VBi and VBa are fixedly connected to the inner ring Rli. In addition, on the upper surface of the reinforcing plates VBi, a plate PL is fixedly connected to the inner ring Rli and the inner reinforcing plates VBi. The biasing force Fvoz is additionally supported on the supporting elements of the supporting structure via the outer and inner reinforcing plates VBa and VBi on the opposite side, not shown here.
Stark vereinfacht erfolgt die Übertragung der Vorspannkraft nach dem Prinzip eines 2- fach gelagerten Biegebalkens, wenn man nur das dargestellte Zugstabelement 4.n.m betrachtet und die übrigen Zugstabelemente gedanklich ausblendet.  To simplify matters, the transfer of the prestressing force takes place according to the principle of a 2-fold cantilever beam, if only the drawstring element 4.n.m shown is considered, and the other tension rod elements are mentally blanked out.
Diese Vereinfachung soll zum besseren Verständnis beitragen. Die tatsächlichen Verhältnisse sind natürlich komplexer.  This simplification should contribute to a better understanding. The actual conditions are of course more complex.
Fig. 13.1 zeigt schematisch den speichenförmigen Aufbau der speziellen Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente nach Fig. 13 in einer ge- schnittenen Draufsicht. Wie man der Darstellung entnimmt, befindet sich im Zentrum des Elementes 5.2 ein weiterer Ring Rlz, an dem die inneren Verstärkungsbleche VBi befestigt sind. Ohne diesen zentralen Ring käme es im Bereich des Zentrums zu einer Anhäufung der inneren Verstärkungsbleche. Die Zugänglichkeit beim Schweißen wäre problematisch. Ein Teil der speichenförmig angeordneten Verstärkungsbleche ist durch die auf- geschweißte Platte PL abgedeckt. Es ist nur ein Teilabschnitt der Platte PL dargestellt. Auf die Abbildung der Zugstabelemente, die zwischen jeweils zwei benachbarten Verstärkungsblechen VBa mit Augbolzen eingehängt sind, wurde hier verzichtet. Man erkennt aber, dass der Bereich der Zugstabanbindung nicht durch die Platte PL verdeckt ist. Dies erleichtert die Zugänglichkeit beim Vorspannen und bei Kontrollen. Die Platte PL kann dabei zur Begehung genutzt werden.  FIG. 13.1 schematically shows the spoke-shaped construction of the special elements for transmitting the pretensioning force to the load-bearing elements according to FIG. 13 in a sectional plan view. As can be seen from the illustration, in the center of the element 5.2 is another ring Rlz, to which the inner reinforcing plates VBi are attached. Without this central ring, an accumulation of the inner reinforcing plates would occur in the region of the center. The accessibility during welding would be problematic. A part of the spoke-shaped reinforcing plates is covered by the welded-on plate PL. Only a partial section of the plate PL is shown. On the picture of the Zugstabelemente, which are mounted between each two adjacent reinforcing plates VBa with eye bolts, was omitted here. It can be seen, however, that the area of the tie rod connection is not covered by the plate PL. This facilitates accessibility during preloading and checks. The plate PL can be used for the occasion.
Fig. 13.2 zeigt schematisch eine modifizierte Ausführung der Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente für Abspannwinkel > 0°. Die Zugstabelemente 4.1. n bis 4.m.n sind hierbei, entsprechend Fig. 1 .1 , auf der Außenseite der tragenden Struktur angeordnet. Die Vorspannkraft der Zugstäbe wirkt, wie dargestellt, auf der Außenseite der tragenden Struktur 1 unter dem Winkel α schräg nach unten. Die Vorspannkraft Fvo lässt sich nach dem Krafteckprinzip in die horizontal wirkende Kraftkom- ponente Fvox und in die vertikale Kraftkomponente Fvoz zerlegen. Zur Übertragung dieser Kraftkomponenten auf die tragenden Elemente 2.1 bis 2.n der tragenden Struktur sind die Zugstabelemente mit Augbolzen gabelförmig in Haltern HZ gelagert. Die Halter HZ sind im äußeren Ring Ria des Elements 5.2 fest integriert. Die Funktion der Begren- zungsbleche aus Fig. 7 ist als ebenfalls in den äußeren Ring Ria fest integriert. Die horizontale Kraftkomponente Fvox stützt sich über die zapfenförmigen Ausprägungen ZA des Rings Ria auf der Innenseite der tragenden Elemente 2.n und 2.m ab und stabilisiert die tragende Struktur in seitlicher Richtung. Die vertikale Kraftkomponente der Vorspannkraft Fvoz wird analog zu Fig. 13 auf das tragende Element 2.n genau senkrecht übertragen. Die Schnittstellen zwischen den tragenden Elementen 2.n, 2.m und dem äußeren Ring Ria sind als Steckverbindung ausgeführt. Es wird auf die Erläuterung in Fig. 7 verwiesen. Der innere Ring Rli wird bei dieser Ausführung nicht benötigt. Die inneren Verstärkungsbleche VBi erstrecken sich speichenförmig zwischen dem äußeren Ring Ria und einem in Fig. 13.1 dargestellten zentral angeordneten Ring Rlz. Die Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente der fachwerkartigen Struktur nach Fig. 1 .2 erfolgt nach dem gleichen Prinzip. Die entsprechenden Elemente 5.1 ' bis 5.2' sind nur entsprechend kleiner und können daher zum Beispiel aus Stahlguss gefertigt sein. Der grundsätzliche Aufbau entspricht den Steckverbindungselementen nach Fig. 7.2. Auf eine gesonderte Darstellung wird deshalb verzichtet. Fig. 13.2 shows schematically a modified embodiment of the elements for transmitting the biasing force to the supporting elements for bracing angle> 0 °. The drawbar elements 4.1. n to 4.mn are here, according to FIG. 1 .1, arranged on the outside of the supporting structure. The biasing force of the tension rods acts, as shown, on the outside of the supporting structure 1 at an angle α obliquely downwards. The preload force Fvo can be adjusted according to the force-corner principle into the horizontally acting force com- component Fvox and decompose it into the vertical force component Fvoz. To transfer these force components to the supporting elements 2.1 to 2.n of the supporting structure, the drawbar elements are mounted with eyebolts forked in holders HZ. The holders HZ are firmly integrated in the outer ring Ria of the element 5.2. The function of the boundary plates of FIG. 7 is also firmly integrated into the outer ring Ria. The horizontal force component Fvox is supported on the pin-shaped forms ZA of the ring Ria on the inside of the supporting elements 2.n and 2.m and stabilizes the supporting structure in the lateral direction. The vertical force component of the preload force Fvoz is analogously transmitted to Fig. 13 on the supporting element 2.n exactly vertical. The interfaces between the supporting elements 2.n, 2.m and the outer ring Ria are designed as a plug connection. Reference is made to the explanation in FIG. 7. The inner ring Rli is not needed in this version. The inner reinforcing plates VBi extend in a spoke shape between the outer ring Ria and a centrally arranged ring Rlz shown in FIG. 13.1. The transfer of the biasing force to the load-bearing elements of the truss-like structure according to FIG. 1 .2 takes place according to the same principle. The corresponding elements 5.1 ' to 5.2 ' are only correspondingly smaller and can therefore be made, for example, from cast steel. The basic structure corresponds to the connector elements of FIG. 7.2. A separate presentation is therefore omitted.
Fig. 14 zeigt schematisch die Anforderungen und das grundlegende Verfahrensprinzip zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit parallelen oder konisch verlaufenden Rippen, sowie der U-förmigen Schalentragelemente mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt nach den Figuren 4 und 5. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Bauteile mit profilierten Querschnitten im Walzverfahren herge- stellt werden können. Ferner ist bekannt, dass durch Warmwalzen bei hohen Temperaturen, oberhalb der Rekristallisationstemperatur, deutlich geringere Umformkräfte notwendig sind. Es lassen sich sehr hohe Wandstärken und Stichmaße verarbeiten. Fig. 14 shows schematically the requirements and the basic process principle for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, and the U-shaped shell support elements with constant or variable cross-section according to Figures 4 and 5. From the prior art It is known that components with profiled cross sections can be produced by rolling. Furthermore, it is known that significantly lower forming forces are necessary by hot rolling at high temperatures, above the recrystallization temperature. It can process very high wall thicknesses and pitches.
Während im Bereich dünner Bleche inzwischen Verfahren zur Herstellung verzweigter Strukturen mit Rippen, sowie von Profilen mit veränderlichen Querschnitten zur Verfügung stehen, fehlen für schwere Profile mit großen Wandstärken noch entsprechende Verfahren.  While in the field of thin sheets methods for producing branched structures with ribs, as well as profiles with variable cross-sections are now available, for heavy profiles with large wall thicknesses still appropriate procedures.
Der Stand der Technik zur Profilierung dünner Bleche geht u.a. aus den Patentschriften DE10039768A1 , DE10305542A1 , DE10322752A1 , DE1001 1755A1 und DE10039768A1 hervor. Ausgangsmaterial ist ein ebenes Blech, welches in vorgelagerten Prozessen im Stahlwerk erzeugt wird. Die eigentliche Profilierung erfolgt in einem zweiten, prozesstechnisch getrennten Schritt. Da die Profilierung im kalten Zustand erfolgt und demzufolge sehr hohe Umformkräfte auftreten, sind die sogenannten Spaltwalz- und Spaltbiegever- fahren auf den Dünnblechbereich beschränkt. Die verarbeitbaren Wandstärken liegen bei wenigen Millimetern, vorzugsweise unter 5mm. Die Grenze liegt bei etwa 10mm. Grund für die hohen Umformkräfte ist die erforderliche Plastifizierung des Werkstoffs. Um den Werkstoff kalt zu verformen, muss die werkstoffspezifische Fließgrenze überschritten werden. Die dazu erforderlichen hohen Spannungen werden beim Spaltwalzen über seitliche Walzen und Hilfswalzen erzeugt. In der Spaltzone kommt es lokal zum hydrostatischen Fließen und es bildet sich eine Verzweigung. The state of the art for profiling thin sheets can be found, inter alia, in the patent specifications DE10039768A1, DE10305542A1, DE10322752A1, DE1001 1755A1 and DE10039768A1. Starting material is a flat sheet, which is produced in upstream processes in the steelworks. The actual profiling takes place in a second, process-technically separate step. Since the profiling takes place in the cold state and consequently very high forming forces occur, the so-called gap-rolling and gap-bending limited to the thin sheet metal area. The workable wall thicknesses are a few millimeters, preferably less than 5mm. The limit is about 10mm. The reason for the high forming forces is the required plasticization of the material. To cold-form the material, the material-specific yield point must be exceeded. The high voltages required for this purpose are generated during gap rolling via lateral rolls and auxiliary rolls. In the splitting zone, hydrostatic flow occurs locally and a branching forms.
Durch die Nutzung des hydrostatischen Fließprinzips bei der Herstellung von Verzweigungen verändert sich das Gefüge, d. h. die Festigkeits- und Zähigkeitsverteilung sind im verzweigten Bauteil nicht konstant. Wandstärken- und Spannungsverteilung sind, bedingt durch den Spaltprozess, ebenfalls nicht konstant.  By using the hydrostatic flow principle in the production of branches changes the structure, d. H. the strength and toughness distribution are not constant in the branched component. Wall thickness and stress distribution are also not constant due to the splitting process.
Die ungleichmäßige Wandstärkenverteilung beim Spaltwalzen und die dadurch verursachte lokale Schwächung und Kerbwirkung im Blech gehen aus der DE10322752A1 hervor. In Figur 9 ist der geschwächte Blechbereich mit 1 d bezeichnet.  The uneven wall thickness distribution during gap rolling and the local weakening and notch effect in the sheet metal caused thereby are evident from DE10322752A1. In FIG. 9, the weakened sheet metal area is denoted by 1 d.
Jedes Bauteil hat, abhängig von der Prozessführung, individuelle Eigenschaften und Eigenschaftsverteilungen. Dies kann im Einzelfall erwünscht sein, erscheint aber im Hinblick auf eine Normung in technischen Regelwerken schwierig. Selbst wenn eine Zulassung im Einzelfall erfolgen würde, wären die durchzuführenden Tragwerkberechnungen in jedem Falle sehr komplex und aufwändig. Each component has, depending on the process control, individual properties and property distributions. This may be desirable in individual cases, but appears to be difficult in terms of standardization in technical regulations. Even if approval were given on a case-by-case basis, the structural calculations to be carried out would in any case be very complex and expensive.
Erfindungsgemäße Aufgabe ist, Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung dickwandiger tragender Elemente mit integrierten Rippen sowie konstanten und veränderlichen Querschnitten bereitzustellen. Die hergestellten tragenden Elemente sollen besonders steif, homogen, ermüdungsfest und kostengünstig sein. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das nachfolgend beschriebene Direktwalzverfahren gelöst. Beim Direktwalz- verfahren werden die tragenden Elemente erfindungsgemäß direkt aus Brammen oberhalb der Rekristallisationstemperatur gewalzt und entsprechend der Konturanforderungen profiliert. Der Zwischenschritt der Herstellung ebener Ausgangsbleche, der beim Spaltwalzen bzw. Spaltbiegen erforderlich ist, entfällt. Das Direktwalzverfahren ist wegen der erforderlichen hohen Prozesstemperaturen ein Verfahren für den Einsatz im Stahlwerk. Der Werkstoff wird, anders als beim Spaltwalzverfahren, beim dem die Plastifizierung im kalten Zustand über erzwungenes hydrostatisches Fließen erfolgt, hauptsächlich über die hohen Temperaturen plastifiziert. Durch die hohen Temperaturen wird die Fließgrenze stark herabgesetzt und die Umformung großer Wandstärken deutlich über 10 mm ermöglicht. Ungleichmäßige Wandstärken, die zu einer lokalen Schwächung des Blechs führen, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermeiden. Der durchgängige Pro- zess ermöglicht eine energieeffiziente und kostengünstige Herstellung, da der Stahl nur einmal aufgeheizt und direkt zum Endprodukt weiterverarbeitet wird. Gegenstand dieser Erfindung ist das Direktwalzen neuer Profilgeometrien mit herkömmlichen und speziellen Walzgerüsten. Dazu gehören u.a. profilierte Grobbleche, insbesondere Schalentragelemente mit in Walzrichtung parallel oder konisch verlaufenden Rippen, U-förmige Schalen- tragelemente mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt und anderen schweren Profilgeometrien nach den Ausführungsbeispielen aus den Figuren 4 bis 6.2. It is an object of the present invention to provide apparatus and methods for making thick-walled structural members having integral ribs and constant and varying cross-sections. The supporting elements produced should be particularly stiff, homogeneous, fatigue-proof and inexpensive. According to the invention this object is achieved by the direct rolling method described below. In the direct rolling process, the load-bearing elements according to the invention are rolled directly from slabs above the recrystallization temperature and profiled according to the contour requirements. The intermediate step of producing flat starting sheets, which is required for nip rolls or gap bending, is eliminated. The direct rolling process is a process for use in the steel mill because of the required high process temperatures. The material, unlike the Spaltwalzverfahren in which the plasticization takes place in the cold state by forced hydrostatic flow, plasticized mainly on the high temperatures. Due to the high temperatures, the yield point is greatly reduced and allows the transformation of large wall thicknesses well above 10 mm. Uneven wall thicknesses, which lead to a local weakening of the sheet, can be avoided with the method according to the invention. The continuous process enables energy-efficient and cost-effective production, since the steel only Once heated and processed directly to the final product. The subject of this invention is the direct rolling of new profile geometries with conventional and special rolling stands. These include, inter alia, profiled heavy plates, in particular shell support elements with ribs running parallel or conically in the rolling direction, U-shaped shell support elements with a constant or variable cross section and other heavy profile geometries according to the exemplary embodiments from FIGS. 4 to 6.2.
Warmgewalzte Produkte haben sehr homogene Eigenschaften und sind, entsprechend der Kerbfallkataloge des Germanischen Lloyd, in die beste Kerbklasse eingeordnet. Die Berechnung ist Stand der Technik. Die Zulassung neuer Warmwalzprodukte gestaltet sich einfacher. Im Warmwalzbereich existiert eine Vielzahl standardisierter Profilformen und Abmessungen. Beispiele sind I-Profile und Breitflanschträger, U-Stähle, Stützenprofile, Spundwandprofile, Pfahlprofile, Grubenausbauprofile, Schienen etc. Üblicherweise sind diese aus normalfesten Baustählen S235 und S355 gefertigt, in Sonderfällen auch aus der höherfesten Güte S460.  Hot-rolled products have very homogeneous properties and are ranked in the best notch class, according to Germanischer Lloyd's catastrophe catalogs. The calculation is state of the art. The approval of new hot rolled products is easier. There are a large number of standardized profile shapes and dimensions in the hot rolling sector. Examples are I-profiles and wide-flange beams, U-steels, column profiles, sheet pile profiles, pile profiles, mine removal profiles, rails, etc. These are usually made of normal-strength structural steels S235 and S355, in special cases also of the higher-strength grade S460.
Der Einsatz höchstfester Güten über S460 ist derzeit nur bei quadratischen Profilen oder Rechteckprofilen bekannt (sog. vergütete MSH-Profile). The use of high-grade grades over S460 is currently only known for square profiles or rectangular profiles (so-called tempered MSH profiles).
Nahtlose Warmwalzprodukte in Form profilierter Bleche mit integrierten Rippen, daraus hergestellte Schalentragelemente, sowie nahtlos warmgewalzte Profile mit veränderlichen Querschnitten, entsprechend der Figuren 4 bis 6.2, sind nicht bekannt, weder aus normal- festen Baustählen, noch aus höher und höchstfesten Güten. Sofern Schalentragelemente mit Rippen verstärkt sind bzw. Balkenträger mit veränderlichen Querschnitten eingesetzt werden, sind diese aus entsprechenden Elementen zusammengeschweißt, mit entsprechenden Nachteilen für die Ermüdungsfestigkeit.  Seamless hot rolled products in the form of profiled sheets with integrated ribs, shell support elements produced therefrom, as well as seamless hot rolled profiles with variable cross sections, according to FIGS. 4 to 6.2, are not known, neither from normally strong structural steels nor from higher and highest-strength grades. If shell support elements are reinforced with ribs or beam supports with variable cross-sections are used, these are welded together from corresponding elements, with corresponding disadvantages for the fatigue strength.
Im Folgenden werden anhand Fig. 14 die Anforderungen und das grundlegende Verfah- rensprinzip zur Herstellung nahtloser normal-, hoch- und höchstfester tragender Elemente mit integrierten Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten vorgestellt.  In the following, with reference to FIG. 14, the requirements and the basic process principle for producing seamless normal, high and very high-strength load-bearing elements with integrated ribs or variable cross sections are presented.
Im Rahmen dieser Erfindung wird dabei nur auf das Warmwalzen von Stählen mit den im Tragwerkbau üblichen Wandstärken eingegangen, da Aluminium im Tragwerksbau bislang wenig Bedeutung hat. Ausgangsbasis ist das Vorprodukt Breitflanschträger, auch Doppel-T-Träger genannt. Das Verfahren zur Herstellung von Breitflanschträgern mit parallelen Flanschen ist Stand der Technik. Bei der hier dargestellten Ausführungsvariante 2.1 A sind die Flansche zueinander nicht parallel. Entsprechend der Darstellung nimmt der Querschnitt des Trägers symmetrisch zur Längsachse nach hinten zu. Eine Trägerform mit unsymmetrischer Querschnittszunahme wurde bereits in Fig. 6 gezeigt. Bevor auf die Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung von Breitflanschträgern mit nicht parallelen Flanschen anhand der Figuren 15.2 und 15.3 eingegangen wird, soll an dieser Stelle zu- nächst die notwendige Verfahrensflexibilität zur Herstellung der dargestellten Teilefamilie tragender Elemente veranschaulicht werden. Die Teilefamilie entspricht den verschiedenen Ausführungsformen tragender Elemente nach den Figuren 4 bis 6. Sowohl die U- förmigen Schalentragelemente 2.1 B und 2.1 C, als auch die ebenen und gebogenen Schalentragelemente mit integrierten Rippen 2.1 D bis 2.1 F stellen Modifikationen des doppel-T-förmigen Breitflanschträgers 2.1 A dar. Man kann sich leicht vorstellen, dass die Schalentragelemente mit integrierten Rippen 2.1 D bis 2.1 F prinzipiell aus einem Breitflanschträger hergestellt werden können, in dem wie durch die Pfeile angedeutet, zwei Flanschhälften umgebogen werden. Ebenso kann man sich leicht vorstellen, dass für pa- rallele Rippenverläufe Breitflanschträger mit parallelen Flanschen notwendig sind, während für konische Rippenverläufe Breitflanschträger mit nicht parallelen Flanschen erforderlich sind. Bei genauer Betrachtung der Geometrie standardisierter Doppel-T-Träger wird allerdings schnell klar, dass hierzu die Geometrie im Detail modifiziert werden muss, damit es beim Biegen nicht zu Rissen im Bereich der Radien kommt. Um Schalentra- gelemente mit konstanter Wandstärke links und rechts der Rippen herzustellen, muss zudem die Wandstärkenverteilung im Träger angepasst werden. Auch das Verfahren und die Vorrichtungen müssen modifiziert werden, vor allem wenn Schalentragelemente mit konischen Rippenverläufen hergestellt werden sollen. Diese sind ohnehin zur Herstellung des erforderlichen Breitflanschträgers mit nicht parallelen Flanschen notwendig. Verfahren und Vorrichtungen sind erfindungsgemäß so konzipiert, dass alle tragenden Elemente entsprechend der Figuren 4 bis 6.2 damit hergestellt werden können. Um diese Konzeption und die notwendigen Geometrieänderungen besser zu verstehen, sind weitere Figuren beigefügt. An dieser Stelle wird nur das grundsätzliche Prinzip verdeutlicht. In the context of this invention, only the hot rolling of steels with the wall thicknesses customary in structural engineering is discussed, since aluminum has hitherto had little significance in structural engineering. Starting point is the intermediate product wide flange, also called double T-beam. The method of manufacturing parallel flanged wide flange beams is prior art. In the embodiment 2.1 A shown here, the flanges are not parallel to each other. As shown, the cross section of the carrier increases rearwardly symmetrically with respect to the longitudinal axis. A carrier mold with unsymmetrical cross-sectional increase has already been shown in FIG. Before discussing the explanation of the method for the production of wide-flange carriers with non-parallel flanges with reference to FIGS. 15.2 and 15.3, it is intended to refer to this point. Next, the necessary process flexibility for the production of the parts family bearing elements are illustrated. Both the U-shaped shell support elements 2.1 B and 2.1 C, as well as the flat and curved shell support elements with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F provide modifications of the double-T-shaped Breitflanschträgers 2.1 A dar. It is easy to imagine that the shell support elements with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F can be made in principle from a wide flange, in which, as indicated by the arrows, two flange halves are bent. It can also easily be imagined that parallel flange flanges require parallel flange flanges for parallel fins, whereas flared flanges with non-parallel flanges are required for conical fins. However, when looking at the geometry of standardized double-T beams, it quickly becomes clear that the geometry must be modified in detail so that cracks in the area of the radii do not occur during bending. In order to produce shell elements with constant wall thickness on the left and right of the ribs, the wall thickness distribution in the support must also be adapted. The method and the devices must also be modified, especially if shell support elements with conical ribs are to be produced. These are necessary anyway for the production of the required Breitflanschträgers with non-parallel flanges. Methods and devices according to the invention are designed so that all supporting elements according to the figures 4 to 6.2 can be made with it. To better understand this conception and the necessary geometry changes, additional figures are attached. At this point, only the fundamental principle is clarified.
Die Herstellung nahtlos warmgewalzter normal- und höchstfester tragender Elemente mit parallelen bzw. konischen Rippen ist ein Leistungsmerkmal der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen. Ein weiteres Merkmal ist die Herstellbarkeit nahtlos warmgewalzter normal- und höchstfester tragender Elemente mit veränderlichen Querschnitten. The production of seamless hot-rolled normal and high-strength load-bearing elements with parallel or conical ribs is a feature of the method and apparatus according to the invention. Another feature is the manufacturability seamless seamless hot-rolled normal and high-strength supporting elements with variable cross-sections.
Breitflanschträger mit parallelen und nicht parallelen Flanschen dienen erfindungsgemäß nicht nur zur Herstellung von Schalentragelementen bzw. Blechen mit integrierten Rippen 2.1 D bis 2.1 F, sondern entsprechend der Darstellung auch zur Fertigung parallelflanschiger und nicht parallelflanschiger U-Profile mit und ohne zusätzliche Abkantungen 2.1 B bzw. 2.1 C. Die Herstellung U-förmiger Schalentragelemente aus Vorprofilen doppel-T- förmiger Breitflanschträger ist bei parallelflanschiger Ausführung Stand der Technik. Zur Herstellung nicht parallelflanschiger U-Profile sind Verfahrensmodifikationen notwendig, die aus Fig. 16 hervorgehen. Die Herstellung von U-Profilen im Walzverfahren bietet die Möglichkeit Flanschbereiche mit größerer Wandstärke zu realisieren. Sofern die Flansche zur Verbindung entsprechend der Figuren 4 und 4.1 genutzt werden wird die Kerbwirkung der Löcher durch die höhere Wandstärke kompensiert. Beim Abkanten von Grobblechen können nur U-Profile mit konstanter Wandstärke hergestellt werden. Die Kerbwirkung der Befestigungslöcher kann somit nicht kompensiert werden und wirkt sich negativ auf die Ermüdungsfestigkeit aus. Aufgabe dieser Erfindung ist die Konzeption flexibler Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung aller hier dargestellten Ausführungsformen tragender Elemente 2.1 A bis 2.1 F, sowie der speziellen Balkentragelemente nach den Figuren 6 bis 6.2. Wide flange with parallel and non-parallel flanges are used according to the invention not only for the production of shell support elements or sheets with integrated ribs 2.1 D to 2.1 F, but as shown also for the production parallelflanschiger and not parallelflanschiger U-profiles with and without additional folds 2.1 B or 2.1 C. The production of U-shaped shell support elements from pre-profiles of double-T-shaped wide-flange support is state of the art in parallel-flange design. For the preparation not parallelflanschiger U-profiles process modifications are necessary, which emerge from Fig. 16. The production of U-profiles in the rolling process offers the possibility of realizing flange areas with greater wall thickness. If the flanges are used for connection according to the figures 4 and 4.1, the notch effect the holes compensated by the higher wall thickness. When folding heavy plates, only U-profiles with constant wall thickness can be produced. The notch effect of the mounting holes can thus not be compensated and has a negative effect on the fatigue strength. The object of this invention is the conception of flexible methods and devices for the production of all embodiments of load-bearing elements 2.1 A to 2.1 F shown here, as well as the special beam elements according to FIGS. 6 to 6.2.
Die nach diesen Verfahren hergestellten tragenden Elemente sollen neben normalen Festigkeiten insbesondere höchste Festigkeiten, d. h. bei Stahl Streckgrenzen bis 1300MPa und höher bzw. bei Aluminium bis 700MPa und höher aufweisen.  The supporting elements produced by these methods should in addition to normal strengths in particular highest strengths, d. H. with steel yield strengths up to 1300MPa and higher or with aluminum up to 700MPa and higher.
Die Herstellung soll mit gleichen bzw. artgleichen Betriebsmitteln möglich sein. Auch die Herstellung standardisierter Profile nach dem Stand der Technik, zum Beispiel parallel- flanschiger U- und Doppel-T-Profile, sowie Spundwandprofile soll mit diesen Vorrichtungen und Verfahren möglich sein. Die verdickten Längskanten für die erfindungsgemäßen Steckverbindungen SV1 bis SVn nach Fig. 8, 8.1 und 8.2 sind in den Herstellprozess zu integrieren.  The production should be possible with the same or similar equipment. Also, the production of standardized profiles according to the prior art, for example, parallel-flange U and double T-profiles, as well as sheet pile profiles should be possible with these devices and methods. The thickened longitudinal edges for the inventive plug-in connections SV1 to SVn according to FIGS. 8, 8.1 and 8.2 are to be integrated into the production process.
Fig. 14.1 zeigt schematisch den groben Verfahrensablauf zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit parallelen oder konisch verlaufenden Rippen, sowie der U-förmigen Schalentragelemente mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt. Nach den bisherigen Ausführungen unter Fig. 14 besteht die Grundidee dieser Erfindung in der Verwendung parallelflanschiger und nicht parallelflanschiger Breitflanschträger 2.1 A mit einer modifizierten Geometrie nach Fig. 15 als Vorprodukt VPR für die Herstellung der Ausführungsvarianten 2.1 B bis 2.1 F. Dieses Vorprodukt VPR wird durch Walzen und Biegen der Flansche in die gewünschte Endkontur gebracht. Veränder- liehe Querschnitte und Rippenabstände, sowie die Realisierung höchster Werkstofffestigkeiten stellen erhöhte Anforderungen an die Prozessführung.  Fig. 14.1 shows schematically the rough process flow for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with parallel or tapered ribs, as well as the U-shaped shell support elements with a constant or variable cross-section. After the previous versions of Fig. 14, the basic idea of this invention in the use parallelflanschiger and not parallelflanschiger wide flange 2.1A with a modified geometry of FIG. 15 as a precursor VPR for the production of the embodiments 2.1 B to 2.1 F. This precursor VPR is by Rolling and bending the flanges brought into the desired final contour. Variable cross-sections and rib spacings, as well as the realization of the highest material strengths make increased demands on process control.
Wie nachfolgend beschrieben, sind spezielle Verfahren und Vorrichtungen, sowie zusätzliche Prozessschritte notwendig. Erfindungsgemäß ist der Stranggießprozess in der Lage, Halbzeuge (Brammen, Blöcke, Beam Blanks) mit veränderlichen, insbesondere keilförmi- gen Querschnitten herzustellen. In Fig. 14.1 ist das entsprechende Halbzeug mit BRA bezeichnet. Eine verfahrenstechnische Lösung mit spezieller Stranggießanlage SG und spezieller Kokille KO geht detailliert aus Fig. 18 hervor. Alternativ werden die Halbzeuge nach dem Stranggießen durch seitliches Beschneiden, beispielsweise mit Brennschneidanlagen BSA nachgearbeitet.  As described below, special processes and devices as well as additional process steps are necessary. According to the invention, the continuous casting process is able to produce semi-finished products (slabs, blocks, beam blanks) with variable, in particular wedge-shaped cross-sections. In Fig. 14.1, the corresponding semifinished product is designated BRA. A procedural solution with special continuous casting SG and special mold KO is shown in detail in Fig. 18. Alternatively, the semi-finished products are reworked after continuous casting by lateral trimming, for example with flame cutting BSA.
Eine weitere erfindungsgemäß besonders bevorzugte Möglichkeit wird anhand der Fig. 15.1 .1 erläutert. Keilförmige Brammen werden dabei durch Längsprofilwalzen herkömmli- che Ausgangsbrammen mit konstantem Rechteckquerschnitt erzeugt. Dabei kommen Längsprofilwalzgerüste LPW zum Einsatz. Alle drei Varianten zur Herstellung keilförmiger Brammen BRA sind in Fig. 14.1 schematisch angedeutet. A further possibility which is particularly preferred according to the invention is explained with reference to FIG. 15.1 .1. Wedge-shaped slabs are produced by longitudinal profiled rollers. produce output slabs with a constant rectangular cross-section. Longitudinal profile rolling stands LPW are used. All three variants for producing wedge-shaped slabs BRA are schematically indicated in FIG. 14.1.
Der anschließende Walzprozess der Brammen zum Vorprodukt VPR erfolgt mit den Ge- rüsten VG1 bis FG und muss an die veränderlichen Querschnitte, die sich durch die Keilform der Bramme BRA ergeben, angepasst sein.  The subsequent rolling process of the slabs to the preliminary product VPR takes place with the gantries VG1 to FG and must be adapted to the variable cross sections which result from the wedge shape of the slab BRA.
Hierzu müssen die Walzen während des Walzvorgangs NC-gesteuert kontinuierlich nachgeführt werden.  For this purpose, the rolls must be continuously tracked NC-controlled during the rolling process.
Es sind spezielle Gerüste mit einstellbaren Walzenachsen und zusätzlichen Walzenpaa- ren notwendig. Aufgrund der hohen Walzkräfte sind für das Nachführen der Walzen starke Linearantriebe erforderlich. Nähere Einzelheiten werden anhand der Figuren 15.2, 15.3, 19 und 19.1 erläutert.  Special frameworks with adjustable roller axes and additional roller pairs are necessary. Due to the high rolling forces strong linear drives are required for the tracking of the rollers. Further details will be explained with reference to FIGS. 15.2, 15.3, 19 and 19.1.
Abhängig von der gewünschten Endkontur der tragenden Elemente nach Fig. 14 schließt sich ein Biegeprozess an.  Depending on the desired final contour of the load-bearing elements according to FIG. 14, a bending process follows.
Das Biegen kann entweder offline auf Gesenkbiege- bzw. Abkantpressen GBP oder inline im erfindungsgemäßen Direktwalzverfahren in Verkettung mit Warm-Walzprofiliergerüsten WPG1 bis WPGn erfolgen. Bending can take place either offline on press bending or bending presses GBP or inline in the direct rolling method according to the invention in concatenation with hot rolling profiling stands WPG1 to WPGn.
Die Warm-Walzprofiliergerüste sind speziell auf die Bedingungen der Warmumformung abgestimmt. Dies betrifft insbesondere die Verwendung wärme-, druck- und verschleiß- fester Walzenmaterialien. Alternativ kann das Biegen inline durch Verkettung mit hier nicht dargestellten, herkömmlichen Kaliberwalzgerüsten erfolgen. Veränderliche Querschnitte lassen sich damit allerdings nicht verarbeiten. Das Biegen erfolgt gemäß dieser Erfindung bevorzugt durch eine Verkettung mit nachführbaren (flexiblen) Warm- Walzprofiliergerüsten.  The hot rollforming stands are specially adapted to the conditions of hot forming. This applies in particular to the use of heat-, pressure- and wear-resistant roll materials. Alternatively, the bending can be done inline by concatenation with conventional caliber rolling stands not shown here. However, variable cross sections can not be processed with it. The bending is carried out according to this invention preferably by a concatenation with trackable (flexible) hot-roll forming.
Die Möglichkeit einer Inline-Verkettung mit Warm-Walzprofiliergerüsten hat den Vorteil, dass das Walzgut im noch warmen Zustand gebogen wird. Hierdurch reduzieren sich die Umformkräfte. Das Biegen auf Abkantpressen erfolgt üblicherweise im kalten Zustand und ist mit entsprechenden Einschränkungen und hohen Umformkräften verbunden. Während die Wandstärken der Flansche, sowohl bei den Breitflanschträgern als auch bei den U- Profilen, in der Regel dicker ausgeführt sind als die Stege zwischen den Flanschen soll die Schale bei den Schalentragelementen mit integrierten Rippen überall die gleiche Wandstärke haben, um eine möglichst gleichmäßige Tragfähigkeit zu erreichen. Das Vorprodukt VPR des Breitflanschträgers, aus dem die Schalentragelemente hergestellt werden ist daher so zu walzen, dass der Steg beim letzten Walzstich über die gesamte Breite die gleiche Wandstärke hat wie die angrenzenden Flansche. Dies gilt zumindest für die Flanschhälften, die nach dem Biegen zur Schale gehören. Die Flanschhälften, die nach dem Biegen die Rippen bilden, können nach Bedarf auch so gewalzt werden, dass eine von der Schale abweichende Wandstärke entsteht. Breitflanschträger sind derzeit nur bis zu einer Streckgrenze von max. 460MPa verfügbar. Damit Stahlprofile höchster Festigkeit bis 1300MPa und höher hergestellt werden können, ist eine spezielle Prozessführung beim Abkühlen des Walzguts notwendig. Diese Vergütung ist derzeit nur bei ebenen Grobblechen, sowie bei speziellen Rechteckprofilen Stand der Technik. Um beliebig profilierte Querschnitte vergüten zu können, sind Modifikationen im Vergütungsprozess bestehend aus den Teilschritten Erwärmen im Rollenherdofen RHO, Abschrecken in der Durch- laufquette DQ, Anlassen im Anlassglühofen AGO, sowie Richten in speziellen Richtmaschinen, vorzugsweise Warmrichtmaschinen WR, notwendig. Die Modifikationen dienen zur Anpassung des Vergütungsverfahrens an die komplexere dreidimensionale Querschnittsgeometrie von Profilen, sowie an das Spektrum verschiedener Profilgeometrien nach Fig. 14. Es ergibt sich ein höherer Flexibilitätsbedarf bei den Vorrichtungen. Nähere Einzelheiten gehen aus den Figuren 14.2, 14.3, 20 und 21 hervor. The possibility of inline linking with hot rollforming stands has the advantage that the rolling stock is bent while still warm. This reduces the forming forces. The bending on press brakes is usually done in the cold state and is associated with corresponding restrictions and high forming forces. While the wall thicknesses of the flanges, both in the Breitflanschträgern as well as the U-profiles, are usually made thicker than the webs between the flanges, the shell in the shell support elements with integrated ribs everywhere have the same wall thickness to a uniform possible carrying capacity to reach. The intermediate product VPR of the wide flange carrier, from which the shell support elements are produced, is therefore to be rolled so that the web has the same wall thickness as the adjacent flanges over the entire width of the last pass. This applies at least to the Flange halves that belong to the shell after bending. The flange halves, which form the ribs after bending, can also be rolled, if necessary, so that a wall thickness deviating from the shell is produced. Breitflanschträger are currently only up to a yield strength of max. 460MPa available. In order to be able to produce steel profiles of the highest strength up to 1300MPa and higher, special process control is required when cooling the rolling stock. This remuneration is currently state of the art only for flat heavy plates, as well as for special rectangular profiles. In order to be able to compensate arbitrarily profiled cross-sections, modifications in the tempering process consisting of the substeps of heating in the roller hearth furnace RHO, quenching in the flow quencher DQ, tempering in the tempering furnace AGO and straightening in special straightening machines, preferably hot straightening machines WR, are necessary. The modifications serve to adapt the compensation method to the more complex three-dimensional cross-sectional geometry of profiles, as well as to the spectrum of different profile geometries according to FIG. 14. This results in a greater need for flexibility in the devices. Further details are shown in FIGS. 14.2, 14.3, 20 and 21.
Die Gesamtprozesskette setzt sich somit, entsprechend der Abbildung, aus den Verfahrensschritten Stranggießen, Warmwalzen, sowie Biegen und Vergüten zusammen.  The overall process chain thus consists, as shown in the figure, of the process steps continuous casting, hot rolling, as well as bending and tempering.
Da die Anschaffung komplett neuer Walzstraßen mit sehr hohen Investitionen verbunden ist, erscheint es sinnvoll, sowohl Konzepte für variable Profilquerschnitte und veränderli- che Rippenabstände, als auch Konzepte für konstante Profilquerschnitte und Rippenabstände zu betrachten. Letzteres ermöglicht die Weiterverwendung bestehender Anlagen und die Reduzierung des Mittelbedarfs.  Since the acquisition of completely new rolling mills involves very high investments, it makes sense to consider both concepts for variable profile cross sections and variable fin spacings, as well as concepts for constant profile cross sections and fin spacings. The latter allows the re-use of existing facilities and the reduction of funds required.
Fig. 14.2 zeigt schematisch eine Verfahrenskombination aus konventionellem Walzpro- zess mit den erfindungsgemäßen Biege- und Vergütungsverfahren zur Herstellung der tragenden Elemente. Parallelflanschige Breitflanschträger BT großer Abmessungen werden durch Warmwalzen auf schweren Profilwalzstraßen in mehreren aufeinander folgenden Verfahrensschritten hergestellt. Schwere Profilwalzstraßen ermöglichen die Fertigung von Steghöhen bis ca. 1000mm.  FIG. 14.2 schematically shows a combination of conventional rolling processes with the bending and tempering methods according to the invention for producing the load-bearing elements. Parallel Flange Wide Flange Beams BT of large dimensions are produced by hot rolling on heavy profile rolling mills in several consecutive process steps. Heavy profile rolling mills enable the production of web heights up to approx. 1000mm.
Durch Umbiegen von je zwei Flanschhälften lassen sich aus den modifizierten Vorproduk- ten VPR des Breitflanschträgers die erfindungsgemäßen Schalentragelemente mit Teilebreiten von ca. 2000mm herstellen.  By bending each of two flange halves, the shell support elements according to the invention with part widths of approximately 2000 mm can be produced from the modified pre-products VPR of the wide-flange support.
Allerdings lassen sich nur konstante Querschnitte und Rippenabstände realisieren. Beim Profilwalzen kommen verschiedene Ausgangsmaterialien zum Einsatz. Als Halbzeuge eignen sich stranggegossene Brammen BRA, Blöcke oder so genannte Beam Blanks. Bei letzteren handelt es sich um endabmessungsnah gegossene Vorprofile, die zur Verringerung der Umformarbeit beitragen und schwere Vorgerüste in Profilwalzwerken erübrigen. Die Halbzeuge haben konstante Breiten und werden zunächst in speziellen Öfen, beispielsweise Hubbalkenöfen HBO, auf Walztemperatur von ca. 1050 bis 1200°C gebracht. Nach einer Hochdruckentzunderung HZW wird das Walzgut im Vorwalzwerk VWW mit dem Vorgerüst VG, entsprechend des Walzplanes, zu einem Vorprofil VP umgeformt. Dies geschieht durch wiederholtes reversierendes Walzen, in der Figur durch dicke Pfeile dargestellt, in den verschiedenen Kalibern der Ober- und Unterwalze. Die Formänderung erfolgt durch Stauchen, wobei der Walzspalt schrittweise verringert wird. Die großen Abmessungen erfordern den Einsatz der Keilstauchmethode. Die Flanschbreite kann bei dieser Methode durch den Stauchgrad angepasst werden. Die kurze Brammenseite wird im Schneidkaliber zuerst eingekerbt. Die eingekerbten Seitenflächen werden in den darauf folgenden Walzschritten weiter gestaucht und geweitet. Dabei verringert sich der Kerbwinkel. Im letzten Schritt der Vorstraße wird die Bramme gedreht und die typische Hundeknochenform des Vorprofils ausgeformt. Bei Einsatz von Beam Blanks mit endkon- turnaher Geometrie sind weniger Stauchstufen notwendig. Das hundeknochenförmige Vorprofil wird anschließend zum Universalträgerwalzwerk UTW transportiert. Die Verkettung zwischen Ofenzone, Vorwalzwerk und Universalträgerwalzwerk erfolgt über Rollenbahnen. Das Universalträgerwalzwerk besteht aus drei hintereinander angeordneten Walzgerüsten mit der Abfolge Vorwalzen (Roughing) - Abkanten (Edging) - Fertigwalzen (Finishing). In dieser Universaltandemgerüstgruppe, auch REF-Gerüstgruppe genannt, wird das Walzgut entsprechend des Walzplanes durch wiederholtes reversierenden Walzen nach der X-H-Methode in die vorgesehene Form des Breitflanschträgers BT gebracht. Der Reversiervorgang ist hier durch dicke Pfeile dargestellt. Das Vorwalz- bzw. Roughing Gerüst RG besteht aus zwei Walzen mit horizontaler Achsen, die von einem Paar seitlicher Walzen mit vertikalen Achsen begleitet werden. Die seitlichen Walzen können unab- hängig voneinander bewegt werden und sind entsprechend der auszubildenden X-Form konturiert. Das Roughing Gerüst RG übernimmt den größten Teil der Umformarbeit, da hier die Querschnittsfläche des Walzguts am meisten verringert wird. Das Stauch- bzw. Edging Gerüst EG besteht aus zwei aufwändig gefertigten Walzen mit horizontalen Achsen. Dieses Gerüst ist für die Steuerung der Trägerform, insbesondere der Flansche zu- ständig. Die Querschnittsfläche des Walzguts wird nur geringfügig verringert. Das Fertigbzw. Finishing Gerüst FG entspricht vom Aufbau her weitgehend dem Roughing Gerüst. Unterschied ist die Zylinderform der seitlichen Walzen. Die Zylinderform ist notwendig, um die endgültige H-Form des Doppel-T-Trägers zu erreichen. Das Fertiggerüst wird nur für den letzten Stich eingesetzt und stellt das genaue Maß des Profils ein. Die Geometrie dieses Profils hängt davon ab, ob eine anschließende Weiterverarbeitung durch Biegen erfolgt. In diesem Fall muss das Profil des Vorproduktes VPR X-förmig nach Fig. 15 geformt sein (in Fig. 15 ist wegen der Symmetrie nur eine Hälfte des X-förmigen Vorprofils dargestellt). Im Folgenden wird zunächst davon ausgegangen, dass ein Breitflanschträger BT bzw. doppel-T-förmiges Spundwandprofil mit standardisierter Geometrie hergestellt werden soll. Der Biegeprozess entfällt somit. Auf die Möglichkeit der Herstellung U-förmig profilierter Schalentragelemente 2.1 B aus Vorstufen des H-förmigen Breitflanschträgers wird in Fig. 16 eingegangen. However, only constant cross sections and rib distances can be realized. When profile rolling different starting materials are used. Semi-finished products are continuously cast slabs BRA, blocks or so-called beam blanks. The latter are precast profiles cast close to the final dimensions, which help to reduce forming work and eliminate heavy roughing in profile rolling mills. The semi-finished products have constant widths and are first brought to rolling temperature of about 1050 to 1200 ° C in special ovens, for example Hubbalkenöfen HBO. After a high-pressure descaling HZW, the rolling stock is converted in the roughing mill VWW with the roughing stand VG, corresponding to the rolling plan, to form a pre-profile VP. This is done by repeated reversing rollers, shown in the figure by thick arrows, in the different calibers of the top and bottom rollers. The shape change is done by upsetting, whereby the roll gap is gradually reduced. The large dimensions require the use of the wedge compression method. The flange width can be adjusted in this method by the degree of compression. The short slab side is first notched in the cutting caliber. The notched side surfaces are further compressed and widened in the subsequent rolling steps. This reduces the notch angle. In the last step of the roughing the slab is turned and the typical dog bone shape of the pre-profile is formed. When using beam blanks with a close-fitting geometry, fewer compression stages are required. The dogbone pre-profile is then transported to the Universal Beam Mill UTW. The linking between the furnace zone, pre-rolling mill and universal beam rolling mill is carried out by roller conveyors. The universal beam rolling mill consists of three rolling mills arranged one behind the other with the sequence of roughing (edging) - edging - finishing (finishing). In this universal tandem group, also called REF scaffolding group, the rolling stock is brought in accordance with the rolling schedule by repeated reversing rollers according to the XH method in the intended form of the broad flange carrier BT. The reversing process is shown here by thick arrows. The roughing framework RG consists of two horizontal-axis rolls accompanied by a pair of vertical-axis side rolls. The lateral rollers can be moved independently of each other and are contoured according to the X-shape to be formed. The Roughing framework RG does most of the forming work because it reduces the cross-sectional area of the rolling stock the most. The upsetting or edging framework EG consists of two elaborately manufactured rollers with horizontal axes. This framework is responsible for the control of the carrier form, in particular the flanges. The cross-sectional area of the rolling stock is only slightly reduced. The Fertigbzw. Finishing framework FG corresponds structurally to the roughing framework. Difference is the cylindrical shape of the lateral rolls. The cylindrical shape is necessary to reach the final H-shape of the double-T beam. The finishing stand is used only for the last stitch and sets the exact dimension of the profile. The geometry of this profile depends on whether a subsequent further processing by bending takes place. In this case, the profile of the precursor VPR X-shaped according to Fig. 15 must be formed (in Fig. 15, only one half of the X-shaped pre-profile is shown because of the symmetry). In the following, it is initially assumed that a wide flange beam BT or double-T-shaped sheet pile wall profile with standardized geometry is to be produced. The bending process is thus eliminated. On the possibility of producing U-shaped profiled shell support elements 2.1 B from precursors of the H-shaped Breitflanschträgers is discussed in Fig. 16.
Bezogen auf den Breitflanschträger BT wird davon ausgegangen, dass dieser erforderlichenfalls höhere Streckgrenzen als derzeit üblich, d. h. über 460MPa aufweisen soll. With regard to the wide-flange beam BT, it is assumed that it has, if necessary, higher yield strengths than is currently the case, ie. H. over 460MPa.
Die Vergütung von Breitflanschträgern ist nicht Stand der Technik. Breitflanschträger werden im so genannten Normalwalzverfahren mit und ohne Glühen (so genanntes Normal- glühen bzw. Normalisieren, Austenitisieren > Ac3) hergestellt. Höhere Streckgrenzen und Zugfestigkeiten können für normalisierte Stähle im Wesentlichen nur über höhere Legierungsgehalte oder durch normalisierendes Walzen bei entsprechenden Temperaturen erreicht werden. Streckgrenzen über 460MPa erfordern höhere Abkühlgeschwindigkeiten, die eine Vergütung durch Wasserabschreckung erforderlich machen (so genanntes Quenchen, Lieferzustand Q). Durch anschließende Anlassglühung ca. 100° C unterhalb Ac1 werden die harten und spröden Martensitbereiche modifiziert und die Zähigkeit des Gefüges erhöht. The remuneration of wide flange beams is not state of the art. Wide flange beams are manufactured in the so-called normal rolling process with and without annealing (so-called normal annealing or normalizing, austenitizing> Ac3). Higher yield strengths and tensile strengths can be achieved for normalized steels essentially only by higher alloy contents or by normalizing rolling at appropriate temperatures. Yield strength above 460MPa requires higher cooling rates that require quenching (so-called quenching, delivery condition Q). Subsequent annealing at about 100 ° C. below Ac1 modifies the hard and brittle martensite areas and increases the toughness of the microstructure.
Profilwalzwerke entsprechend dem Stand der Technik, sind hierfür i.d.R. nicht eingerichtet. Es fehlen die entsprechenden Öfen und Kühlvorrichtungen. Thermomechanische Be- handlungsverfahren, die bei Grobblechen vorteilhaft eingesetzt werden, sind zur Festig- keits- und Zähigkeitssteigerung profilierter Querschnitte problematisch. Das Walzen bei verschiedenen Temperaturlagen und Gefügezuständen ist schon bei ebenen Grobblechen sehr komplex und würde sich durch das Walzen der erfindungsgemäßen Profilform weiter verkomplizieren.  Profile rolling mills according to the prior art, are i.d.R. not set up. It lacks the appropriate stoves and cooling devices. Thermomechanical treatment methods, which are advantageously used for heavy plates, are problematic for increasing the strength and toughness of profiled cross sections. Rolling at different temperature and structural states is very complex even with flat heavy plates and would be further complicated by the rolling of the profile shape according to the invention.
Hinzu kommt, dass das nachfolgende Warmwalzprofilieren bzw. ein kombiniertes Kaltbiegen und Normalisieren der Profilflansche bei TM-Stählen wegen der Gefügebeeinträchtigung problematisch ist. In addition, the subsequent hot rolling profiling or a combined cold bending and normalizing the profile flanges in TM steels is problematic because of the structural impairment.
Zur Festigkeitssteigerung ist daher das zuvor genannte Vergüten vorgesehen. Vergütungsstähle im Lieferzustand Q sind bei Grobblechen und Rechteckprofilen Stand der Technik. Profile mit strukturierter Oberfläche, inhomogener Massenverteilung und variablen Querschnitten können derzeit nicht in ausreichender Qualität hergestellt werden.  To increase the strength, therefore, the aforementioned quenching is provided. Compared steels as supplied Q are state of the art for heavy plates and rectangular profiles. Profiles with a structured surface, inhomogeneous mass distribution and variable cross-sections can not currently be produced in sufficient quality.
Um die erfindungsgemäßen Profilformen einschließlich der Schalentragelemente mit integrierten Rippen zu vergüten sind modifizierte Verfahren erforderlich. Die Notwendigkeit der Verfahrensmodifikationen beim Vergüten resultiert aus der speziellen Geometrie bzw. Geometrievielfalt der tragenden Elemente nach Fig. 14. Es sind verschiedene Formen und Abmessungen, sowie veränderliche Querschnitte zu vergüten, die jeweils andere Anforderungen an den Aufheiz- und Kühlprozess stellen. Da es sich um thermische Prozesse handelt, besteht ein erhöhtes Verzugsrisiko. Die vergleichsweise geringe Wandstärke bei Profilen bietet, wenn man von den Hauptträgheits- achsen absieht, nur wenig Widerstand gegen Verzug. Besonders gleichmäßige Erwärmung und Abkühlung sind daher von elementarer Wichtigkeit. Wandstärkenunterschiede der Flansche, Stege und Rippen, sowie lokale Massenanhäufungen im Bereich der Materialverzweigungen wirken als Störgrößen auf die Gleichmäßigkeit und müssen bei der Prozessführung vorrichtungsseitig beherrscht werden. Maßabweichungen bezüglich Ebenheit und Winkeltreue müssen durch nachgeschaltete Richtprozesse ausgeglichen werden. In order to compensate the profile shapes according to the invention, including the shell support elements with integrated ribs, modified methods are required. The need for process modifications in tempering results from the particular geometry or geometry diversity of the structural elements of FIG. 14. There are various shapes and dimensions, as well as variable cross-sections to compensate, each of which make other demands on the heating and cooling process. Since these are thermal processes, there is an increased risk of delay. The comparatively small wall thickness of profiles offers little resistance to distortion, apart from the main axes of inertia. Particularly uniform heating and cooling are therefore of fundamental importance. Wall thickness differences of the flanges, webs and ribs, as well as local mass accumulation in the area of the material branches have an effect on the uniformity and must be controlled in the process control device side. Dimensional deviations with regard to evenness and angular accuracy must be compensated by subsequent straightening processes.
Im Sinne einer höchstmöglichen Flexibilität erfolgt das Vergüten mit den Verfahrensschritten Erwärmen im Rollenherdofen RHO, Wasserabschreckung in der Durch lauf quette DQ, Anlassen im Anlassglühofen AGO, sowie Richten in speziellen Richtmaschinen, vorzugs- weise Warmrichtmaschinen WR unmittelbar im Anschluss an den Profilzuschnitt, der mit einer Warmsäge WS am Ende der Walzstraße durchgeführt wird.  In the interests of maximum flexibility, tempering is carried out with the process steps of heating in the roller hearth furnace RHO, water quenching in the run-through zone DQ, tempering in the tempering furnace AGO, and straightening in special leveling machines, preferably hot-leveling machines WR immediately following the profile blank Hot saw WS is performed at the end of the rolling mill.
Der Ofenprozess, bei dem das Walzgut auf Austenitisierungstemperatur erwärmt wird, stellt bereits erhöhte Anforderungen an die Prozessführung. Um Verzug zu vermeiden, muss die Erwärmung des Walzgutes möglichst gleichmäßig erfolgen. Erfindungsgemäß wird dies durch modifizierte Rollenherdöfen RHO erreicht. Die Modifikationen betreffen die Anordnung der Brenner und die Temperaturführung. Es sind möglichst flache Aufheizkurven zu fahren, damit sich Temperaturunterschiede im Walzgut über Wärmeleiteffekte ausgleichen können. Dies wird durch eine feinere Unterteilung in verschiedene Temperaturzonen mit entsprechenden Haltezeiten erreicht. Die Temperaturen werden von Zone zu Zone schrittweise erhöht. Die Brenner sind derart angeordnet, dass sich eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche einstellt. Dies setzt eine allseitige Brenneranordnung, nicht nur auf Ober- und Unterseite, sowie eine Möglichkeit veränderbarer Brennerabstände voraus. Die Aufgabe einen derartigen Ofen zu bauen ist von Fachleuten ohne weiteres lösbar, so dass auf nähere Ausführungen an dieser Stelle verzichtet wird. Die Sicherstellung einer gleichmäßigen Abschreckung in der Durchlauf- quette DQ, die nicht nur zur Vermeidung von Verzug, sondern auch für die Ausbildung eines homogenen Gefüges notwendig ist, wird in Fig. 20 behandelt. Verfahrensänderungen bezüglich des Warmrichtens gehen aus Fig. 21 hervor. Im Bereich der nachfolgenden Adjustage ADJ ergeben sich zunächst keine Änderungen.  The furnace process, in which the rolling stock is heated to Austenitisierungstemperatur already makes increased demands on the process control. To avoid distortion, the heating of the rolling stock must be as even as possible. According to the invention, this is achieved by modified roller hearth furnaces RHO. The modifications concern the arrangement of the burners and the temperature control. It is necessary to drive as flat heating curves as possible, so that temperature differences in the rolling stock can be compensated via thermal conduction effects. This is achieved by a finer subdivision into different temperature zones with corresponding hold times. The temperatures are gradually increased from zone to zone. The burners are arranged in such a way that the most uniform temperature distribution possible on the component surface. This requires an all-round burner arrangement, not only on the top and bottom, and a possibility of variable burner distances ahead. The task to build such an oven is readily solvable by experts, so that is omitted in more detail at this point. Ensuring a uniform quench in the continuous flow DQ, which is necessary not only to avoid distortion but also to form a homogeneous structure, is dealt with in FIG. Process changes relating to hot straightening are shown in FIG. 21. Initially, there are no changes in the area of the subsequent ADJ finishing.
Normalfeste Profile, die nicht vergütet werden, gelangen direkt zur Adjustage. Der Ablauf in der Adjustage entspricht den üblichen Standards - Abkühlung in Kühlbetten oder Kühlgruben, Durchführung von Rieht- und Kontrollarbeiten, sowie Versandabfertigung. Nachfolgend wird der Fall betrachtet, dass der Breitflanschträger als Vorprodukt VPR für die Schalentragelemente 2.1 B bis 2.1 F nach Fig. 14 benutzt wird. Die Geometrie des Breitflanschträgers wird hierzu nach Fig. 15 modifiziert und gebogen. Das Biegen erfolgt unmittelbar im Anschluss an den oben beschriebenen reversierenden Walzprozess. Bei entsprechend großen Stückzahlen bietet sich hierfür der Einsatz des kontinuierlichen Walzprofilierens an. Der Reversierbewegung des Walzgutes in der REF-Gerüstgruppe schließt sich eine unidirektionale gleichförmige Bewegung in den Walzprofiliergerüsten WPG1 bis WPGn an. Die Fördertechnik ist von den REF-Gerüsten des Universalträgerwalzwerks entkoppelt und wird getrennt gesteuert. Beim Walzprofilieren wird das Walzgut durch den konturierten Walzspalt mehrerer hintereinander angeordneter Rollenpaare kontinuierlich hindurchgeführt und dabei stufenweise zur Endkontur gebogen. Eine Änderung der Materialdicke ist hierbei in der Regel nicht beabsichtigt. Durch die hohe Restwärme im Walzgut sind nur wenige Umformstufen bzw. Gerüste notwendig. Dies ist ein Vorteil gegenüber den üblicherweise kalt durchgeführten Verfahren. Da das Vorprodukt VPR in dieser Figur einheitlichen Querschnitt hat, kann mit konstanter Einstellung der Rollenpaare gearbeitet werden. Normal-strength profiles, which are not tempered, go straight to the finishing line. The procedure in the finishing line corresponds to the usual standards - cooling in cooling beds or cooling pits, execution of inspection and inspection work, as well as dispatch processing. Subsequently, the case is considered that the Breitflanschträger is used as a precursor VPR for the shell support elements 2.1 B to 2.1 F of FIG. 14. The geometry of the Breitflanschträgers is modified and bent according to FIG. 15 for this purpose. The bending takes place immediately after the reversing rolling process described above. With correspondingly large numbers of pieces, the use of continuous roll forming is suitable for this purpose. The reversing movement of the rolling stock in the REF scaffolding group is followed by a unidirectional uniform movement in the roll forming stands WPG1 to WPGn. The conveyor technology is decoupled from the REF stands of the universal beam rolling mill and is controlled separately. During roll forming, the rolling stock is passed continuously through the contoured roll gap of a plurality of roller pairs arranged one behind the other and thereby bent stepwise to the final contour. A change in the material thickness is not intended in this case in the rule. Due to the high residual heat in the rolling stock, only a few forming stages or scaffolds are necessary. This is an advantage over the usually cold process. Since the precursor VPR has uniform cross-section in this figure, it is possible to work with constant adjustment of the roller pairs.
Sofern ausschließlich konstante Querschnitten hergestellt werden, können anstelle der Warm-Walzprofiliergerüste herkömmliche Kaliberwalzgerüste im Reversierbetrieb verwendet werden.  If only constant cross-sections are produced, conventional caliber rolling stands can be used in reversing operation instead of the hot-roll forming scaffolding.
Bei kleinen Stückzahlen kann das Biegen in die Endkontur alternativ mit schweren Ab- kant- bzw. Gesenkpressen GBP erfolgen. Es sind Abkantpressen bekannt, auf denen Grobbleche von 16m Länge und 30mm Blechdicke verarbeitet werden können. Durch die Kaltumformung werden allerdings lokal sehr hohe Spannungen im Bereich der Radien eingebracht. Dies kann ein hier nicht dargestelltes Normalisieren erforderlich machen. Aufgrund der geringeren Umformkräfte erfolgt das Biegen sowohl beim Walzprofilieren als auch beim Abkanten im unvergüteten Zustand. Bezogen auf Fig. 14 hätte das Vergüten nach dem Biegen in die Endkonturen 2.1 C, 2.1 E bzw. 2.1 F nach rein umformtechnischen Gesichtspunkten Vorteile. Allerdings hat eine Vergütung während der Zwischenzustände 2.1 B bzw. 2.1 D den Vorteil einer Variantenreduzierung im Stahlwerk. Die Teile lassen sich besser lagern und transportieren. Nachteilig ist, dass für das Biegen in die Endkonturen 2.1 C, 2.1 E bzw. 2.1 F ein zusätzlicher Prozessschritt beim Abnehmer mit entsprechend höheren Kosten notwendig ist. Welche Variante zum Einsatz kommt, ist im Einzelfall zu entscheiden. Ein Vergüten der Endkonturen 2.1 C, 2.1 E bzw. 2.1 F beim Abnehmer scheidet aus Kosten- und Gewährleistungsgründen aus. Der Zustand 2.1 A wird vergütet, wenn keine Weiterverarbeitung durch nachfolgende Biegeprozesse vorgesehen ist, d. h. wenn ein höchstfester Breitflanschträger geliefert werden soll. Die Gesamtprozesskette setzt sich somit, entsprechend der Abbildung, aus den Verfahrensschritten konventionelles Stranggießen, konventionelles Warmwalzen, sowie Biegen und Vergüten zusammen. In the case of small quantities, bending into the final contour can alternatively be carried out with heavy ABP or swaging presses GBP. There are known press brakes on which heavy plates of 16m length and 30mm plate thickness can be processed. Due to the cold forming, however, locally very high stresses are introduced in the region of the radii. This may require a normalization not shown here. Due to the lower forming forces, the bending takes place both during roll forming and during folding in the unmolded state. With reference to FIG. 14, annealing after bending into the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F according to purely deformation-technical aspects would have advantages. However, a compensation during the intermediate states 2.1 B or 2.1 D has the advantage of a variant reduction in the steelworks. The parts are easier to store and transport. The disadvantage is that an additional process step at the customer with correspondingly higher costs is necessary for bending in the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F. Which variant is used is to be decided on a case-by-case basis. A tempering of the final contours 2.1 C, 2.1 E or 2.1 F at the customer is excluded for cost and warranty reasons. The state 2.1 A is tempered if no further processing is provided by subsequent bending processes, ie if a high-strength broad-flange beam is to be delivered. The overall process chain thus consists, as shown, of conventional continuous casting, conventional hot rolling, bending and tempering.
Mit dem beschriebenen Verfahren können Grobbleche mit integrierten Versteifungsrippen, auch in höchstfesten Güten hergestellt werden. Das Potenzial zur Wandstärkenreduzierung bei höchstfesten Stählen kann besser genutzt werden, da die Beulgefahr durch die Rippen stark reduziert ist.  With the described method, heavy plates with integrated stiffening ribs, even in very high-strength grades, can be produced. The potential for reducing wall thickness in the case of ultra-high-strength steels can be better utilized, as the danger of buckling due to the ribs is greatly reduced.
Dies ermöglicht erstmals den kostengünstigen Leichtbau beulgefährderter Schalentrag- werke aus Stahl. Gewalzte Versteifungsrippen, insbesondere warmgewalzte Versteifungs- rippen nach dem erfindungsgemäßen Direktwalzverfahren, besitzen gegenüber geschweißten Versteifungselementen den Vorteil der bestmöglichen Kerbklasse 160, was sich sehr positiv auf die Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Dies ermöglicht wiederum Gewichts- und Kostenvorteile. Mit dem oben beschriebenen Verfahren können Grobbleche mit zwei parallelen Rippen und Blechbreiten von ca. 2m hergestellt werden.  For the first time, this enables the cost-effective lightweight construction of bucket-endworked steel load-bearing structures. Rolled stiffening ribs, in particular hot rolled stiffening ribs according to the direct rolling method according to the invention, have the advantage of the best possible notch class 160 over welded stiffening elements, which has a very positive effect on the fatigue strength. This in turn allows weight and cost advantages. With the method described above, heavy plates with two parallel ribs and sheet widths of about 2m can be produced.
Größere Blechbreiten lassen sich ggf. mit größeren und stabileren Gerüste herstellen. Walzverfahren zur Herstellung von Grobblechen mit mehr als zwei Versteifungsrippen werden anhand Figur X erläutert. Dieses Verfahren wird bevorzugt eingesetzt, wenn sehr hohe Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit der tragenden Elemente bestehen. Alternativ, vor allem bei rein statischer oder überwiegend statischer Belastung, können Ble- che mit mehr als 2m Breite und zusätzlichen Rippen über Längsnahtschweißen hergestellt werden. Die Längsnaht bedeutet zwar einen zusätzlichen Aufwand, ist aber immer noch günstiger als das Aufschweißen der einzelnen Rippen, da hierfür deutlich mehr Schweißnähte notwendig wären. Die Kerbwirkung durch die Schweißnaht kann erforderlichenfalls durch verdickte Längskanten nach Fig. 5.6 kompensiert werden. Außerdem wird vorgeschlagen, Schweißverfahren, die zu einer höchstmöglichen Kerbklasse führen, einzusetzen. Larger sheet widths can be made with larger and more stable frameworks if necessary. Rolling processes for the production of heavy plates with more than two stiffening ribs are explained with reference to FIG. This method is preferably used when very high demands are placed on the fatigue strength of the load-bearing elements. Alternatively, especially with purely static or predominantly static loading, metal sheets with a width of more than 2 m and additional ribs can be produced by longitudinal seam welding. Although the longitudinal seam means an extra effort, but is still cheaper than the welding of the individual ribs, as this much more welds would be necessary. The notch effect by the weld can be compensated if necessary by thickened longitudinal edges according to Fig. 5.6. It is also proposed to use welding processes that lead to the highest possible notch class.
Prinzipiell würde sich hierfür das Laserschweißen eignen. Eine weitere Möglichkeit stellt das Rührreibschweißen RRS dar. Vorteil des Rührreibschweißens ist, dass keine schmelzflüssige Phase erzeugt wird. Das Eigenspannungsniveau ist niedrig. Es können sehr hohe Nahtgüten erreicht werden. Das geringe Eigenspannungsniveau und die hohe Nahtgüte lassen hohe Kerbklassen und Ermüdungsfestigkeiten erwarten. Schweißzusatzwerkstoffe sind nicht erforderlich, so dass auch Stahlgüten über S960MPa geschweißt werden können, für die derzeit keine Schweißzusatzwerkstoffe zur Verfügung stehen. Allerdings sind bei Stahl sehr hohe Kräfte erforderlich, die eine Wärmeunterstüt- zung notwendig machen. Es bietet sich daher an, die Restwärme des Walzgutes aus dem Walz- und Biegeprozess zu nutzen. Das Verbinden der Bleche erfolgt bevorzugt nach dem Biegen in den ebenen Zustand, unmittelbar vor dem Vergüten. Durch die Artverwandschaft des Rührreibschweißens zu den Walzverfahren, welche sich durch die rotierenden Werkzeuge ergibt, lässt sich das Verfahren gut in Walzwerke integrieren. Der Verfahrensschritt Rührreibschweißen bildet eine Option im dargestellten Prozessablauf. Profi- le, die nicht miteinander verschweißt werden, durchlaufen die Rührreibschweißanlage ohne entsprechende Bearbeitung. In principle, laser welding would be suitable for this purpose. Another possibility is the friction stir welding RRS. The advantage of friction stir welding is that no molten phase is generated. The residual stress level is low. Very high seam qualities can be achieved. The low residual stress level and the high seam quality allow for high notch classes and fatigue strength. Welding consumables are not required so that steel grades can also be welded using S960MPa, for which there are currently no welding consumables available. However, very high forces are required for steel, which requires heat sup- port. It therefore makes sense to use the residual heat of the rolling stock from the rolling and bending process. The joining of the sheets is preferably carried out after bending in the flat state, just before tempering. Due to the kindredness of the friction stir welding to the rolling process, which results from the rotating tools, the process can be well integrated in rolling mills. The method step friction stir welding forms an option in the illustrated process flow. Profiles that are not welded together pass through the friction stir welding machine without appropriate machining.
Fig. 14.3 zeigt schematisch den Verfahrensprozess zur Herstellung der tragenden Elemente mit veränderlichem Querschnitt bzw. nicht parallelen Rippen bestehend aus modifiziertem Stranggießverfahren, modifizierten Walzverfahren, sowie den erfindungsgemä- ßen Biege- und Vergütungsverfahren. Um die Verfahrensunterschiede des Prozesses zur Herstellung tragender Elemente mit veränderlichem Querschnitt bzw. nicht parallelen Rippen zu verdeutlichen, wird im Folgenden nur auf die Verfahrensschritte eingegangen, die sich von Fig. 14.2 unterscheiden. Die Veränderungen resultieren hauptsächlich aus den veränderlichen Querschnitten der Profilform bzw. dem nicht konstanten Rippenabstand. Die Anforderungen an die Verfahren und Vorrichtungen sind aufgrund der Komplexität der Geometrie entsprechend höher. Die Veränderungen beginnen im Bereich der Stranggießanlage SG, in der die Stahlhalbzeuge für den Walzprozess hergestellt werden. Es sind Brammen bzw. Blöcke mit veränderlicher Breite herzustellen.  14.3 shows schematically the process for producing the supporting elements with variable cross-section or non-parallel ribs consisting of modified continuous casting process, modified rolling process, as well as the bending and tempering process according to the invention. In order to clarify the process differences for the process of producing supporting elements with variable cross-section or non-parallel ribs, only the method steps which differ from FIG. 14.2 will be discussed below. The changes result mainly from the variable cross sections of the profile shape or the non-constant rib spacing. The requirements of the methods and devices are correspondingly higher due to the complexity of the geometry. The changes begin in the area of the continuous casting plant SG, where the semi-finished steel products are produced for the rolling process. There are slabs or blocks with variable width produce.
Hierzu gibt es grundsätzlich drei Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist der seitliche Beschnitt der Brammen BRA unmittelbar am Auslaufrollgang der Stranggießanlage. Der Beschnitt kann beispielsweise durch Brennschneiden BSA erfolgen. Vorteil dieser Methode ist die hohe Flexibilität möglicher Zuschnittsgeometrien. Nachteilig sind der Materialverschnitt, die geringen Schneidgeschwindigkeiten und die höheren Kosten, so dass dieses Verfahren bevorzugt für Vorversuche und Prototypen vorgesehen ist.  There are basically three options for this. One possibility is the lateral trimming of the slabs BRA directly at the outlet roller table of the continuous casting plant. The trimming can be done for example by flame cutting BSA. The advantage of this method is the high flexibility of possible blank geometries. Disadvantages are the material waste, the low cutting speeds and the higher costs, so that this method is preferably provided for preliminary tests and prototypes.
Die zweite Möglichkeit besteht in der erfindungsgemäßen Verwendung einer adaptierbaren Gießkokille KO. Die Breite des Gießstranges wird nach Fig. 18 über Schieber kontinuierlich variiert. Es entsteht kein Materialverschnitt und die Kosten für den Brennschnitt entfallen. The second possibility is the use according to the invention of an adaptable casting mold KO. The width of the cast strand is continuously varied according to FIG. 18 via slides. There is no material waste and the cost of the fuel cutting omitted.
Die dritte, erfindungsgemäß besonders bevorzugte Möglichkeit ist das Längsprofilwalzen der Brammen nach den Figuren 15.1 .1 bis 15.1 .3. Ausgangsmaterial sind Brammen mit konstantem Rechteckquerschnitt, die mit herkömmlichen Stranggießanlagen hergestellt werden. Mit Längsprofilwalzgerüsten LPW werden diese Brammen anschließend zu keilförmigen Brammen weiterverarbeitet. Die Keilform wird durch permanente, synchron zur Vorschubbewegung erfolgende Änderung des Walzspaltes erzeugt. Alle drei Varianten zur Herstellung keilförmiger Brammen BRA sind in Fig. 14.3 schematisch angedeutet. Die keilförmigen Brammen BRA werden nach dem Aufheizen im Ofen HBO, sowie nach der Hochdruckzunderwaschanlage HZW dem Vorgerüst VG1 der Vorstraße zugeführt und schrittweise zu einem Vorprofil VP umgeformt. Das Vorgerüst VG1 ist ein Duogerüst mit Kaliberwalzen. Aufgrund der veränderlichen Brammenbreite muss das Vorgerüst VG1 in der Lage sein, veränderliche Querschnitte zu walzen. Da die Längsseiten der Bramme bei den ersten Kalibrierschritten, wie aus Fig. 15.1 ersichtlich, senkrecht zu den Walzenoberflächen stehen, kann die Anpassung durch kontinuierliche Verstellung des Walzspaltes WSP zwischen Ober- und Unterwalze während des Stauchvorgangs erfolgen. Die Veränderung des Walzspaltes WSP erfolgt synchron zur Vorschubbewegung über die entspre- chenden Stellantriebe des Walzgerüsts und wird von der zugehörigen Steuerung geregelt. Dieser im Bereich der Grobblechfertigung bekannte Prozess des Längsprofilwalzens ist Stand der Technik. Der Walzspalt wird hierbei nicht von Stich zu Stich, sondern während eines Stiches kontinuierlich verändert. Beim letzten Kalibrierschritt ist die Adaption über den Walzspalt nicht möglich. Das Vorprofil liegt hier flächig zwischen Ober- und Unterwal- ze. Die eingekerbten keilförmigen Längsseiten können in einem Kaliber mit konstanter Kaliberbreite nicht bearbeitet werden. Nur Ober- und Unterseite des Steges lassen sich im Walzspalt in einem Streifen konstanter Breite bearbeiten. Die seitlichen Randzonen im Bereich der Flansche können nicht bearbeitet werden. Die Knochenform des Vorprofils kann daher im Vorgerüst VG1 nicht fertiggestellt werden. Prinzipiell wäre es denkbar, die Fertigstellung des Vorprofils in den ersten beiden Universalgerüsten der REF-Gruppe, d. h. Roughing Gerüst RG und Edging Gerüst EG durchzuführen. Zur Erhöhung der Genauigkeit wird jedoch vorgeschlagen, der REF-Gruppe zwei zusätzliche Vorgerüste VG2 und VG3 vorzuschalten. Das Vorgerüst VG2 hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie das Roughing-Gerüst RG, d. h. es handelt sich um ein spezielles Universal- gerüst mit adaptierbaren Achsen. Aufbau und Funktionsweise werden in den Figuren 15.2, 15.3, 19 und 19.1 beschrieben. Das Vorgerüst VG2 dient zur weiteren Ausformung der knochenförmigen Flanschbereiche. Das Vorgerüst VG3 nivelliert Wandstärkenunterschiede des Steges in Breitenrichtung, die durch das Vorgerüst VG2 bedingt sind. Das Vorgerüst VG3 besteht analog zum Vorgerüst VG1 aus einem Walzenpaar mit horizonta- len Achsen, d. h. es handelt sich um ein Duogerüst. Hierbei überlappt sich die Walzbahn des Vorgerüstes VG3 mit den seitlich angrenzenden Walzbahnen des Vorgerüstes VG2, vergleiche Figuren 15.2 und 15.3. Es entsteht ein Vorprofil VP mit konstanter Wandstärke in Breitenrichtung des Steges. Die Flanschbreite wird über die seitlichen Walzen des nachfolgenden Roughing Gerüsts RG kalibriert. Dem Kalibrierprozess des Vorprofils folgt der eigentliche Walzvorgang nach der X-H-Methode, bzw. nach der in Fig. 15.2 dargestellten X-X-Methode. Hierbei kommen zunächst das Roughing-Gerüst RG und das Edging-Gerüst EG der REF-Gerüstgruppe zum Einsatz. Das Walzgut wird dabei reversie- rend entsprechend den dicken Pfeilen zwischen den beiden Gerüsten hin und her bewegt. Um einen keilförmigen verdickten Streifen in Profilmitte nach Fig. 5.1 zu vermeiden, wird das Vorgerüst VG3 in den Universalwalzvorgang der REF-Gruppe einbezogen. Das Walzgut wird reversierend entsprechend den dicken Pfeilen zwischen den drei Gerüsten RG, EG und VG2 hin und her bewegt. Im letzten Schritt wird das Fertigwalzgerüst FG der REF-Gruppe durchlaufen. Aufgrund der veränderlichen Profilbreite müssen die drei Gerüste der REF-Gruppe, sowie das Vorgerüst VG2 adaptierbar sein. Nähere Einzelheiten gehen aus den Figuren 15.2, 15.3, 19 und 19.1 hervor. Die seitlichen Walzen dieser Gerüste sind in Richtung der Profilbreite translatorisch verstellbar. Während der Vorschubbewegung des Profils wird die Walzenstellung kontinuierlich über NC-gesteuerte Achsen der veränderlichen Profilbreite angepasst. Hierfür sind starke Linearantriebe notwendig. Aufgrund des veränderlichen Flanschabstandes ist es bei diesen Gerüsten nicht möglich, den Bereich zwischen den Flanschen mit nur einem Walzenpaar, wie dies bei Parallel- breitflanschträger üblich ist, auszuwalzen. Es sind zwei Walzenpaare mit separaten Achsen erforderlich, wobei jedes Walzenpaar dem Verlauf des entsprechenden Flansches folgt. Erst die Aufteilung auf zwei Walzen ermöglicht einen konstanten Walzspalt zu den seitlichen Walzen als Voraussetzung für das Ausformen konstanter Flanschdicken. Die horizontalen schwenkbaren Walzenachsen bilden jeweils einen rechten Winkel zum entsprechenden Flansch. Die Walzrichtungen der beiden Walzenpaare sind aufgrund des keilförmigen Flanschverlaufs zueinander geneigt und schneiden sich in einem gemeinsa- men Schnittpunkt. Die Breite beider Walzen ist in Summe kleiner als der minimale Flanschabstand. Im Zusammenspiel mit dem mittig angeordneten Walzenpaar des zusätzlichen Vorgerüstes VG3 ergibt sich ein Steg mit konstanter Wandstärke. Die Walzenbreite des Vorgerüstes muss hierzu schmaler sein als der minimale Flanschabstand und muss außerdem die Walzbahnen der REF-Gerüstgruppe überlappen. Beim letzten Stich muss der Walzspalt des zusätzlichen Vorgerüstes VG3, sowie des Fertigwalzgerüstes FG auf die gleiche Stichhöhe eingestellt sein, um eine konstante Wandstärke w2 zu erzeugen. Falls ein verdickter Streifen zum Beispiel aus Versteifungsgründen in Profilmitte erwünscht ist, kann das Vorgerüst VG3 entsprechend auf eine größere Wandstärke als w2 eingestellt werden. Ggf. kann das Vorgerüst VG3 auch stillgelegt werden. Auch die Ein- Stellung einer geringeren Wandstärke ist möglich, wenn in Profilmitte eine Vertiefung gewünscht ist. Bei der Ausführung ohne verdickten Streifen werden die Übergänge zwischen den Walzspuren ggf. durch Verputzen entgratet. Der Walzspalt zum Ausformen der Flansche wird nach Bedarf eingestellt. Bei Breitflanschträgern wird für die Flansche üblicherweise eine Wandstärke größer als w2 verwendet. Bei Schalentragelementen wird dage- gen eine einheitliche Wandstärke w2 bevorzugt, d. h. links und rechts der Rippen soll die Wandstärke gleich groß sein. Die Rippen selbst können die gleiche oder eine andere Wandstärke aufweisen. Gemäß dieser Erfindung werden die Schalentragelemente aus modifizierten Breitflanschträgern BT bzw. Vorprodukten VPR durch nachfolgende Biegeoperationen hergestellt. Jeweils eine Flanschhälfte wird zur Rippe bzw. zum angrenzenden Bereich der Schale.The third, according to the invention particularly preferred option is the longitudinal profile rolling of the slabs according to the figures 15.1 .1 to 15.1 .3. Starting materials are slabs with constant rectangular cross-section, which are manufactured with conventional continuous casting plants. With longitudinal profile rolling stands LPW these slabs are then further processed into wedge-shaped slabs. The wedge shape is generated by permanent, synchronous to the feed movement change of the roll gap. All three variants for producing wedge-shaped slabs BRA are schematically indicated in FIG. 14.3. The wedge-shaped slabs BRA are fed after heating in the oven HBO, and after the high-pressure scale washer HZW the roughing stand VG1 the roughing and gradually transformed into a pre-profile VP. The roughing stand VG1 is a duo scaffolding with caliber rollers. Due to the variable slab width, the roughing stand VG1 must be able to roll variable cross sections. Since the longitudinal sides of the slab are perpendicular to the roll surfaces during the first calibration steps, as shown in FIG. 15.1, the adjustment can be effected by continuous adjustment of the roll gap WSP between the top and bottom rolls during the swaging operation. The change in the roll gap WSP takes place synchronously with the feed movement via the corresponding actuators of the rolling stand and is controlled by the associated control. This known in the field of heavy plate production process of longitudinal profile rolling is state of the art. The nip is not continuously changed from one stitch to the next, but during a stitch. During the last calibration step, adaptation over the roll gap is not possible. The pre-profile lies here flat between the upper and lower rollers. The notched wedge-shaped longitudinal sides can not be machined in a caliber with a constant caliber width. Only top and bottom of the web can be processed in the nip in a strip of constant width. The lateral edge zones in the area of the flanges can not be processed. The bone shape of the pre-profile can therefore not be completed in the roughing stand VG1. In principle, it would be conceivable to carry out the completion of the pre-profile in the first two universal stands of the REF group, ie Roughing framework RG and Edging framework EG. However, to increase the accuracy, it is proposed to precede the REF group with two additional rough stands VG2 and VG3. The roughing stand VG2 has the same structure and the same functionality as the roughing stand RG, ie it is a special universal stand with adaptable axes. Structure and operation are described in Figures 15.2, 15.3, 19 and 19.1. The roughing stand VG2 serves for further shaping of the bone-shaped flange areas. The roughing stand VG3 levels wall thickness differences of the web in the width direction, which are due to the roughing stand VG2. Like the roughing stand VG1, the roughing stand VG3 consists of a pair of rolls with horizontal axes, ie it is a duo scaffolding. In this case, the rolling track of the roughing stand VG3 overlaps with the laterally adjacent rolling tracks of the roughing stand VG2, compare FIGS. 15.2 and 15.3. The result is a Vorprofil VP with constant wall thickness in the width direction of the web. The flange width is calibrated over the side rollers of the subsequent roughing frame RG. The calibration process of the preliminary profile is followed by the actual rolling process according to the XH method or according to the XX method shown in FIG. 15.2. First, the roughing framework RG and the edging framework EG of the REF framework group are used. The rolling stock is reversibly moved back and forth between the two stands according to the thick arrows. In order to avoid a wedge-shaped thickened strip in the middle of the profile according to FIG. 5.1, the roughing stand VG3 is included in the universal rolling operation of the REF group. The rolling stock is reversely moved according to the thick arrows between the three stands RG, EG and VG2 back and forth. In the last step, the finishing mill FG of the REF group will be traversed. Due to the variable profile width, the three stands of the REF group and the roughing stand VG2 must be adaptable. Further details are given in FIGS. 15.2, 15.3, 19 and 19.1. The lateral rollers of these stands are translationally adjustable in the direction of the profile width. During the advancing movement of the profile, the roll position is continuously adjusted via NC-controlled axes of the variable profile width. For this purpose, strong linear drives are necessary. Due to the variable flange spacing, it is not possible for these stands to roll out the area between the flanges with only one pair of rollers, as is usual with parallel wide-flange beams. There are two pairs of rollers with separate axes required, each pair of rollers follows the course of the corresponding flange. Only the division on two rollers allows a constant nip to the side rollers as a prerequisite for the molding constant flange thicknesses. The horizontal pivotable roll axes each form a right angle to the corresponding flange. The rolling directions of the two pairs of rollers are inclined to each other due to the wedge-shaped flange and intersect at a common point of intersection. The width of both rollers is smaller in total than the minimum flange distance. In conjunction with the centrally arranged roller pair of the additional roughing stand VG3 results in a web with a constant wall thickness. The roll width of the roughing stand must be narrower than the minimum flange distance and must also overlap the rolling paths of the REF stand group. In the last pass, the nip of the additional roughing stand VG3 and the finish rolling stand FG must be set to the same stitch height in order to produce a constant wall thickness w2. If a thickened strip is desired, for example for reasons of reinforcement in the middle of the profile, the roughing stand VG3 can be adjusted correspondingly to a wall thickness greater than w2. Possibly. The roughing stand VG3 can also be shut down. It is also possible to set a smaller wall thickness if a depression is desired in the middle of the profile. In the version without thickened strips, the transitions between the rolling tracks may be deburred by plastering. The roll gap for forming the flanges is adjusted as needed. For wide flange beams, a wall thickness greater than w2 is usually used for the flanges. In the case of shell support elements, on the other hand, a uniform wall thickness w2 is preferred, ie the wall thickness should be equal to the left and right of the ribs. The ribs themselves may have the same or a different wall thickness. According to this invention, the shell support elements are made of modified wide-flange beams BT or precursors VPR by subsequent bending operations. One flange half becomes the rib or the adjacent area of the shell.
Dies muss beim Walzen des modifizierten Breitflanschträgers bei der Einstellung der Walzspalte, sowie ggf. bei der Gestaltung der Walzenkontur berücksichtigt werden. Sofern das Biegen in die Endkonturen 2.1 C bis 2.1 F nach Fig. 14 mit Walzprofiliergerüsten WPG1 bis WPGn erfolgt, ist auch hier eine entsprechende Verfahrensflexibilität notwendig. This must be taken into account when rolling the modified wide flange carrier in the adjustment of the roll nips, and possibly in the design of the roll contour. If bending into the final contours 2.1 C to 2.1 F according to FIG. 14 takes place with roll forming stands WPG1 to WPGn, a corresponding process flexibility is also necessary here.
Flexibles Walzprofilieren von veränderlichen Profilquerschnitten aus konturierten Blechen ist beim Kaltwalzen von Feinblechen inzwischen Stand der Technik (vgl. DE1001 1755A1 ). Flexible roll forming of variable profile cross sections from contoured sheets is now state of the art in the cold rolling of thin sheets (see DE1001 1755A1).
Das Grundprinzip kann auf den erfindungsgemäßen Direktwalzprozess schwerer Profile aus konturierten Brammen übertragen werden. The basic principle can be transferred to the direct rolling process according to the invention of heavy profiles from contoured slabs.
Für das Biegen der Flansche des Breitflanschträgers 2.1 A nach Fig. 14 bedeutet dies, dass die Walzenpaare während des Prozesses der jeweiligen Kontur der Biegelinie folgen müssen. Hierzu ist eine Verfahr- bzw. Schwenkbewegung der Achsen notwendig. Die Walzenpaare müssen jeweils senkrecht auf der zu biegenden Flanschhälfte stehen. Die Anzahl der Biegeschritte bzw. Profiliergerüste ist unter anderem abhängig von Biegewinkel, Gerüstabstand und Schenkel- bzw. Flanschgeometrie. Durch eine zusätzliche Kalibrierstufe kann bei der Herstellung ebener Bleche mit integrierten Rippen die Unterseite des Bleches geebnet werden.  For the bending of the flanges of the Breitflanschträgers 2.1 A of Fig. 14, this means that the pairs of rollers must follow during the process of each contour of the bending line. For this purpose, a movement or pivoting movement of the axes is necessary. The roller pairs must each be perpendicular to the flange half to be bent. Amongst other things, the number of bending steps or profiling stands depends on the bending angle, the distance between the stands and the leg or flange geometry. Through an additional calibration stage, the underside of the sheet can be leveled when producing flat sheets with integrated ribs.
Der Warm-Walzprofilierprozess wird anhand von Fig. 15.4 und Fig. 15.5 näher beschrieben.  The hot roll forming process will be described in more detail with reference to FIGS. 15.4 and 15.5.
Der Verfahrensschritt Rührreibschweißen RRS bildet eine Option im dargestellten Prozessablauf. Profile, die nicht miteinander verschweißt werden, durchlaufen die Rühr- reibschweißanlage ohne entsprechende Bearbeitung.  The process step friction stir welding RRS forms an option in the illustrated process sequence. Profiles that are not welded together pass through the stirrer welding system without appropriate machining.
Fig. 15 zeigt schematisch die bevorzugte Flanschgeometrie des modifizierten Breitflanschträgers zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit integrierten Rippen in einem Schnitt. Die nachfolgend beschriebene Geometrie gilt gleichermaßen für konstante und veränderliche Rippenabstände. Aufgrund des sym- metrischen Aufbaus ist nur die linke Seite des Breitflanschträgers dargestellt. Um die Unterschiede des modifizierten Breitflanschträgers zu verdeutlichen, enthält die Abbildung zusätzlich die Geometrie eines standardisierten Breitflanschträgers. Diese ist gestrichelt dargestellt. Üblicherweise haben die Flansche des standardisierten Breitflanschträgers FLBo und FLBu eine größere Wandstärke w8 als der Steg St mit der Wandstärke w2. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schalentragelemente mit integrierten Rippen muss der untere Flansch FLu des modifizierten Breitflanschträgers die gleiche Wandstärke w2 wie der Steg St haben. Fig. 15 shows schematically the preferred flange geometry of the modified broad flange support for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with integrated ribs in a section. The geometry described below applies equally to constant and variable rib spacings. Due to the symmetrical structure, only the left side of the wide flange carrier is shown. In order to clarify the differences of the modified broad flange carrier, the figure additionally contains the geometry of a standardized wide flange carrier. This is shown in dashed lines. Usually, the flanges of the standardized wide-flange carrier FLBo and FLBu have a greater wall thickness w8 than the bar St with the wall thickness w2. To produce the shell support elements according to the invention with integrated ribs the lower flange FLu of the modified wide flange carrier must have the same wall thickness w2 as the bar St.
Anhand des Vergleichs mit Figur 9 aus der DE10322752A1 wird deutlich, dass diese Anforderung mit dem Spaltwalz- bzw. Spaltbiegeverfahren nicht realisierbar ist, da der Quer- schnitt im Bereich 1 d, der in Fig. 15 Flu entspricht, geschwächt wird.  From the comparison with FIG. 9 from DE10322752A1, it becomes clear that this requirement can not be realized with the nip roll or gap bending method since the cross section in the region 1d, which corresponds to Flu in FIG. 15, is weakened.
Der obere Flansch des modifizierten Breitflanschträgers FLo kann eine von w2 abweichende Wandstärke w4 bzw. w5 haben (vergleiche Fig. 5.1 ff.). Aus der Darstellung kann man darüber hinaus entnehmen, dass nicht nur die Wandstärken gegenüber dem standardisierten Breitflanschträger verändert werden müssen, sondern auch die Winkellage der Flansche und die Gestaltung der Radien. Würde man den unteren Flansch FLBu des standardisierten Breitflanschträgers entsprechend der Biegerichtung BR nach oben biegen, würde das Walzgut im Bereich des Radius r4 reißen. Auf der Außenseite der Flansche FLBo und FLBu würde es zu extremen Stauchkräften kommen. Beim Biegen würde eine Undefinierte Geometrie entstehen. Um die gewünschte Geometrie, hier mit normaler Strichstärke dargestellt, durch Biegen herzustellen, muss der modifizierte Breitflanschträger die hier fett dargestellte Ausgangsgeometrie aufweisen. Ergänzt man gedanklich die hier nicht dargestellte rechte Seite des Breitflanschträgers wird deutlich, dass es sich um eine X-Form handelt. Die Ausgangsgeometrie ist durch eine Winkelsymmetrie gekennzeichnet, d. h. der obere Flansch FLo liegt genau auf der Winkelhalbierenden WH zwi- sehen dem unteren Flansch FLu und dem Steg St. Aus der Symmetriebedingung folgt, dass die Winkel γ3 zwischen den Flanschen FLo und FLu bzw. zwischen den Flanschen FLo, FLu und Steg St gleich groß sind. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn γ3 120° beträgt. Die Winkel zwischen den Flanschen FLo und FLu bzw. zwischen den Flanschen FLo, FLu und Steg St sollten zumindest annähernd gleich groß sein.  The upper flange of the modified broad flange support FLo can have a wall thickness w4 or w5 deviating from w2 (compare FIGS. 5.1 et seq.). In addition, it can be seen from the illustration that not only the wall thicknesses have to be changed compared to the standardized wide flange carrier, but also the angular position of the flanges and the design of the radii. If the lower flange FLBu of the standardized wide-flange carrier were bent upwards in accordance with the bending direction BR, the rolling stock would tear in the region of the radius r4. On the outside of the FLBo and FLBu flanges extreme compression forces would occur. Bending would create an undefined geometry. In order to produce the desired geometry, shown here with normal line width, by bending, the modified wide-flange carrier must have the initial geometry shown in bold here. If you add the idea not shown here right side of the wide flange carrier is clear that it is an X-shape. The initial geometry is characterized by an angular symmetry, i. H. the upper flange FLo lies exactly on the bisecting line WH between see the lower flange FLu and the bridge St. From the Symmetrieb condition follows that the angle γ3 between the flanges FLo and FLu and between the flanges FLo, FLu and bridge St equal are. This condition is met when γ3 is 120 °. The angles between the flanges FLo and FLu and between the flanges FLo, FLu and web St should be at least approximately equal.
Die symmetrische Anordnung hat den Vorteil, dass die Radien links und rechts des oberen Flansches FLo gleich groß sind, d. h. der Radius beträgt jeweils r2. Beim Biegen der fett dargestellten Ausgangsgeometrie in die mit normaler Strichstärke dargestellte Zielgeometrie, wird der Radius r2 links und rechts des oberen Flansches FLo um das gleiche Maß gestaucht, d. h. nach dem Biegen stellt sich auf beiden Seiten der Rippe Rp der glei- che Radius r2' ein. Der untere Flansch FLu wird beim Hochbiegen im Bereich des Radius r3 stark gedehnt. Je größer r3 gewählt wird, desto geringer sind die entstehenden Zugspannungen. Das Fließen des Materials und der Abbau von Spannungen werden dabei in Folge der Warmumformung unterstützt. Um Einschnürungen zu verhindern, wird der Radius r3 möglichst im Bereich der Gleichmaßdehnung gewählt. Die Radien r2 an den Fuß- punkten des oberen Flansches FLo tangieren den imaginären, gestrichelt dargestellten Außenradius r5. Der Radius r5 ist um die Wandstärke w2 größer als der Radius r3. Beide Radien haben den gleichen Mittelpunkt Mr3. Die Oberseite des unteren Flansches FLu und des Steges St bilden Tangenten zum Radius r5. Die Unterseite des Flansches FLu und des Steges St sind Tangenten des Radius r3. Diese Geometrieverhältnisse stellen sicher, dass der untere Flansch FLu, sowie der obere Flansch FLo problemlos in die hier dargestellte Endlage FLu' bzw. FLo' gebogen werden können. Wesentlicher Unterschied gegenüber der Breitflanschträgerherstellung nach der X-H-Methode ist die Beibehaltung der X-Form im Fertigwalzgerüst. Üblicherweise wird die X-Form des Vorwalzgerüstes im Fertigwalzgerüst in die gestrichelt dargestellte typische H-Form standardisierter Breitflanschträger überführt. Zur Herstellung von Schalentragelementen mit integrierten Rippen ist aus biegetechnischen Gründen die zuvor beschriebene X-Form notwendig. Das zugehörige Walzverfahren wird im Folgenden X-X-Methode genannt. Optional können in den unteren Flanschen FLu des modifizierten Breitflanschträgers verdickte Längskanten Lk integriert sein, hier gestrichelt dargestellt. The symmetrical arrangement has the advantage that the radii left and right of the upper flange FLo are the same size, ie the radius is r2 in each case. When bending the bold initial geometry into the target geometry shown with normal line width, the radius r2 left and right of the upper flange FLo is compressed by the same amount, ie after bending on both sides of the rib Rp the same radius r2 ' one. The lower flange FLu is greatly stretched when bent up in the area of the radius r3. The larger r3 is selected, the lower the resulting tensile stresses. The flow of the material and the reduction of stresses are supported as a result of the hot forming. In order to prevent constrictions, the radius r3 is selected as far as possible in the region of the uniform strain. The radii r2 at the foot points of the upper flange FLo affect the imaginary outer radius r5 shown by dashed lines. The radius r5 is greater than the radius r3 by the wall thickness w2. Both radii have the same center Mr3. The upper surface of the lower flange FLu and the ridge St form tangents to the radius r5. The bottom of the flange FLu and the bridge St are tangents of radius r3. These geometric relationships ensure that the lower flange FLu as well as the upper flange FLo can be easily bent into the end position FLu ' or FLo ' shown here. The main difference compared to the production of wide-flanged beams according to the XH method is the retention of the X-shape in the finishing mill. Usually, the X-shape of the roughing stand in the finishing stand is converted into the typical H-shape of standardized wide-flange supports shown in dashed lines. For the production of shell support elements with integrated ribs for bending technical reasons, the X-shape described above is necessary. The associated rolling process is referred to below as the XX method. Optionally, thickened longitudinal edges Lk can be integrated in the lower flanges FLu of the modified wide-flange carrier, shown here by dashed lines.
Die verdickten Längskanten Lk befinden sich in diesem Ausführungsbespiel auf der gleichen Seite wie die Rippen Rp. Sofern die verdickten Längskanten nicht auf der gleichen Seite wie die Rippen liegen sollen, werden die Flanschhälften FLo und FLu in entgegengesetzter Richtung gebogen. FLo wird dann nach links in die Horizontale und FLu entsprechend nach unten in die Vertikale gebogen. FLu bildet dann die Rippe Rp. The thickened longitudinal edges Lk are in this embodiment on the same side as the ribs Rp. If the thickened longitudinal edges are not to be on the same side as the ribs, the flange halves FLo and FLu are bent in the opposite direction. FLo is then bent to the left in the horizontal and FLu down accordingly in the vertical. FLu then forms the rib Rp.
Flo und Flu können wie dargestellt gleich lang sein. Alternativ können Flo und Flu, abhängig von der erforderlichen Höhe der Rippe Rp, unterschiedlich lang sein. Flo and Flu can be the same length as shown. Alternatively, Flo and Flu may be of different lengths depending on the required height of rib Rp.
Fig. 15.1 zeigt schematisch die Arbeitsweise der Vorgerüste der Vorstraße beim Auswalzen von keilförmigen Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung tragender Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten. Schritt 1 zeigt das Stauchen der Bramme BRA im Kaliber K1 des Vorgerüstes VGL Die Bramme BRA mit veränderlicher Breite wird wiederholt reversierend durch den Walzspalt WSP zwischen der Oberwalze OVG1 und der Unterwalze UVG1 des Vorgerüstes hin und her bewegt. Die Reversierbewegung erfolgt senkrecht zur Zeichenebene. Aufgrund der veränderlichen Breite der Bramme muss auch der Walzspalt WSP permanent angepasst werden. Dies erfolgt durch Veränderung der Zustellung der Oberwalze des Vorgerüstes VG1 in Richtung der Pfeile. Sofern die Unterwalze ebenfalls mit einem Verstellmechanismus ausgestattet ist, kann der Walzspalt auch durch gleichzeitige Veränderung der Zustellung beider Walzen permanent entsprechend der veränderlichen Brammenbreite adaptiert werden. Der Abstand der Brammenunterseite zur Auflagefläche des Rollgangs würde sich bei gleichzeitiger Verstellung der Ober- und Unterwalze während der Vorschubbewegung stetig ändern. Dies würde Änderungen an der Fördertechnik bzw. an den Rollgängen notwendig machen, um das Walzgut vor und nach dem Passieren des Vorgerüstes auf- zunehmen. Sofern eine gleichzeitige Verstellung von Ober- und Unterwalze bevorzugt wird, empfiehlt sich eine um 90° gedrehte Anordnung der Walzen, da sich dann die Höhe des Walzgutes zur Fördertechnik bei der Änderung des Walzspaltes nicht ändert. Es reicht aus, den Abstand zwischen Kaliber und Rollgang beim Kaliberwechsel nachzustel- len. Dies kann durch einen geeigneten Verstellmechanismus am Vorgerüst VG1 erreicht werden, der eine Einstellung der Walzen in vertikaler Richtung ermöglicht. Diese Ausführungsvariante bietet sich an, wenn das Vorgerüst VG1 ausschließlich zur Vorkalibrierung der Flansche eingesetzt wird, wie weiter unten beschrieben ist. Die Antriebe zur Einstellung des Walzspaltes werden entsprechend der Keilform der Bramme und der Vorschub- geschwindigkeit angesteuert. Die Synchronisation erfolgt vom Steuerungsrechner der Vorstraße. Die Längsseite der Bramme wird im Kaliber K1 zunächst eingekerbt. Im zweiten Schritt wird das so erzeugte Vorprofil VP im Kaliber K2 weiter bearbeitet. Die eingekerbten Längsseiten werden weiter gestaucht und geweitet. Es wird ein Vorprofil mit X- Form erzeugt. Der Walzspalt WSP wird wie in Schritt 1 permanent angepasst. Im dritten Schritt erfolgt mit dem Kaliber K3 eine Teilumformung des Vorprofils VP. Dabei wird der mittlere Bereich des Steges St angestaucht. Die X-Form wird beibehalten. Die angrenzenden Flanschbereiche werden im vierten Schritt im nachfolgenden Vorgerüst VG2 vorkalibriert, vergleiche hierzu die Beschreibung der Fig. 14.3. Eine Bearbeitung im Kaliber K3 ist wegen der veränderlichen Breite des Vorprofils nicht möglich. Durch ein weiteres Vorgerüst VG3, wird im fünften Schritt der mittlere Bereich des Steges St nachkalibriert. Ohne diese Nachkalibrierung wäre die Herstellung tragender Elemente mit einheitlicher Wandstärke im Bereich des Steges nicht möglich. Dieses Vorgerüst übernimmt im Zusammenspiel mit den Gerüsten der REF-Gruppe die Funktion der Nivellierung von Wandstärkenunterschieden im Bereich des Steges. Siehe hierzu auch die Erläuterungen in Fig. 14.3, 15.2 und 15.3. Fig. 15.1 shows schematically the operation of the Vorgerüste the roughing train during the rolling of wedge-shaped slabs as a starting material for the production of supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections. Step 1 shows the upsetting of the slab BRA in the caliber K1 of the roughing stand VGL The variable width slab BRA is repeatedly reversibly moved back and forth through the roll gap WSP between the top roll OVG1 and the bottom roll UVG1 of the roughing stand. The reversing movement is perpendicular to the plane of the drawing. Due to the variable width of the slab, the roll gap WSP must also be permanently adjusted. This is done by changing the delivery of the top roller of the roughing stand VG1 in the direction of the arrows. If the lower roller is also equipped with an adjustment mechanism, the roll gap can also be adapted by simultaneously changing the delivery of both rolls permanently in accordance with the variable slab width. The distance between the bottom of the slab to the bearing surface of the roller table would change constantly with simultaneous adjustment of the top and bottom rollers during the feed motion. This would necessitate changes to the conveyor technology or to the roller conveyors in order to move the rolling stock before and after passing through the roughing stand. increase. If a simultaneous adjustment of the upper and lower rollers is preferred, it is recommended that the rollers are rotated by 90 °, since then the height of the rolling stock does not change with respect to the conveyor system when changing the roll gap. It is sufficient to adjust the distance between the caliber and the roller table when changing the caliber. This can be achieved by a suitable adjusting mechanism on the roughing stand VG1, which allows adjustment of the rolls in the vertical direction. This embodiment variant is suitable if the roughing stand VG1 is used exclusively for pre-calibrating the flanges, as described below. The drives for setting the roll gap are controlled according to the wedge shape of the slab and the feed rate. The synchronization takes place from the control computer of the roughing road. The long side of the slab is first notched in caliber K1. In the second step, the pre-profile VP thus produced is further processed in the caliber K2. The notched longitudinal sides are further compressed and widened. A pre-profile with X-shape is created. The roll gap WSP is permanently adjusted as in step 1. In the third step, a partial deformation of the pre-profile VP takes place with the caliber K3. In this case, the middle region of the web St is upset. The X-shape is retained. The adjacent flange areas are precalibrated in the following roughing stand VG2 in the fourth step, compare the description of FIG. 14.3. Machining in caliber K3 is not possible due to the variable width of the pre-profile. By means of a further roughing stand VG3, in the fifth step the middle area of the web St is recalibrated. Without this recalibration, it would not be possible to produce load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the web. In conjunction with the frameworks of the REF Group, this roughing stand assumes the function of leveling wall thickness differences in the area of the web. See also the explanations in Fig. 14.3, 15.2 and 15.3.
Die Nivellierung der Wandstärkenunterschiede wäre beim Spaltbiege- bzw. beim Spaltwalzverfahren wegen der hohen Kaltumformkräfte nicht bzw. nur in Verbindung mit sehr großem Aufwand möglich.  The leveling of the differences in wall thickness would not be possible or only in conjunction with very great effort in the Spaltbiege- or the Spaltwalzverfahren because of the high cold forming forces.
Da das Vorgerüst VG3 zur Herstellung tragender Elemente mit veränderlichen Flansch- bzw. Rippenabständen ohne keilförmigen verdickten Streifen in Profilmitte demnach unverzichtbar ist, ergibt sich eine mögliche Ausführungsvariante für das Vorgerüst VGL Die Stauchoperation, bestehend aus einer Teilumformung des Steges im Kaliber K3, kann entfallen und vom Vorgerüst VG3 übernommen werden. Das Kaliber K3 steht damit für weitere Flanschbearbeitungsoperationen, die sonst vom Vorgerüst VG2 durchgeführt werden, zur Verfügung. Das Vorgerüst VG2 wird hierdurch entlastet bzw. kann ggf. komplett entfallen. Die Ausführungsvariante besteht somit aus den Schritten Anstauchen der Flansche in den Kalibern K1 bis K3 des Vorgerüstes VG1 , Teilumformung der an die Flansche angrenzenden Stegbereiche durch das Vorgerüst VG2, sowie Fertigstellung des Vorprofils VP durch Teilumformung im Bereich der Stegmitte im Vorgerüst VG3. Die Flanschbearbeitung im Kaliqber K3 erfolgt in gleicher Bearbeitungsposition des Vorprofils wie im Kaliber K2. Eine Drehoperation des Vorprofils VP zwischen den Kalibern K2 und K3 entfällt hiermit. Since the roughing stand VG3 for the production of supporting elements with variable flange or rib spacing without wedge-shaped thickened strips in the middle of the profile is indispensable, there is a possible embodiment for the roughing VGL The upsetting operation, consisting of a partial deformation of the web in caliber K3, can be omitted and taken from the roughing stand VG3. The caliber K3 is thus available for further flange machining operations that are otherwise performed by the roughing stand VG2. The roughing stand VG2 is thereby relieved or may possibly be omitted completely. The embodiment thus consists of the steps upsetting the flanges in the calibers K1 to K3 of the roughing stand VG1, partial deformation of the Flanges adjacent web areas through the roughing stand VG2, as well as completion of the pre-profile VP by partial deformation in the middle of the web in the roughing stand VG3. The flange machining in the Kaliqber K3 takes place in the same machining position of the pre-profile as in the K2 caliber. A rotation operation of the pre-profile VP between the calibers K2 and K3 deleted hereby.
Fig. 15.1 .1 zeigt schematisch das Verfahren zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten. Blickrichtung ist die Walzrichtung. Ausgangsmaterial sind Brammen mit konstantem Rechteckquerschnitt, die mit herkömmlichen Stranggießanlagen hergestellt werden. Diese Brammen werden anschließend durch Längsprofilwalzen zu keilförmigen Brammen weiterverarbeitet. Dafür kommt entweder ein separates Längsprofilwalzgerüst oder, wie hier gezeigt, ein modifiziertes Vorgerüste VG1 zum Einsatz. Die Keilform der Bramme BRA wird dabei im Kaliber K1 durch permanente, synchron zur Vorschubbewe- gung erfolgende Änderung des Walzspaltes WSP erzeugt. Die Änderung des Walzspaltes erfolgt, wie dargestellt über die Oberwalze OVG1 und / oder über die Unterwalze UVG1 . Sofern eine gleichzeitige Verstellung von Ober- und Unterwalze bevorzugt wird, empfiehlt sich eine um 90° gedrehte Anordnung der Walzen. Der Vorschub VBR ist senkrecht zur Zeichenebene gerichtet. Aufgrund der hohen Stauchkräfte im Kaliber K1 kommt es zu einer unerwünschten seitlichen Ausbauchung der Bramme, die mit dem Kaliber K2 kompensiert wird. Dazu wird die Bramme BRA um 90° gedreht und im Kaliber K2 mit konstantem Walzspalt gewalzt. Der Vorgang mit den Kalibern K1 und K2 wird erforderlichenfalls mehrfach wiederholt. Der Neigungswinkel wird dabei von Stich zu Stich vergrößert, bis die gewünschte Keilform erreicht ist. Mit dem Kaliber K3 wird die Bramme anschließend ein- gekerbt. Die eingekerbten Längsseiten werden mit dem Kaliber K4 weiter gestaucht und geweitet. Die anschließende Weiterverarbeitung des Vorprofils VP entspricht der unter Fig. 15.1 beschriebenen Ausführungsvariante. Mit dem Vorgerüst VG2 werden zunächst Teilbereiche des an die Flansche angrenzenden Stegs umgeformt. Die Fertigstellung des Vorprofils VP im Bereich der Stegmitte erfolgt mit dem Vorgerüst VG3.  Fig. 15.1 .1 shows schematically the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross-sections. Viewing direction is the rolling direction. Starting materials are slabs with constant rectangular cross-section, which are manufactured with conventional continuous casting plants. These slabs are then further processed by longitudinal profiled rollers to wedge-shaped slabs. For this either a separate longitudinal profile rolling stand or, as shown here, a modified roughing stand VG1 is used. The wedge shape of the slab BRA is thereby generated in the caliber K1 by permanent change of the roll gap WSP taking place synchronously with the advancing movement. The change of the roll gap takes place, as shown on the upper roll OVG1 and / or on the lower roll UVG1. If a simultaneous adjustment of the upper and lower rollers is preferred, it is recommended to rotate the rollers by 90 °. The feed VBR is directed perpendicular to the drawing plane. Due to the high compression forces in caliber K1, there is an undesirable lateral bulging of the slab, which is compensated with the caliber K2. For this purpose, the slab BRA is rotated by 90 ° and rolled in caliber K2 with a constant nip. If necessary, the procedure with the calibers K1 and K2 is repeated several times. The inclination angle is thereby increased from stitch to stitch until the desired wedge shape is achieved. With the caliber K3, the slab is then notched. The notched long sides are further compressed and widened with caliber K4. The subsequent further processing of the pre-profile VP corresponds to the embodiment variant described under FIG. 15.1. With the roughing stand VG2, first partial areas of the web adjacent to the flanges are reshaped. The completion of the pre-profile VP in the area of the middle of the bridge is done with the roughing stand VG3.
Fig. 15.1 .2 zeigt schematisch ein modifiziertes Verfahren zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten in der Seitenansicht. Alternativ können keilförmige Brammen aus stranggegossenen Brammen mit konstantem Rechteckquerschnitt mit Längsprofilwalzgerüsten LPW hergestellt werden. Dazu ist eine Gerüstanordnung entsprechend der Abbildung bestehend aus Oberwalze OBW, Unterwalze UBW und seitlichen Walzen SBW1 und SBW2 erforderlich. Die Ausgangsbramme mit konstantem Rechteckquerschnitt wird dazu mit der Vorschubbewegung VBR reversierend zwischen der Oberwalze OBW und der Unterwalze UBW des Längsprofilwalzgerüstes LPW hin und her bewegt. Dabei wird der Walzspalt WSP zwischen OBW und UBW permanent, synchron zur Vorschubbewegung VBR verringert. Von Stich zu Stich wird, ausgehend von der ge- strichelt dargestellten Rechteckform, eine Rampe mit größer werdendem Neigungswinkel gewalzt, bis schließlich die gewünschte Keilform der Bramme BRA erreicht ist. Die Breite der Bramme wird von den seitlichen Walze SBW1 und SBW2 kontrolliert. Der Walzspalt zwischen den seitlichen Walzen bleibt beim Walzen konstant. Fig. 15.1 .2 shows schematically a modified method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular cast slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the side view. Alternatively, wedge-shaped slabs can be made of continuously-cast slabs of constant rectangular cross-section with longitudinal slab rolling mills LPW. For this purpose, a framework arrangement according to the illustration consisting of upper roller OBW, lower roller UBW and side rollers SBW1 and SBW2 is required. The output slab with constant Rectangular cross-section is reciprocatingly moved with the feed movement VBR between the top roller OBW and the bottom roller UBW of the longitudinal profile rolling stand LPW. The rolling gap WSP between OBW and UBW is permanently reduced in synchronism with the feed movement V B R. From stitch to stitch, starting from the rectangular shape shown in broken lines, a ramp is rolled with increasing inclination angle until finally the desired wedge shape of the slab BRA is reached. The width of the slab is controlled by the lateral rolls SBW1 and SBW2. The nip between the lateral rolls remains constant during rolling.
Fig. 15.1 .3 zeigt schematisch eine weitere Modifikation des Verfahrens zur Herstellung keilförmiger Brammen durch Längsprofilwalzen rechteckförmiger Strangguss Brammen als Ausgangsmaterial für die Herstellung der tragenden Elemente mit nicht parallelen Rippen bzw. veränderlichen Querschnitten in der Draufsicht. Zur Herstellung keilförmiger Brammen mit symmetrischer Keilform aus stranggegossenen Brammen mit konstantem Rechteckquerschnitt wird die Bramme BRA bevorzugt mit der Breitseite in liegender Posi- tion, d.h. gegenüber Fig. 15.1 .2 um 90° gedreht, gewalzt. Die nach dem Walzen keilförmig ausgebildeten Seiten der Bramme zeigen dabei zu den seitlichen Walzen SBW1 bzw. SBW2. Der Walzspalt zwischen OBW und UBW bleibt konstant, während der Walzspalt WSP zwischen den seitlichen Walzen SBW1 bzw. SBW2 entsprechend der gewünschten Keilform synchron zur Vorschubbewegung VBR permanent angepasst wird. Fig. 15.1 .3 shows schematically a further modification of the method for producing wedge-shaped slabs by longitudinal profile rolling rectangular rectangular slabs as a starting material for the production of the supporting elements with non-parallel ribs or variable cross sections in the plan view. To produce wedge-shaped slabs with a symmetrical wedge shape from continuously cast slabs with a constant rectangular cross-section, the slab BRA is preferably rolled with the broad side in a lying position, ie rotated by 90 ° with respect to FIG. 15.1 .2. The wedge-shaped sides of the slab after rolling point to the lateral rolls SBW1 and SBW2. The nip between OBW and UBW remains constant, while the nip WSP between the side rollers SBW1 and SBW2 according to the desired wedge shape synchronously adjusted to the feed movement V B R.
Fig. 15.2 zeigt schematisch die Walzenanordnung und Kinematik der REF-Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers nach Fig. 15 als Vorprodukt für die Herstellung der tragenden Elemente in der Vorderansicht des Roughing Gerüsts. Die Erläuterungen erfolgen am Beispiel des Roughing Gerüsts RG für nicht parallele Flansche. Die Walzenbezeichnungen sind durch den Zusatz R gekennzeichnet. Die Walzenanordnung beim Fertigwalzen im Finishing Gerüst FG ist identisch. In der Abkantgruppe (Edging Gerüst EG) fehlen die seitlichen Walzen SWR1 und SWR2. Wie man der Darstellung entnimmt, sind zwischen den Flanschen FLo bzw. FLu zwei Walzenpaare, bestehend aus Oberwalzen OR1 bzw. OR2, sowie Unterwalzen UR1 bzw. UR2 mit horizontalen Achsen angeordnet. Die Walzenpaare liegen unmittelbar an den Flanschen an. Linkes und rech- tes Walzenpaar sind zueinander beabstandet, d. h. die Walzenbreite ist geringer als die kleinste Flanschbreite. Zwei Walzenpaare sind notwendig, da in dieser Figur Breitflanschträger mit nicht parallelen Flanschen gewalzt werden. Für parallele Flansche würde dagegen ein Walzenpaar ausreichen. Im Zusammenspiel mit Oberwalze OVG3 und Unterwalze UVG3 des vorgeschalteten Vorgerüstes VG3, hier gestrichelt dargestellt, können mit der dargestellten Walzenanordnung auch parallele Flansche gewalzt werden, mit einer in Breitenrichtung konstanten oder nicht konstanten Wandstärke des Steges. Die Walzen sind entsprechend der Darstellung mit den Radien r2 bzw. r3 aus Fig. 15 versehen. Die Achsen der Ober- und Unterwalzen sind zur Zeichenebene entsprechend des Flanschverlaufs geneigt. Die Schwenkwinkel werden so gewählt, dass die Achsen beider Walzenpaare OR1 und UR1 bzw. OR2 und UR2 jeweils senkrecht auf dem zugehörigen Flansch stehen. Die senkrechte Anordnung der Achsen zu den Flanschen ist aus Fig. 15.3 ersicht- lieh. Aufgrund der zur Längsachse spiegelsymmetrischen Achsenneigungen sind die Walzenpaare getrennt gelagert. Die Lagerung auf einer gemeinsamen Welle ist aus kinematischen Gründen nur bei parallelen Flanschverläufen möglich. Damit die Walzen dem veränderlichen Flanschabstand folgen können, ist eine seitliche Nachführung entsprechend der Pfeilrichtungen notwendig. Die Walzen sind hierzu auf schwenkbaren Linearschlitten gelagert und werden über NC-gesteuerte Antriebe permanent nachgeführt. Die Nachführbewegung der Walzen wird dabei über die numerische Steuerung des Gerüstes (Numeri- cal Control bzw. NC-Steuerung) mit der Vorschubbewegung des Walzgutes synchronisiert. Der Neigungs- bzw. Schwenkwinkel des jeweiligen Linearschlittens ist senkrecht zum entsprechenden Flansch eingestellt. Der Abstand der beiden mittleren Walzenpaare zueinander ändert sich mit der Vorschubbewegung des Walzguts. Der Walzenabstand der seitlichen Walzen, welche mit vertikalen Achsen ausgestattet sind, verändert sich ebenfalls entsprechend des Flanschabstandes. Hierzu werden die Walzen SWR1 und SWR2, analog zu den angrenzenden Ober- und Unterwalzen in Richtung der Pfeile translatorisch über NC-gesteuerte Linearachsen mit starken Antrieben nachgeführt. Während bei beid- seitiger, d. h. symmetrischer Verjüngung des Profils, beide Walzen SWR1 und SWR2, sowie die entsprechenden Ober- und Unterwalzen in gleicher Weise nachgeführt werden müssen, wird bei einseitiger Verjüngung, wie in Fig. 6 dargestellt, nur die Walze der jeweiligen Seite nachgeführt. Bei betragsmäßig unterschiedlichen Neigungswinkeln ist die Nachführbewegung auf den jeweiligen Neigungswinkel abgestimmt. Auch Profile mit ver- änderlichen Neigungswinkeln, wie in den Figuren 6.1 und 6.2 abgebildet, können auf diese Weise hergestellt werden. Hierzu wird der Schwenkwinkel der Achsen und die Nachführbewegung der Walzen während der Vorschubbewegung über die NC-Steuerung der Gerüste entsprechend angepasst. Durch den reversierenden Betrieb der REF- Gerüstgruppe mit wiederholt alternierender Vorschubbewegung senkrecht zur Zeichen- ebene erfolgen die seitlichen Walzenbewegungen abwechselnd in beide Pfeilrichtungen. Hierdurch verändert sich der seitliche Abstand der Oberwalzen OR1 bzw. OR2, sowie der Unterwalzen UR1 bzw. UR2. Es bildet sich der in Fig. 5.1 beschriebene verdickte Streifen mit konischem Verlauf. Dieser kann im Einzelfall zum Beispiel zur Verstärkung von Öffnungen entsprechend Fig. 5.3 erwünscht sein. Sofern der verdickte Streifen nicht er- wünscht ist, lässt sich dieser im Zusammenspiel mit dem Vorgerüst VG3 vor der REF- Gerüstgruppe vermeiden. Wenn die tragenden Elemente grundsätzlich durch einen verdickten Streifen verstärkt werden sollen, kann das Vorgerüst VG3 ggf. entfallen. Nachfolgend wird beschrieben, wie eine einheitliche Wandstärke w2 zwischen den Flanschen erreicht wird. Damit sich Flansche mit konstanten Abmessungen in Längsrichtung des Bauteils ergeben, müssen die Walzspalte in einer bestimmten Reihenfolge verändert werden. Da die Walzenpaare OR1 und UR1 bzw. OR2 und UR2 maßgeblich zur Ausformung der Flansche beitragen, wird hier immer zuerst der Walzspalt WSP verringert. Die Anpas- sung des Walzspaltes zwischen Oberwalze OVG3 und Unterwalze UVG3 des Vorgerüstes VG3 erfolgt unmittelbar im Anschluss. Dieser abwechselnde Vorgang der Walzspaltanpassung wiederholt sich so oft bis die gewünschte Wandstärke w2 durchgängig erreicht ist. Es wird folglich immer zuerst eine Vertiefung im Bereich der Flansche gewalzt. Mit dem Vorgerüst VG3 wird im darauf folgenden Walzschritt die Verdickung in der Prof il- mitte eingeebnet. Alternativ lässt sich mit dem Vorgerüst VG3 eine bleibende Vertiefung in Profilmitte erzeugen. Die Mitte des Steges trägt im Gegensatz zu den Flanschbereichen nur wenig zum Gesamtflächenträgheitsmoment von Trägerprofilen bei, so dass hier eine lokal geringere Wandstärke aus Gewichtsgründen von Vorteil sein kann (siehe hierzu Fig. 6). Dem gegenüber ist eine Vertiefung bei Schalentragelementen nicht zielführend. Indem die seitlichen Flanschbereiche mit den Walzenpaaren OR1 und UR1 bzw. OR2 und UR2 zuerst gewalzt werden, wird immer das gleiche Materialvolumen während der Vorschubbewegung in die seitlichen Flansche FLo bzw. FLu verdrängt. Dies ist wichtig, da sich sonst ungleichmäßige Flansche bilden. Die Walzenbahnen der drei mittleren Walzenpaare überlappen sich in Folge des konischen Verlaufs der Flansche in einer variierenden Breite ÜL, so dass sich ein gleichmäßiger und weitgehend gratfreier Übergang ergibt. Ein Abrunden bzw. Anschrägen der Walzenkanten trägt ebenfalls zur Ausbildung eines gleichmäßigen Übergangs bei. Ein eventueller Restgrat kann durch nachträgliches Verputzen entfernt werden. Zum Anstauchen der verdickten Längskanten Lk wird die Edging- Gerüstgruppe verwendet. Fig. 15.2 shows schematically the roll arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide-flange girder of Fig. 15 as a precursor for the production of the supporting elements in the front view of the roughing scaffold. The explanations are given using the example of the roughing framework RG for non-parallel flanges. The roll designations are marked by the suffix R. The roller arrangement during finish rolling in the finishing stand FG is identical. In the edging group (Edging framework EG) the lateral rolls SWR1 and SWR2 are missing. As can be seen from the illustration, two pairs of rollers, consisting of top rollers OR1 and OR2, and bottom rollers UR1 and UR2 with horizontal axes are arranged between the flanges FLo and FLu. The pairs of rollers lie directly on the flanges. Left and right pair of rollers are spaced apart, ie the roller width is less than the smallest flange width. Two pairs of rollers are necessary because in this figure wide flange beams are rolled with non-parallel flanges. For parallel flanges, however, a pair of rollers would be sufficient. In conjunction with upper roller OVG3 and lower roller UVG3 of the upstream roughing stand VG3, shown here in dashed lines, parallel flanges can also be rolled with the illustrated roller arrangement, with a wall thickness of the web which is constant or not constant in the width direction. The rollers are provided with the radii r2 and r3 of FIG. 15 as shown. The Axes of the upper and lower rollers are inclined to the drawing plane according to the flange. The swivel angles are selected so that the axes of both pairs of rollers OR1 and UR1 or OR2 and UR2 are each perpendicular to the associated flange. The vertical arrangement of the axes to the flanges is apparent from Fig. 15.3. Due to the longitudinal axis mirror-symmetrical axis slopes the roller pairs are stored separately. The storage on a common shaft is possible for kinematic reasons only with parallel Flanschverläufen. Thus, the rollers can follow the variable flange distance, a lateral tracking according to the direction of the arrows is necessary. For this purpose, the rollers are mounted on swiveling linear slides and are permanently tracked via NC-controlled drives. The tracking movement of the rollers is synchronized via the numerical control of the stand (Numerical Control or NC control) with the feed movement of the rolling stock. The inclination or swivel angle of the respective linear slide is set perpendicular to the corresponding flange. The distance between the two middle roller pairs to each other changes with the feed movement of the rolling stock. The roller spacing of the lateral rollers, which are equipped with vertical axes, also varies according to the flange distance. For this purpose, the rollers SWR1 and SWR2, analogous to the adjacent upper and lower rollers in the direction of the arrows translationally via NC-controlled linear axes tracked with strong drives. While both rolls SWR1 and SWR2, as well as the corresponding top and bottom rolls must be tracked in the same way in bilateral, ie symmetrical tapering of the profile, with one-sided taper, as shown in Fig. 6, only the roller of the respective side tracked. In terms of magnitude different inclination angles, the tracking movement is tuned to the respective inclination angle. Even profiles with variable inclination angles, as shown in FIGS. 6.1 and 6.2, can be produced in this way. For this purpose, the pivoting angle of the axes and the tracking movement of the rollers during the feed movement via the NC control of the stands is adjusted accordingly. Due to the reversing operation of the REF scaffolding group with repeatedly alternating feed motion perpendicular to the drawing plane, the lateral roll movements take place alternately in both directions of the arrows. As a result, the lateral distance of the upper rollers OR1 or OR2, as well as the lower rollers UR1 and UR2 changes. It forms the thickened strip with conical course described in Fig. 5.1. This may be desirable in the individual case, for example, to reinforce openings according to Fig. 5.3. If the thickened strip is not desired, it can be avoided in conjunction with the VG3 roughing stand in front of the REF scaffolding group. If the supporting elements are basically to be reinforced by a thickened strip, the roughing stand VG3 may be omitted. The following describes how a uniform wall thickness w2 between the flanges is reached. To give flanges with constant dimensions in the longitudinal direction of the component, the roll gaps must be changed in a specific order. Since the roller pairs OR1 and UR1 or OR2 and UR2 contribute significantly to the shaping of the flanges, the roll gap WSP is always first reduced here. The roll gap between upper roll OVG3 and lower roll UVG3 of roughing stand VG3 is adjusted immediately afterwards. This alternating process of roll gap adjustment repeats itself until the desired wall thickness w2 is achieved throughout. It is therefore always rolled first a depression in the area of the flanges. With the roughing stand VG3, the thickening in the center of the profile is leveled in the following rolling step. Alternatively, the VG3 roughing frame can be used to create a permanent depression in the center of the profile. In contrast to the flange regions, the middle of the web contributes only little to the total moment of inertia of carrier profiles, so that a locally smaller wall thickness may be advantageous for reasons of weight (see FIG. 6). In contrast, a depression in shell support elements is not effective. By first rolling the lateral flange areas with the pairs of rollers OR1 and UR1 or OR2 and UR2, the same volume of material is always displaced into the lateral flanges FLo or FLu during the advancing movement. This is important because otherwise uneven flanges form. The roller tracks of the three middle roller pairs overlap in consequence of the conical course of the flanges in a varying width ÜL, so that there is a uniform and largely burr-free transition. Rounding or bevelling of the roll edges also contributes to the formation of a smooth transition. Any residual ridge can be removed by subsequent plastering. For upsetting the thickened longitudinal edges Lk the edging scaffolding group is used.
Die entsprechenden seitlichen Walzen aller drei Gerüstgruppen sind durch die gestrichelt dargestellten Ausnehmungen profiliert. Um die erforderlichen Stauchkräfte zum Ausformen der Ausnehmungen aufzubauen, werden an den seitlichen Walzen die auf der linken Seite gestrichelt dargestellten Konturänderungen vorgenommen. Beidseitig verdickte Längskanten lassen sich mit den seitlichen Walzen nach dem Hochbiegen der unteren Flanschhälften anstauchen. Ober- und Unterwalzen werden entsprechend der gewünschten Form der Verdickung konturiert. Die Ausnehmungen an den seitlichen Walzen entfallen. Mit dieser Anordnung können auch einseitige Verdickungen erzeugt werden. The corresponding lateral rollers of all three framework groups are profiled by the recesses shown in dashed lines. In order to build up the necessary compressive forces for forming the recesses, the contour changes shown dashed on the left side are made on the lateral rollers. Double-sided thickened longitudinal edges can be upset with the lateral rollers after bending up the lower flange halves. Upper and lower rollers are contoured according to the desired shape of the thickening. The recesses on the side rollers omitted. With this arrangement, one-sided thickening can be generated.
Zur Erzielung unterschiedlicher Flanschlängen FLo bzw. FLu wird die Edging- Gerüstgruppe herangezogen.  To achieve different flange lengths FLo or FLu, the edging framework group is used.
Dies kann wünschenswert sein, wenn nur kurze Rippen aber breite Schalentragelemente benötigt werden. Das Prinzip des unsymmetrischen Stauchens der Flansche wird im Zu- sammenhang mit Fig. 16 erläutert, da dieses Prinzip auch bei U-Profilen Anwendung findet. This may be desirable when only short ribs but wide shell support members are needed. The principle of asymmetrical compression of the flanges is explained in connection with Fig. 16, since this principle also applies to U-profiles application.
Die Anpassung der Flanschdicken bzw. tf2 nach Fig. 6 wird erreicht, indem beim Walzen der Abstand der seitlichen Walzen zu den Flanken Ober- und Unterwalzen verringert wird.  The adaptation of the flange thicknesses or tf2 according to FIG. 6 is achieved by reducing the distance between the lateral rolls and the flanks of the upper and lower rolls during rolling.
Fig. 15.3 zeigt schematisch die Walzenanordnung und Kinematik der REF-Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentragele- mente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträ- gern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht. Die Walzenanordnung zur Herstellung der Schalentragelemente mit integrierten Rippen, sowie der Breitflanschträger mit veränderlichen Querschnitten ist identisch. Lediglich das Walzenprofil der seitlichen Walzen SWF1 und SWF2 im Finishing-Gerüst FG ist unterschiedlich. FIG. 15.3 schematically shows the roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide-flange carrier as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs and for rolling wide-section beams with a variable cross-section in plan view. The roller assembly for the production of the shell support elements with integrated ribs, as well as the wide flange with variable cross sections is identical. Only the roll profile of the lateral rolls SWF1 and SWF2 in the finishing stand FG is different.
Da die Schalentragelemente mit integrierten Rippen nach der erfindungsgemäßen X-X- Methode im Direktwalzverfahren gewalzt werden, müssen die Walzen SWF1 und SWF2 profiliert sein.  Since the integrated rib shells are rolled by the X-X method of the present invention by the direct rolling method, the rolls SWF1 and SWF2 must be profiled.
Durch die profilierten Walzen wird die X-Form des Breitflanschträgers beibehalten, was sich vorteilhaft auf den anschließenden Biegeprozess auswirkt. Erfolgt keine Weiterverarbeitung zu Schalentragelementen, muss das Finishing-Gerüst FG die typische H-Form von Breitflanschträgern erzeugen. Hierzu müssen die Walzen SWF1 und SWF2 zylindrisch sein.  Due to the profiled rollers, the X-shape of the wide-flange carrier is maintained, which has an advantageous effect on the subsequent bending process. If no further processing to shell support elements, the finishing framework FG must produce the typical H-shape of wide-flange girders. For this purpose, the rollers SWF1 and SWF2 must be cylindrical.
Es reicht daher aus, das Verfahren einer modifizierten REF-Gruppe für einen der beiden Anwendungsfälle zu beschreiben. Die Beschreibung erfolgt anhand eines Breitflanschträgers BT mit der typischen H-Form und veränderlichem, d.h. gevouteten Querschnitt.  It is therefore sufficient to describe the method of a modified REF group for one of the two applications. The description will be made with reference to a broad flange carrier BT having the typical H-shape and variable, i. vaulted cross-section.
Die Querschnittsveränderung kann, wie dargestellt, symmetrisch auf beiden Seiten durch entsprechende Neigung der Flansche FLo bzw. FLu erfolgen. Die Querschnittsveränderung kann auch unsymmetrisch durch Neigung nur einer Flanschseite erfolgen, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Prinzipiell sind auch in einem Stück gewalzte Querschnittsverläufe mit veränderlicher Neigung der Flansche analog der Figuren 6.1 und 6.2 möglich. Alternativ ist die Herstellung durch Zusammenschweißen nahtlos gewalzter parallelflanschiger und nicht parallelflanschiger Breitflanschträgerabschnitte möglich. Hierzu wird auf die Erläuterungen zum Rührreibschweißen unter Fig. 14.2 verwiesen. Die Reihenfolge beim Walzen von Breitflanschträgern ist beim Walzen von parallelen und nicht parallelen Flanschen identisch. Das Walzgut durchläuft die REF-Gruppe in der Reihenfolge Roughing-Gerüst RG, Edging-Gerüst EG und Finishing-Gerüst FG. Der sich ausformende Breitflanschträger BT wird dabei mit der Vorschubgeschwindigkeit V, wie durch den Pfeil angedeutet, rever- sierend bewegt. Die Neigung der Flansche FLo bzw. FLu hat zur Folge, dass die Ober- und Unterwalzen aller drei Gerüste translatorisch, entsprechend der Pfeile, nachgeführt werden müssen. Die Walzenachsen stehen genau senkrecht auf den entsprechenden Flanschen. Die Nachführung erfolgt über Linearschlitten und starke NC-gesteuerte Antriebe, die die Nachführbewegung mit der Vorschubbewegung V synchronisieren. Dies gilt ebenso für die seitlichen Walzen SWR1 , SWR2, SWF1 und SWF2. Betragsmäßig gleiche bzw. ungleiche Neigungswinkel beider Seiten und die daraus resultierenden Konsequenzen für die Nachführbewegungen der Walzen wurden bereits in Fig. 15.2 beschrieben. Die Walzspalte zwischen den Ober- und Unterwalzen bzw. zu den seitlichen Walzen werden dabei mit jedem Reversierhub schrittweise verringert, so dass sich die gewünschte Ausformung der Flansche, sowie des Steges St ergibt. Um einen keilförmigen Streifen mit erhöhter Wandstärke in Profilmitte nach Fig. 5.1 zu vermeiden, werden abwechselnd die Walzspalte der Ober- und Unterwalzen der REF-Gerüstgruppe, sowie der hier nicht dar- gestellten Vorgerüstgruppe VG3 reduziert, bis sich schließlich eine einheitliche Wandstärke w2 zwischen den Flanschen ausbildet. Die Bahnen der beteiligten Walzen, hier gestrichelt dargestellt, überlappen sich hierbei mit einer veränderlichen Breite ÜL. Alternativ kann in der Mitte des Steges St gezielt eine Vertiefung gewalzt werden. The cross-sectional change can, as shown, be symmetrical on both sides by corresponding inclination of the flanges FLo or FLu. The change in cross section can also be asymmetrical by tilting only one flange side, as shown in FIG. In principle, rolled cross-sectional profiles with a variable inclination of the flanges are also possible in one piece analogously to FIGS. 6.1 and 6.2. Alternatively, fabrication is possible by welding together seamlessly flanged parallel flange and non-parallel flange broad flange beam sections. For this purpose, reference is made to the explanations for Rührreibschweißen under Fig. 14.2. The order of rolling wide-flange beams is identical when rolling parallel and non-parallel flanges. The rolling stock passes through the REF group in the order of roughing framework RG, edging framework EG and finishing framework FG. The forming wide flange beam BT is thereby reversely moved at the feed rate V, as indicated by the arrow. The inclination of the flanges FLo or FLu has the consequence that the upper and lower rollers of all three stands translationally, according to the arrows, must be tracked. The roller axes are exactly perpendicular to the corresponding flanges. The tracking takes place via linear slides and strong NC-controlled drives, which synchronize the tracking movement with the feed motion V. This also applies to the side rollers SWR1, SWR2, SWF1 and SWF2. The same or unequal inclination angle of both sides and the consequences for the tracking movements of the rollers have already been described in FIG. 15.2. The nips between the upper and lower rollers or to the lateral rollers are thereby gradually reduced with each Reversierhub, so that the desired shape of the flanges, as well as the web St results. In order to avoid a wedge-shaped strip with increased wall thickness in the middle of the profile according to FIG. 5.1, the rolling nips of the top and bottom rolls of the REF framework group and of the roughing group VG3 (not shown here) are alternately reduced until, finally, a uniform wall thickness w2 between the walls Flanges forming. The tracks of the participating rollers, shown here by dashed lines, overlap here with a variable width ÜL. Alternatively, a recess can be rolled in the middle of the web St targeted.
Fig. 15.3.1 zeigt schematisch eine alternative Walzenanordnung und Kinematik der REF- Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentragelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht. Gegenüber der Anordnung aus Fig. 15.3 werden nicht die Walzenachsen geschwenkt, sondern das Walzgut. Mit dem nachfolgend beschrieben Verfahren können die erfindungsgemäßen Schalentra- gelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt auf vorhandenen Walzstraßen unter Nutzung herkömmlicher REF-Gerüste hergestellt werden. Dazu wird der Breitflanschträger BT bzw. das Vorprodukt VPR wie dargestellt in zwei aufeinander folgenden Schritten durch lokales Walzen jeweils einer Flanschseite hergestellt. Entsprechend der Abbildung wird in Schritt 1 zuerst der linke Flanschbereich gewalzt. Alternativ kann zuerst der rechte Flanschbereich gewalzt werden. Die seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 ' befinden sich wie gezeigt jeweils in Position POS1 . Der Breitflanschträger liegt mit der Außenseite des linken Flansches Flo an den seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 ' an. Um den Breitflanschträger zur Anlage an die seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 zu bringen, wird der Breitflanschträger mit den seitlichen Verfahrachsen der gegenüberliegenden Walzen SWR2' und SWF2' nach links bewegt. Die Walzen SWR2' und SWF2' werden dazu wie dargestellt von der Position POS 1 in die Position POS 2 gebracht. Der Breitflanschträger kann alternativ mit nicht dargestellten Verfahreinheiten, beispielsweise mit Stellzylindern, in die Bearbeitungsposition für den linken Flanschbereich gebracht bzw. vorzentriert werden. Dies kann in der REF-Gruppe oder in einem vorgelagerten Bereich der Walzstraße erfolgen. Der Walzspalt WSP zwischen den horizontalen Ober- und Unterwalzen ist dabei geöffnet, so dass die Ausrichtung nicht behindert wird. Sobald die Bearbeitungsposition für den linken Flanschbereich erreicht ist, beginnt das reversierende Walzen des Breitflanschträgers mit den REF-Gerüsten RG, EG und FG. Der Walzspalt wird dabei entsprechend eingestellt. Die seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 ' bleiben dabei jeweils in Position POS1 . Damit die Außenseite des linken Flansches Flo beim reversierenden Walzen auf Anschlag zu den seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 ' bleibt, werden die gegenüberliegenden Walzen SWR2' und SWF2' entsprechend der Keilform des Walzgutes in Richtung der Pfeile über die zugehörigen Zustellachsen seitlich permanent nachgeführt. Dabei bewegen sich die Walzen SWR2' und SWF2' reversierend zwischen den Positionen POS1 und POS2. Die Reversierbewegung ist mit dem Vorschub V des Walzgutes über die nicht dargestellte Anlagensteuerung synchronisiert. Die Oberwalzen OR1 ', OE1 ' und OF1 ' sowie die entsprechenden Unterwalzen sind aufgrund der Keilform des Walzgutes kleiner als der minimale Abstand zwischen dem linken und rechten Flansch Flo und bearbeiten den Breitflanschträger in Schritt 1 links der gestrichelten Linie. Dabei liegen die Ober- und Unterwalzen wie dargestellt an der Innenseite des linken Flansches Flo an. Wenn der linke Flanschbereich fertiggestellt ist, wird in Schritt 2 der rechte Flanschbereich bearbeitet. Dazu wird das Walzgut bzw. der Breitflanschträger BT mit der Außenseite des rechten Flansches Flo bei geöffnetem Walzspalt an den seitlichen Walzen SWR2' und SWF2' zur Anlage gebracht. Dies erfolgt über eine Verfahrbewegung der gegenüberliegenden Walzen SWR1 ' und SWF1 ', über seitliche Verfahrbewegungen mit den Ober- und Unterwal- zen oder alternativ über nicht dargestellte Verfahreinheiten. Die Bearbeitung des rechten Flanschbereichs erfolgt spiegelbildlich analog zu Schritt 1 . Die Walzen SWR2' und SWF2' bleiben dabei in Position POS1. Die gegenüberliegenden Walzen SWR1 ' und SWF1 ' werden reversierend zwischen den Positionen POS1 und POS2 synchron zum Vorschub V hin und her bewegt und halten die Außenseite des rechten Flansches Flo auf Anschlag zu den Walzen SWR2' und SWF2'. Die Oberwalzen ORT, OE1 ' und OF1 ' sowie die entsprechenden Unterwalzen müssen beim Walzen des Bereichs rechts der gestrichelten Linie an der Innenseite des rechten Flansches Flo anliegen. Dazu werden die Oberwalzen OR1 ', OE1 ' und OF1 ' sowie die entsprechenden Unterwalzen in Richtung der gestrichelten Pfeile auf den zugehörigen Walzenachsen auf Anschlag nach rechts bewegt. So- fern die REF-Gerüste eine seitliche Verfahrbewegung der horizontalen Achsen nicht zulassen, werden die Walzenkörper der Ober- und Unterwalzen verschiebbar auf den Walzenachsen angebracht. Die Übertragung der Antriebskräfte für den Walzenvorschub erfolgt in diesem Fall nach dem Nut-Feder-Prinzip. Die Verschiebebewegungen und die seitliche Arretierung der Walzenkörper auf den Achsen erfolgt über eine hier nicht dargestellte schaltbare Mechanik an den Achsen. Ein Walzenwechsel wie in der Figur am Beispiel der Oberwalzen durch die Bezugszeichen OR2', OE2' und OF2'angedeutet, stellt eine weitere Möglichkeit dar, bedeutet jedoch hohe Rüstzeiten. Fig. 15.3.1 shows schematically an alternative roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified wide flange carrier as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschträgern with variable cross section in plan view. Compared to the arrangement of Fig. 15.3 not the roll axes are pivoted, but the rolling stock. With the method described below, shell moldings according to the invention with parallel or non-parallel ribs, as well as wide-section girders with variable cross section can be produced on existing rolling mills using conventional REF stands. For this purpose, the wide-flange carrier BT or the precursor VPR is produced as shown in two successive steps by locally rolling one flange side each. According to the figure, in step 1, first, the left flange portion is rolled. Alternatively, first, the right flange portion can be rolled. The side rollers SWR1 'and SWF1' are in position POS1, respectively, as shown. The wide flange beam abuts with the outside of the left flange Flo on the side rollers SWR1 'and SWF1'. In order to bring the wide flange support to rest on the side rollers SWR1 'and SWF1, the wide flange beam is moved leftward with the lateral travel axes of the opposing rollers SWR2' and SWF2 '. Rolls SWR2 'and SWF2' are moved from position POS 1 to position POS 2 as shown. The Breitflanschträger can alternatively with not Moving units shown, for example, with adjusting cylinders, brought into the machining position for the left flange or pre-centered. This can be done in the REF group or in an upstream area of the rolling mill. The nip WSP between the horizontal upper and lower rollers is open, so that the alignment is not hindered. As soon as the machining position for the left flange area is reached, the reversing rolling of the wide-flange girder starts with the REF gantries RG, EG and FG. The roll gap is adjusted accordingly. The lateral rollers SWR1 'and SWF1' each remain in position POS1. So that the outer side of the left flange Flo remains in abutting engagement with the lateral rollers SWR1 'and SWF1' during reversing rolling, the opposing rollers SWR2 'and SWF2' are laterally tracked laterally in the direction of the arrows via the associated infeed axes in accordance with the wedge shape of the rolling stock. In this case, the rollers SWR2 'and SWF2' reversibly move between positions POS1 and POS2. The reversing movement is synchronized with the feed V of the rolling stock via the system control, not shown. The top rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding bottom rollers are smaller than the minimum distance between the left and right flange Flo due to the wedge shape of the rolling stock and process the wide flange in step 1 left of the dashed line. The upper and lower rollers are as shown on the inside of the left flange Flo on. When the left flange portion is completed, in step 2, the right flange portion is machined. For this purpose, the rolling stock or the wide-flange carrier BT is brought into contact with the outside of the right-hand flange Flo with the roll nip open at the lateral rolls SWR2 'and SWF2'. This is done by means of a movement of the opposing rollers SWR1 'and SWF1', by means of lateral movements with the top and bottom rollers or alternatively by way of movement units, not shown. The machining of the right-hand flange area is mirror-inverted analogous to step 1. The rollers SWR2 'and SWF2' remain in position POS1. The opposing rollers SWR1 'and SWF1' are reversely reciprocated between the positions POS1 and POS2 in synchronism with the feed V and hold the outside of the right flange Flo abutted to the rollers SWR2 'and SWF2'. The top rollers ORT, OE1 'and OF1' as well as the corresponding bottom rollers must rest on the inside of the right flange Flo when rolling the area to the right of the dashed line. For this purpose, the upper rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding lower rollers are moved in the direction of the dashed arrows on the associated roller axes to stop to the right. If the REF stands do not allow a lateral movement of the horizontal axes, the roller bodies of the upper and lower rollers are slidably mounted on the roller axles. The transmission of the driving forces for the roll feed takes place in this case according to the tongue and groove principle. The Movements and the lateral locking of the roller body on the axles via a switchable mechanism, not shown here on the axles. A roll change as indicated in the figure by the example of the upper rolls by the reference symbols OR2 ', OE2' and OF2 ', represents a further possibility, but means high set-up times.
Fig. 15.3.2 zeigt schematisch eine weitere Walzenanordnung und Kinematik der REF- Gerüstgruppe zum Walzen des modifizierten Breitflanschträgers als Vorprodukt für die Schalentragelemente mit parallelen oder nicht parallelen Rippen, sowie zum Walzen von Breitflanschträgern mit veränderlichem Querschnitt in der Draufsicht. Wesentlicher Vorteil dieser Anordnung gegenüber Fig. 15.3.1 ist, dass die Lage der Oberwalzen OR1 ', OE1 ' und OF1 ' sowie der entsprechenden Unterwalzen erhalten bleibt. Eine Verschiebbarkeit der Walzenkörper auf den zugehörigen Walzenachsen oder ein Walzenwechsel, wie in Fig. 15.3.1 beschrieben, ist nicht erforderlich. Der Ablauf von Schritt 1 ist identisch mit Fig. 15.3.1 . Bei Schritt 2 wird die Innenseite des rechten Flansches Flo, anders als in Fig. 15.3.1 , dadurch mit den seitlichen Flanken der Oberwalzen OR1 ', OE1 ' und OF1 ' bzw. mit den entsprechenden Flanken der Unterwalzen zur Anlage gebracht, dass mit den seitlichen Walzen SWR2' und SWF2' die Position POS3 angefahren wird. Die Position POS3 befindet sich links der Position POS 2. Das Walzgut bzw. der Breitflanschträger liegt dadurch in Schritt 2 insgesamt weiter links als in Fig. 15.3.1 . Die seitlichen Walzen SWR1 ' und SWF1 ' nehmen ebenfalls Positionen weiter links ein. Die Positionen sind mit den Be- zugszeichen POS 3 und POS 4 gekennzeichnet. Die Walzen SWR1 ' und SWF1 ' werden entsprechend Keilform und Vorschub V reversierend zwischen POS 3 bzw. POS 4 bewegt. Fig. 15.3.2 shows schematically another roller arrangement and kinematics of the REF scaffolding group for rolling the modified broad flange support as a precursor for the shell support elements with parallel or non-parallel ribs, as well as for rolling Breitflanschträgern with variable cross-section in plan view. A significant advantage of this arrangement compared with FIG. 15.3.1 is that the position of the top rollers OR1 ', OE1' and OF1 'and the corresponding bottom rollers is maintained. A displaceability of the roll body on the associated roll axes or a roll change, as described in Fig. 15.3.1, is not required. The procedure of step 1 is identical to Fig. 15.3.1. In step 2, the inside of the right flange Flo, unlike in Fig. 15.3.1, thereby brought to the side edges of the top rollers OR1 ', OE1' and OF1 'or with the corresponding edges of the lower rollers to the plant that with lateral rollers SWR2 'and SWF2' the position POS3 is approached. The position POS3 is located to the left of the position POS2. The rolling stock or the broad-flange carrier is thus located further to the left in step 2 than in FIG. 15.3.1. The side rollers SWR1 'and SWF1' also occupy positions farther left. The positions are identified by the reference numbers POS 3 and POS 4. Rolls SWR1 'and SWF1' are reversely moved between POS 3 and POS 4, respectively, in accordance with the wedge shape and feed V.
Fig. 15.4 zeigt schematisch das Verfahren zum Biegen des modifizierten Breitflanschträgers zu den tragenden Elementen am Beispiel von Schalentragelementen mit integrierten Rippen in einem Schnitt.  Fig. 15.4 shows schematically the method for bending the modified broad flange support to the supporting elements using the example of shell support elements with integrated ribs in a section.
Die Erläuterung des Biegevorgangs, der integraler Bestandteil des erfindungsgemäßen Direktwalzverfahrens nach der X-X-Methode ist, erfolgt exemplarisch für die Herstellung einer ebenen, plattenförmigen Endkontur mit integrierten, senkrecht zur Platte angeordneten Rippen mit einer Unterteilung in vier Schritte.  The explanation of the bending process, which is an integral part of the direct rolling process according to the invention according to the X-X method, is exemplary for the production of a flat, plate-shaped final contour with integrated, arranged perpendicular to the plate ribs with a subdivision into four steps.
In der Praxis kann eine feinere Unterteilung mit kleineren Biegewinkeln pro Biegeschritt notwendig sein. Für das Grundverständnis sind jedoch vier Prozessschritte ausreichend. In der Figur wird nur eine Flanschseite gezeigt, da der Biegevorgang auf der gegenüber liegenden Seite analog erfolgt. In practice, a finer subdivision with smaller bending angles per bending step may be necessary. However, four process steps are sufficient for the basic understanding. In the figure, only one flange side is shown, since the bending process takes place analogously on the opposite side.
Anders als die vorhergehenden Walzschritte erfolgt das Warm-Walzprofilieren nicht im Reversierbetrieb, sondern bevorzugt in unidirektionaler Vorschubrichtung senkrecht zur Zeichenebene. Im ersten Schritt wird der untere Flansch FLu aus der gestrichelt dargestellten Ausgangslage um einen definierten Winkel, entsprechend der Biegerichtung BR nach oben gebogen. Der obere Flansch FLo biegt sich hierbei um einen geringfügig kleineren Winkel nach rechts mit. Der Ausgangsradius r3 vergrößert sich hierbei zum Radius r3'. Die mit durchgezogener Linie dargestellte Sollkontur nach dem ersten Biegeschritt ergibt sich aus der Kontur des profilierten Walzspaltes WSP. Der Walzspalt wird bei parallelen Flanschen von einem Walzenpaar mit horizontalen Achsen bestehend aus Oberwalze OP1 und Unterwalze UP1 gebildet. Eine Veränderung der Wandstärke w2 ist nicht beabsichtigt. Die Oberwalze OP1 besitzt eine Nut NU1 zur Aufnahme des Flansches FLo. Die Nutgeomet- rie ergibt sich aus der Flanschgeometrie und Winkellage von FLo, wobei die Nutbreite stets größer sein muss, als die Flanschdicke. Alternativ kann die Funktion der Nut NU1 in der Oberwalze OP1 durch zwei einzelne, zueinander beabstandete Oberwalzenscheiben ersetzt sein. Sofern der Breitflanschträger BT nicht parallele Flansche aufweist, ist eine Aufteilung in zwei Walzenpaare mit getrennten Achsen notwendig. Unlike the previous rolling steps, hot roll forming does not take place in reversing mode, but preferably in a unidirectional feed direction perpendicular to the drawing plane. In the first step, the lower flange FLu is bent from the initial position shown by dashed lines by a defined angle, corresponding to the bending direction BR upwards. The upper flange FLo bends in this case by a slightly smaller angle to the right. The output radius r3 increases in this case to the radius r3 ' . The desired contour shown by the solid line after the first bending step results from the contour of the profiled roll gap WSP. The nip is formed in parallel flanges of a pair of rollers with horizontal axes consisting of top roller OP1 and bottom roller UP1. A change in the wall thickness w2 is not intended. The upper roller OP1 has a groove NU1 for receiving the flange FLo. The groove geometry results from the flange geometry and angular position of FLo, whereby the groove width must always be greater than the flange thickness. Alternatively, the function of the groove NU1 in the upper roll OP1 may be replaced by two single, spaced-apart upper roll disks. If the Breitflanschträger BT does not have parallel flanges, a division into two pairs of rollers with separate axes is necessary.
Die zugehörigen Walzenachsen sind entsprechend der Flanschverläufe geneigt und über NC-gesteuerte Linearachsen mit geeigneten Antrieben, z.B. Spindelantrieben, nachgeführt. The associated roller axes are inclined in accordance with the flange courses and controlled by NC-controlled linear axes with suitable drives, e.g. Spindle drives, tracked.
Das Grundprinzip nachgeführter Walzen entspricht weitgehend den Erläuterungen in den Figuren 15.2 und 15.3. Im zweiten Schritt wird der untere Flansch FLu durch ein weiteres Walzenpaar, bestehend aus Oberwalze OP2 und Unterwalze UP2, entsprechend der Biegerichtung BR weiter nach oben in die Endlage FLu' gebogen. Die Biegung erfolgt entsprechend der modifizierten Profilierung des Walzspaltes. Der Flansch FLo biegt sich weiter nach rechts in die Endlage FLo', die von der Nut NU2 vorgegeben ist, und bildet von nun an die Rippe Rp. Der Winkel zwischen beiden Flanschhälften verringert sich da- bei. Im dargestellten Beispiel stellt sich ein rechter Winkel zwischen FLo' und FLu' ein. Der Winkel zwischen FLu' und St vergrößert sich auf 180°. The basic principle of tracked rollers largely corresponds to the explanations in FIGS. 15.2 and 15.3. In the second step, the lower flange FLu is bent further upwards into the end position FLu ' by a further pair of rollers, consisting of top roller OP2 and bottom roller UP2, corresponding to the bending direction BR. The bending takes place in accordance with the modified profiling of the roll gap. The flange FLo bends further to the right in the end position FLo ' , which is predetermined by the groove NU2, and forms from now on the rib Rp. The angle between the two flange halves is reduced thereby. In the example shown, a right angle is established between FLo ' and FLu ' . The angle between FLu ' and St increases to 180 °.
Durch Rückfederung können sich nach dem Walzen unerwünschte Abweichungen der Winkellagen von FLo' und FLu' ergeben. Es kann daher, abhängig von den material- und temperaturabhängigen Rückfederraten zweckmäßig sein, die Rückfederung bei der Kon- turierung der Walzen zu berücksichtigen. Das Vorhalten der Rückfederung beim Walzprofilieren wird vom Fachmann beherrscht und ist in Fig. 15.4 nicht berücksichtigt. Der Biegevorgang verändert zudem die Radien. Springback may result in unwanted deviations of the angular positions of FLo ' and FLu ' after rolling. It may therefore be expedient, depending on the material- and temperature-dependent springback rates, to take account of springback when contouring the rolls. The provision of springback during roll forming is dominated by a person skilled in the art and is not considered in FIG. 15.4. The bending process also changes the radii.
Der Radius r3' vergrößert sich zu unendlich. Hierbei entstehen lokale Zugspannungen im Material. Die Radien r2 links und rechts des oberen Flansches verringern sich zu r2'. Dies führt zu lokalen Druckspannungen im Material. In der Praxis können zur Erreichung dieser Kontur mehr als zwei Biegeschritte notwendig sein. Auf das beschriebene Grundprinzip hat dies jedoch keinen Einfluss. Im dritten Schritt wird die Rippe Rp hinsichtlich der Winkellage durch eine seitliche Walze SP1 mit vertikaler Achse, sowie einem Walzenpaar OP3 und UP3 mit horizontalen Achsen kalibriert, d. h. es wird ein Winkel von exakt 90° zwischen Rippe Rp und Steg St eingestellt. Dieser Schritt ist aufgrund der Rückfederung des Materials notwendig. Alternativ kann das Kalibrieren der Rippe mit einem Walzenpaar, bestehend aus zwei seitlichen Walzen SP1 und SP2 erfolgen. Die Variante mit der Walze SP2 ist in dieser Figur gestrichelt dargestellt. Im vierten Schritt wird die Unterseite des tragenden Elements mit Hilfe eines weiteren Walzenpaares, bestehend aus Oberwalze OP4 und Unterwalze UP4 kalibriert. Über den Absatz in der Oberwalze OP4 wird eine Kraft F auf die Oberkante der Rippe Rp aufgebracht. Die Kraft F führt zu einer Stauchung des Materials in der Rippe Rp, sowie im Bereich des ursprünglichen Radius r3. Die Zugspannungen an der Unterseite des tragenden Elementes im Bereich r3 bauen sich hierbei ab. Eventuelle Einfallstellen werden beseitigt und es bildet sich eine glatte Unterseite aus. Die Rippe Rp wird auf die endgültigen Maße hr1 bzw. hr2 gestaucht (vergleiche Fig. 5.1 ). Das beschriebene Verfahren bezieht sich, wie einleitend erwähnt, auf die Herstellung der tragenden Elemente in Form von ebenen Schalentragelementen mit integrierten Rippen, insbesondere auf Schalentragelemente mit großen Wandstärken, die im Grobblechbereich üblich sind. Diese Ausführungsform der tragenden Elemente wird dementsprechend als Grobblech mit integrierten Rippen bezeichnet. EN 10079 definiert Grobblech als Flacherzeugnis mit Dicken über 3 mm. Das erfindungsgemäß im Direktwalzverfahren nach der X-X-Methode hergestellte Grobblechprodukt lässt sich entsprechend der Trag- werksgeometrie formen und beispielsweise zu tragenden Elementen in Form von gebogenen Schalentragelementen weiterverarbeiten. The radius r3 ' increases to infinity. This creates local tensile stresses in the material. The radii r2 left and right of the upper flange decrease to r2 ' . This leads to local compressive stresses in the material. In practice, more than two bending steps may be necessary to achieve this contour. On the described basic principle however, this has no effect. In the third step, the rib Rp is calibrated with respect to the angular position by a lateral roller SP1 with vertical axis, and a pair of rollers OP3 and UP3 with horizontal axes, ie it is an angle of exactly 90 ° between rib Rp and web St set. This step is necessary because of the springback of the material. Alternatively, the calibration of the rib with a pair of rollers, consisting of two lateral rollers SP1 and SP2 done. The variant with the roller SP2 is shown in dashed lines in this figure. In the fourth step, the underside of the supporting element is calibrated by means of a further pair of rollers, consisting of top roller OP4 and bottom roller UP4. Via the shoulder in the upper roller OP4, a force F is applied to the upper edge of the rib Rp. The force F leads to a compression of the material in the rib Rp, as well as in the area of the original radius r3. The tensile stresses on the underside of the load-bearing element in the area r3 build up here. Any sink marks are eliminated and it forms a smooth bottom. The rib Rp is compressed to the final dimensions hr1 and hr2, respectively (see Fig. 5.1). The method described relates, as mentioned above, to the production of the load-bearing elements in the form of flat shell support elements with integrated ribs, in particular on shell support elements with large wall thicknesses, which are common in heavy plate area. This embodiment of the supporting elements is accordingly referred to as heavy plate with integrated ribs. EN 10079 defines heavy plate as a flat product with thicknesses greater than 3 mm. The heavy plate product produced according to the invention in the direct rolling process according to the XX method can be shaped in accordance with the geometry of the girder and, for example, further processed to be supported elements in the form of curved shell support elements.
Um gebogene Schalentragelemente für polygonförmige Tragwerke zu erzeugen, sind im Bereich zwischen den Rippen zusätzliche Abkantungen mit dem Abkantwinkel δ notwendig. Die Winkel γ1 und γ2 der Rippen Rp sind ebenfalls anzupassen (vergleiche Figuren 5ff). Außerdem ist es grundsätzlich möglich mit einem entsprechend profilierten Walzspalt auch gebogene Schalentragelemente mit stetig gerundeter Kontur zu erzeugen. Dem Fachmann wird es aufgrund des zuvor beschriebenen Biegeverfahrens keine Schwierig- keiten bereiten, die Walzengeometrie, insbesondere die Walzenoberflächen und die Nutgeometrie entsprechend anzupassen. Die Vergrößerung des Biegewinkels vom unteren Flansch FLu hat zur Folge, dass weitere Biegeschritte einzuplanen sind. In der Regel sollte der Biegewinkel pro Biegeschritt 15° nicht überschreiten. In der Praxis sind auch für den oben beschriebenen Fall ebener Schalentragelemente zusätzliche Operationen mit entsprechend mehr Gerüsten vorzusehen.  In order to produce curved shell support elements for polygonal structures, additional bends with the bending angle δ are necessary in the area between the ribs. The angles γ1 and γ2 of the ribs Rp are also to be adjusted (see FIGS. 5ff). In addition, it is in principle possible with a correspondingly profiled roll gap to produce curved shell support elements with a continuously rounded contour. Due to the bending method described above, it will not be difficult for the person skilled in the art to adapt the roll geometry, in particular the roll surfaces and the groove geometry accordingly. The increase of the bending angle of the lower flange FLu has the consequence that further bending steps are to be planned. As a rule, the bending angle per bending step should not exceed 15 °. In practice, additional operations with correspondingly more stands are to be provided for the case of flat shell support elements described above.
Fig. 15.5 zeigt schematisch eine Verfahrensvariante zum Biegen des modifizierten Breitflanschträgers zu den tragenden Elementen am Beispiel von Schalentragelementen mit integrierten Rippen. Wie in Fig. 15.4 erfolgt das Biegen im Warm-Walzprofilierverfahren in vier oder mehr Schritten. Die nachfolgend beschriebene Ausführungsvariante bezieht sich auf den Schritt 1 . Hauptunterschied ist die modifizierte Walzenanordnung. Das Gerüst WPG1 ' enthält eine obere und untere Profilierwalze OP1 ' bzw. UP1 ' mit horizontalen Achsen sowie eine zusätzliche seitliche Profilierwalze SP3 mit vertikaler Achse. Die Profilierwalzen OP1 ' und UP1 ' haben, wie man leicht erkennt, eine modifizierte Geometrie. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der obere Flansch FLo in definierter Weise aufgerichtet wird. Der Flansch FLo wird dazu mit der seitlichen Profilierwalze SP3 aus der gestrichelten Position in Pfeilrichtung BR nach rechts zur seitlichen Kontur der Profilierwalze OP1 ' auf Anschlag gebracht. Die Anlagefläche ist leicht geneigt, der Flansch FLo wird also nicht vollständig aufgerichtet. Der untere Flansch FLu biegt sich dabei um einen hier nicht bezeichneten Winkel mit nach oben. Würde man den Flansch FLo in Schritt 1 vollständig in die Vertikale bringen, könnte das nachfolgende Hochbiegen des unteren Flansches FLu nach dem Walzen zu einer Überschreitung des rechten Winkels des oberen Flansches FLo führen. Das Biegen des unteren Flansches FLu in die Horizontale und des oberen Flansches Flo in die Vertikale sowie das Kalibrieren der Geometrie kann analog zu den Schritten 2 bis 4 nach Fig. 15.4 erfolgen. Fig. 15.5 shows schematically a variant of the method for bending the modified broad flange support to the load-bearing elements using the example of shell support elements integrated ribs. As in Fig. 15.4, the bending in the hot roll forming process is performed in four or more steps. The embodiment variant described below relates to step 1. Main difference is the modified roller arrangement. The stand WPG1 'includes upper and lower profiling rollers OP1' and UP1 'with horizontal axes and an additional lateral profiling roller SP3 with a vertical axis. The profiling rolls OP1 'and UP1' have, as one easily recognizes, a modified geometry. This arrangement has the advantage that the upper flange FLo is erected in a defined manner. For this purpose, the flange FLo is brought to the stop with the lateral profiling roller SP3 from the dashed position in the direction of the arrow BR to the right to the lateral contour of the profiling roller OP1 '. The contact surface is slightly inclined, so the flange FLo is not completely erected. The lower flange FLu bends in this case by an angle not designated here with upwards. If one were to bring the flange FLo in step 1 completely in the vertical, the subsequent bending up of the lower flange FLu after rolling could lead to exceeding the right angle of the upper flange FLo. The bending of the lower flange FLu in the horizontal and the upper flange Flo in the vertical and the calibration of the geometry can be carried out analogously to the steps 2 to 4 of FIG. 15.4.
Fig. 15.6 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel der Schalentragelemente mit mehr als zwei Rippen. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf die Herstellung von Schalentragelementen bzw. Grobblechen mit vier integrierten Rippen und erfolgen beispielhaft für das tragende Element 2.m. Durch Wiederholung der Schritte 3 bis 6 können auch tragende Elemente bzw. Grobbleche mit mehr als vier Rippen Rp hergestellt werden. Schritt 1 ist die Herstellung des Vorprodukts VPR in Form eines modifizierten Breitflanschträgers nach den Figuren 14.1 bis 15.3.2. Eine mögliche Geometrie des Vorprodukts, in der die Flanschhälften gleich lang sind, geht aus Fig. 15 hervor. Nicht immer ist es zweckmäßig, die Flanschhälften gleich lang auszubilden. Die Geometrie der oberen Flanschhälfte FLo ist abhängig von der erforderlichen Rippenhöhe und kann gleich lang, kürzer oder länger als die untere Flanschhälfte FLu sein. In Fig. 15.6 ist FLo kürzer als FLu. Ein Verfahren zur Beeinflus- sung der Rippenhöhe geht aus den Erläuterungen zur Fig. 16 hervor. Das Vorprodukt VPR wird anschließend mit Walzprofiliergerüsten zu einem ebenen Schalentragelement bzw. Grobblech mit zwei integrierten Rippen Rp weiterverarbeitet (Schritt2). Dafür kommen die Walzprofiliergerüste WPG1 bis WPG4 bzw. WPG1 ' bis WPG4 entsprechend der Verfahrensbeschreibung unter Fig. 15.4 bzw. 15.5 zum Einsatz. Im dritten und vierten Schritt wird das ebene Grobblech mit weiteren Walzprofiliergerüsten WPG 6 und WPG 7 zu einem U-förmigen Element gebogen. Die integrierten Rippen zeigen dabei jeweils nach außen. Die beiden inneren Abkantungen befinden sich genau an den Stellen, an denen die zusätzlichen Rippen benötigt werden. Abkantwinkel ist wie dargestellt ca. 60°. Bei dieser Geometrie lassen sich die inneren Rippen im fünften Schritt beispielsweise mit der Walzenanordnung nach Fig. 15.7 ausformen. Das Ausformen geschieht entweder mit den REF-Gerüsten RG, EG und FG zur Herstellung des Vorprofils VPR oder mit zusätzlichen Universalgerüsten nach den Figuren 19 bzw. 19.1 . Um zusätzliche REF-Gerüste zu vermeiden, wird bei den Walzprofiliergerüsten erfindungsgemäß eine Walzenanordnung verwendet, die einen störkonturfreien Rücktransport des Walzgutes zurück zur REF- Gerüstgruppe ermöglicht. Die Walzenkontur der Walzprofiliergerüste WPG1 bis WPG4 bzw. WPG1 ' bis WPG4 ist dazu auf das U-förmige Element abgestimmt. Beispielsweise werden Ober- und Unterwalzen, die im Bereich der Aufnahme für die U-Form nach Fig. 15.7 ausgebildet sind, verwendet. Nach Ausformung der inneren Rippen wird das U- förmige Element im sechsten Schritt durch erneutes Walzprofilieren in die dargestellte Endkontur des tragenden Elements 2.m gebogen. Theoretisch können dafür erneut die Walzprofiliergerüste WPG1 bis WPG4 bzw. WPG1 ' bis WPG4 verwendet werden. Abhän- gig vom Rüstaufwand kann es jedoch zweckmäßig sein, zusätzliche Gerüste WPG 7 bis WPGn zu verwenden. Fig. 15.6 shows schematically the procedure for the production of the supporting elements using the example of the shell support elements with more than two ribs. The following statements relate to the production of shell support elements or heavy plates with four integrated ribs and take place by way of example for the supporting element 2.m. By repeating steps 3 to 6, supporting elements or heavy plates with more than four ribs Rp can also be produced. Step 1 is the preparation of the precursor VPR in the form of a modified Breitflanschträgers according to Figures 14.1 to 15.3.2. A possible geometry of the precursor, in which the flange halves are the same length, is shown in FIG. 15. Not always it is expedient to form the flange halves of the same length. The geometry of the upper flange half FLo depends on the required rib height and may be equal to, shorter, or longer than the lower flange half FLu. In Fig. 15.6, FLo is shorter than FLu. A method for influencing the rib height is shown in the explanation of FIG. 16. The preliminary product VPR is then further processed with roll forming stands to form a flat shell support element or heavy plate with two integrated ribs Rp (step 2). For this purpose, the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 corresponding to the method description in FIGS. 15.4 and 15.5 are used. In the third and fourth step, the flat plate is bent with further roll forming WPG 6 and WPG 7 to form a U-shaped element. The integrated ribs point outwards. The two inner folds are located exactly at the places where the additional ribs are needed. Bending angle is as shown about 60 °. In this geometry, the inner ribs can be formed in the fifth step, for example, with the roller assembly of FIG. 15.7. The molding takes place either with the REF frameworks RG, EG and FG for the production of the preliminary profile VPR or with additional universal frameworks according to FIGS. 19 and 19.1. In order to avoid additional REF stands, according to the invention a roll arrangement is used in the roll forming stands, which enables a disturbance contour-free return transport of the rolling stock back to the REF stand group. The roll contour of the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 is matched to the U-shaped element. For example, upper and lower rollers, which are formed in the region of the receptacle for the U-shape of Fig. 15.7, are used. After forming the inner ribs, the U-shaped element is bent in the sixth step by re-roll forming in the illustrated final contour of the supporting element 2.m. Theoretically, the roll forming stands WPG1 to WPG4 or WPG1 'to WPG4 can be used again for this purpose. Depending on the set-up effort, however, it may be expedient to use additional scaffolds WPG 7 to WPGn.
Fig. 15.7 zeigt schematisch das Verfahren zur Herstellung tragender Elemente mit einheitlicher Wandstärke im Bereich der zusätzlichen Rippen anhand einer vergrößerten Darstellung der Einzelheit EZ aus Fig. 15.6. Bei Schalentragwerken nach Fig. 5 ist von Vorteil, wenn die tragenden Elemente im Bereich der Schale überall die gleiche Wandstärke haben, auch im Bereich der Rippen Rp. Eine Querschnittsschwächung entsprechend Figur 9 in der Patentschrift DE10322752A1 ist in der Regel nicht erwünscht. Eine Wandstärkenverminderung im Bereich der Rippen lässt sich allerdings nicht vermeiden, da das Material zur Ausformung der Rippen den angrenzenden Bereichen des Walzgutes entnommen wird. Um zu verhindern, dass der Querschnitt im Bereich der Rippen geschwächt wird, werden diese Bereiche bei der Herstellung des Vorprofils VPR mit entsprechendem Übermaß gefertigt. Diese Möglichkeit ist beim erfindungsgemäßen Direktwalzen aus Brammen, anders als beim Spaltbiegen aus Blechen, gegeben. Die Erläuterungen erfolgen anhand der vergrößerten Darstellung der Einzelheit EZ aus Fig. 15.6. Die Einzelheit EZ zeigt den Bereich der beiden zusätzlichen Rippen eines tragenden Elements 2.m mit mehr als zwei Rippen während der Herstellung. Wie man Fig. 15.7 entnimmt, sind der Stegbereich St und die unmittelbar angrenzenden, schräg nach unten gerichteten Schenkel des U-förmigen Elements vor dem Ausformen der inneren Rippen verdickt. Die Wandstärke beträgt in diesen Bereichen w3 größer als w2. In die senkrecht nach unten verlau- fenden Bereiche der Schenkel sind bereits Rippen eingeformt. Die Wandstärke entspricht dort der gewünschten Wandstärke w2. Beim Walzen der zusätzlichen Rippen nähert sich die Wandstärke w3 der Wandstärke w2 an. Nach dem Ausformen der inneren Rippen Rp hat das tragende Element überall die gleiche Wandstärke w2. Um dies zu erreichen, muss das Vorprodukt VPR mit einem verdickten Streifen entsprechender Breite gewalzt werden. Der verdickte Streifen mit der Wandstärke w3 ergibt sich, wenn das Vorprofil VPR entweder nach Fig. 15.2 mit zwei Walzenpaaren OR1 und UR1 bzw. OR2 und UR2 oder mit einem profilierten Walzenpaar mit lokaler Vertiefung gewalzt wird. 15 shows schematically the method for producing load-bearing elements with a uniform wall thickness in the region of the additional ribs on the basis of an enlarged representation of the detail EZ from FIG. 15.6. In the case of shell structures according to FIG. 5, it is advantageous if the load-bearing elements in the region of the shell have the same wall thickness everywhere, also in the region of the ribs Rp. A cross-sectional weakening according to FIG. 9 in the patent DE10322752A1 is generally undesirable. However, a reduction in wall thickness in the region of the ribs can not be avoided since the material for forming the ribs is taken from the adjacent areas of the rolling stock. In order to prevent the cross-section in the area of the ribs from being weakened, these areas are produced during the production of the preliminary profile VPR with a corresponding oversize. This possibility is given in direct rolling from slabs according to the invention, unlike gap bending from sheets. The explanations are based on the enlarged representation of the detail EZ of Fig. 15.6. The detail EZ shows the area of the two additional ribs of a supporting element 2.m with more than two ribs during manufacture. As can be seen in Fig. 15.7, the land area St and the immediately adjacent obliquely downwardly directed legs of the U-shaped element are thickened before the inner ribs are formed. The wall thickness w3 in these areas is greater than w2. Ribs are already formed in the vertically downwardly extending portions of the legs. The wall thickness corresponds there to the desired wall thickness w2. When rolling the additional ribs, the wall thickness w3 approaches the wall thickness w2. After forming the inner ribs Rp the load-bearing element has the same wall thickness w2 everywhere. To achieve this, the precursor VPR must be rolled with a thickened strip of appropriate width. The thickened strip with the wall thickness w3 results when the preliminary profile VPR is rolled either with two roller pairs OR1 and UR1 or OR2 and UR2 according to FIG. 15.2 or with a profiled roller pair with local depression.
Fig. 16 zeigt schematisch das Verfahren zur Herstellung der tragenden Elemente am Beispiel von U-Profilen mit konstantem oder veränderlichem Querschnitt in der Vorderansicht.  Fig. 16 shows schematically the method for producing the supporting elements using the example of U-profiles with constant or variable cross section in the front view.
Bei der Herstellung von U-Profilen als tragendes Element kommt die bereits beschriebene REF-Gerüstgruppe zum Einsatz.  In the production of U-profiles as load-bearing element, the REF scaffolding group already described is used.
In der Figur ist lediglich die Schrittfolge des Edging Gerüstes abgebildet, da hier die Umformung des Profils von einer H-Form in eine U-Form stattfindet. Das Auswalzen des Steges und der seitlichen Flansche mit dem Roughing Gerüst, sowie die Fertigstellung im Finishing-Gerüst, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Der Umform- prozess erfolgt bei standardisierten U-Profilen unter Verwendung H-förmiger Vorprofile bzw. Beam Blanks in mehreren Schritten. Nach jedem Edging Schritt wird jeweils rever- sierend das Roughing Gerüst durchlaufen und die Wandstärke reduziert. Das Edging erfordert drei unterschiedlich ausgeformte Kaliber, die sich aufgrund der kompakten Abmessungen der Standard-U-Profile in einem Walzenpaar zusammenfassen lassen. Das erste Kaliber hat eine unsymmetrische H-Form, d.h. die Kalibertiefe ist im Bereiche der oberen Flansche geringer als bei den unteren Flanschen. Hierdurch werden die oberen Flansche stärker gestaucht und demzufolge verkürzt. Die Teilung zwischen Ober- und Unterwalze befindet sich im Steg. Kaliber zwei nähert sich bereits der U-Form an, d.h. die Kavitäten der oberen Flansche sind weitgehend verschwunden. Der Walzspalt ist ent- sprechend der fortschreitenden Wandstärkenabnahme durch die Walzarbeit des vorgelagerten Roughing Gerüstes reduziert. Kaliber drei ist U-förmig und der Walzspalt ist weiter verengt. Die Kavität der oberen Flansche ist nicht mehr vorhanden. Die Flansche des U- förmigen Profils befinden sich vollständig in den Kavitäten der Unterwalze. Beim Walzen wird der obere Flansch vollständig eingeebnet. Die Feinausformung und Fertigstellung erfolgt durch abschließende Bearbeitung mit dem Finishing Gerüst. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen U-Profile muss der Prozess modifiziert werden. Um größere Profilbreite über 400 mm und nicht parallele Flansche verarbeiten zu können ist eine Aufteilung der Kaliberwalze in einzelne Walzenpaare mit getrennten Achsen notwendig, so dass jede Flanschseite entsprechend der unterschiedlichen Neigung mit getrennten Ober- und Un- terwalzen umgeformt werden kann. Mit dieser Anordnung können auch Standard-U- Profile mit parallelen Flanschen hergestellt werden. Ausgehend von nicht parallelen Flanschen wird entsprechend der Darstellung in den ersten beiden Schritten die linke Flanschseite mit dem Walzenpaar OER1 und UER1 umgeformt. Die Bearbeitung der rechten Flanschseite erfolgt mit dem Walzenpaar OER2 und UER2. Die Walzenpaare bestehen jeweils aus Profilwalzen mit unterschiedlicher Profiltiefe für die Flansche FLo und FLu. Aufgrund der geringeren Profiltiefe in den Oberwalzen OER1 und OER2 wird der Flansch FLo des H-förmigen Vorprofils stärker gestaucht und dementsprechend verkürzt. Die Stauchung erfolgt in zwei Edgingschritten. Danach wird das nicht dargestellte Roughing Gerüst durchlaufen. Hierbei reduziert sich die Wandstärke. Für die Durchführung der Edgingschritte 3 und 4 ist eine andere Walzprofilierung notwendig, die sich einer U-Form annähert. Dementsprechend ist ein Walzenwechsel notwendig. Alternativ kommt ein zusätzliches Edging Gerüst mit profilierten Walzenpaaren OER3 und UER3 bzw. O- ER4 und UER4 zum Einsatz. Der Flansch FLo wird dabei weiter eingeebnet. Nach einem erneuten Durchlaufen des Roughing Gerüstes wird im fünften Schritt die U-Form der Flansche mit den Walzenpaaren OEF1 und UEF1 bzw. OEF2 und UEF2 fertiggestellt und das Walzgut dem Fertigwalzgerüst zugeführt. Dies bedingt einen erneuten Walzenwech- sei oder ein weiteres Edging Gerüst. Aufgrund der nicht Parallelität der Flansche werden die Walzenpaare in allen Schritten seitlich nachgeführt. Die Achsenstellungen sind entsprechend des Flanschverlaufs geneigt. In einem nachfolgenden Walzprofilierschritt kann in das U-Profil eine Abkantung Ab nach Fig. 4.1 eingebracht werden. Die Abkantung Ab kann alternativ auf einer Abkantpresse erfolgen. Das beschriebene Verfahren kann nicht nur zur Herstellung von U-Profilen genutzt werden, sondern auch zur gezielten Beeinflussung der Rippenhöhe hr1 bzw. hr2 nach Fig. 5.1 . In the figure, only the step sequence of Edging framework is shown, since here the deformation of the profile takes place from an H-shape into a U-shape. The rolling out of the web and the side flanges with the roughing framework, as well as the completion in the finishing framework, are not shown for reasons of clarity. The forming process takes place in standardized U-profiles using H-shaped pre-profiles or beam blanks in several steps. After each edging step, the roughing framework is reversed and the wall thickness reduced. The Edging requires three differently shaped calibers, which can be summarized in a pair of rollers due to the compact dimensions of the standard U-profiles. The first caliber has an asymmetrical H-shape, ie the caliber depth is lower in the area of the upper flanges than in the lower flanges. As a result, the upper flanges are more compressed and thus shortened. The division between the upper and lower rollers is located in the bridge. Caliber two is already approaching the U-shape, ie the cavities of the upper flanges have largely disappeared. The roll gap is reduced in accordance with the progressive decrease in wall thickness due to the rolling work of the upstream roughing stand. Caliber three is U-shaped and the nip is narrowed further. The cavity of the upper flanges is no longer available. The flanges of the U-shaped profile are located completely in the cavities of the lower roller. During rolling, the upper flange is completely leveled. The fine forming and finishing is done by final processing with the finishing framework. To produce the U-profiles according to the invention, the process must be modified. In order to be able to process larger profile widths over 400 mm and non-parallel flanges, it is necessary to divide the caliber roll into individual roll pairs with separate axes, so that each flange side can be formed with separate top and bottom rolls according to the different inclinations. With this arrangement, standard U-profiles can be made with parallel flanges. Starting from non-parallel flanges, as shown in the first two steps, the left Flange side with the roller pair OER1 and UER1 formed. The right flange side is machined with the pair of rollers OER2 and UER2. The roller pairs each consist of profile rollers with different profile depth for the flanges FLo and FLu. Due to the lower tread depth in the top rollers OER1 and OER2, the flange FLo of the H-shaped pre-profile is more strongly compressed and accordingly shortened. The compression takes place in two edging steps. Thereafter, the roughing framework, not shown, is run through. This reduces the wall thickness. For the execution of Edgingschritte 3 and 4, another roll forming is necessary, which approximates a U-shape. Accordingly, a roll change is necessary. Alternatively, an additional Edging framework with profiled roller pairs OER3 and UER3 or O-ER4 and UER4 is used. The flange FLo is further leveled. After re-passing through the roughing framework, the U-shape of the flanges with the roller pairs OEF1 and UEF1 or OEF2 and UEF2 is completed in the fifth step and fed the rolling stock to the finishing mill. This requires a new Walzenwech- be or another Edging scaffolding. Due to the non-parallelism of the flanges, the roller pairs are laterally tracked in all steps. The axis positions are inclined according to the flange profile. In a subsequent roll profiling step, a bent edge Ab according to FIG. 4.1 can be introduced into the U-profile. The fold Ab can alternatively be done on a press brake. The described method can be used not only for the production of U-profiles, but also for the targeted influencing of the rib height hr1 or hr2 according to FIG. 5.1.
Fig. 17 zeigt schematisch ein Walzwerk mit den entsprechenden Vorrichtungen zur Herstellung der tragenden Elemente dieser Erfindung. Um die tragenden Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung herstellen zu können, müssen Änderungen im Stahl- und Pro- filwalzwerk vorgenommen werden. Es sind spezielle Vorrichtungen erforderlich, die nicht Stand der Technik sind. Das Blocklayout zeigt alle hierzu notwendigen Vorrichtungen der gesamten Prozesskette, einschließlich Stranggießen. Wie bereits in Fig. 14.3 beschrieben, sind als Ausgangsmaterial Brammen mit veränderlicher Breite erforderlich. Um diese herzustellen gibt es grundsätzlich drei Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht in der Ver- wendung der erfindungsgemäßen Kokillen in der Stranggießanlage SG. Fig. 18 zeigt das Ausführungsbeispiel einer solchen Kokille KO. Mit diesen Kokillen lassen sich Brammen mit ein- oder beidseitiger keilförmiger Verjüngung für Profile entsprechend der Figuren 6 bzw. 15.3 durch permanente Gießspaltanpassung herstellen.  Fig. 17 shows schematically a rolling mill with the corresponding devices for producing the supporting elements of this invention. In order to produce the load-bearing elements according to the present invention, changes must be made in the steel and profile rolling mill. Special devices are required which are not state of the art. The block layout shows all necessary devices of the entire process chain, including continuous casting. As already described in FIG. 14.3, variable width slabs are required as the starting material. To make these there are basically three options. One possibility is the use of the molds according to the invention in the continuous casting plant SG. Fig. 18 shows the embodiment of such a mold KO. Slabs with one-sided or two-sided wedge-shaped taper for profiles according to FIGS. 6 and 15.3 can be produced by means of permanent mold gap adaptation with these molds.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Herstellung keilförmiger Brammen aus rechteck- förmigen Strangguss Brammen mit Hilfe von Längsprofilwalzgerüsten LPW nach den Figuren 15.1 .1 bis 15.1 .3. Profile mit komplexen Konturverläufen beispielsweise nach den Figuren 6.1 bzw. 6.2 stellen höhere Anforderungen an die Herstellung der erforderlichen Brammengeometrie und können durch nachträglichen Beschnitt nach der Querteilanlage QT am Auslaufrollgang ROG des Gießbogens GB erzeugt werden. Bei dieser dritten Möglichkeit kommen Brenn- schneidanlagen BSA entsprechend dem Stand der Technik zum Einsatz. Alternativ können auch andere Verfahren, wie beispielsweise Laserschneiden eingesetzt werden. Die Brammen werden anschließen im Brammenlager BRL zwischengelagert. Das Brammenlager entkoppelt den Prozess der Stahlherstellung von den Walzprozessen im Profilwalzwerk. Dort werden die Brammen der Profilwalzstraße über Auflegeroste ALR zugeführt. Die Brammen werden zunächst in Öfen auf Walztemperatur erwärmt. Hierfür kommen beispielsweise Hubbalkenöfen HBO zum Einsatz. Das Walzgut wird nach der Entzunderung im Hochdruckzunderwascher HZW im nachfolgenden Vorgerüst VG1 zum X- förmigen Vorprofil gestaucht. Der Aufbau des Vorgerüsts VG1 entspricht dem Stand der Technik, d. h. es wird ein Duogerüst mit Kaliberwalzen mit regelbarem Walzspalt verwen- det. Änderungen ergeben sich verfahrensseitig durch die unterschiedliche Nutzung des Kalibers K3. Das Kaliber K3 des Vorgerüsts VG1 wird nach Fig. 15.1 bei Profilen veränderlicher Breite nur zur Teilumformung im Bereich der Stege genutzt. Das nachfolgende Vorgerüst VG2 hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie das Roug- hing Gerüst RG. Es handelt sich um ein spezielles Universalgerüst mit nachführbaren Achsen, bestehend aus zwei Gerüsthälften, die jeweils eine seitliche Walze mit vertikaler Achse, sowie ein Walzenpaar mit horizontaler Achse enthalten. Das Gerüst dient zur weiteren Ausformung der knochenförmigen Flanschbereiche. Das Vorgerüst VG3 nivelliert Wandstärkenunterschiede des Steges und besteht analog zum Vorgerüst VG1 aus einem Walzenpaar mit horizontalen Achsen. Es folgt die REF-Gerüstgruppe, bestehend aus Roughing Gerüst RG, Edging Gerüst EG und Finishing Gerüst FG. Der Aufbau dieser speziellen Universalgerüste unterscheidet sich vom Stand der Technik und wird anhand Fig. 19 bzw. 19.1 beschrieben. In der vorliegenden Darstellung wird aus Gründen der Vereinfachung für alle Gerüste die gleiche schematische Darstellung, unabhängig vom tatsächlichen Gerüstaufbau verwendet. Der REF-Gerüstgruppe schließt sich eine Walzprofiliergruppe mit den Walzprofiliergerüsten WPG1 bis WPGn an. Mit Hilfe dieser Gerüste können Breitflanschträger zu ebenen oder gebogenen Schalentragelementen mit integrierten Rippen weiter verarbeitet werden. Außerdem können in U-Profile zusätzliche Abkantungen nach Fig. 4.1 eingebracht werden. Die Anzahl der Gerüste 1 bis n und die Profilierungen der Walzen richten sich nach der gewünschten Endkontur der tragenden Elemente. Breitflanschträger und U-Profile, deren Form nicht verändert werden soll, durchlaufen die Walzprofiliergruppe ohne Bearbeitung. Walzprofilieren ist im Kaltwalzbereich dünnwandiger Profile Stand der Technik. Die Übertragung des Verfahrensprinzips auf das Warmwalzen schwerer Profile stellt in Folge der höheren Wandstärken zusätzli- che Anforderungen an Gerüststeifigkeit und Leistungsfähigkeit der Antriebe sowie an die Temperaturbeständigkeit der Walzen. Der grundsätzliche Aufbau der Walzprofiliergerüste WPG1 bis WPGn entspricht den Walzgerüsten der REF-Gerüstgruppe nach Fig. 19 bzw. 19.1 und wird daher nicht gesondert erläutert. Nach dem Walzprofilieren wird das Walzgut mittels Warmsäge WS beschnitten. Wenn Schalentragelemente bzw. Bleche mit mehr als zwei integrierten Rippen benötigt werden, werden nach dem Warmsägen eine entsprechende Anzahl von Blechen mittels Rührreibschweißen RRS an den Längsseiten zusammengefügt. A further possibility consists in the production of wedge-shaped slabs from rectangular continuous casting slabs with the aid of longitudinal profile rolling stands LPW according to FIGS. 15.1 .1 to 15.1 .3. Profiles with complex contour curves, for example according to FIGS. 6.1 and 6.2, place higher demands on the production of the required slab geometry and can be produced by subsequent trimming after the transverse slitting machine QT on the outfeed roller table ROG of the casting sheet GB. In this third option, BSA cutting plants are used according to the state of the art. Alternatively, other methods, such as laser cutting can be used. The slabs are then stored temporarily in the BRL slab store. The slab bearing decouples the steelmaking process from the rolling processes in the profile rolling mill. There, the slabs are fed to the profile rolling mill via Auflegeroste ALR. The slabs are first heated in furnaces to rolling temperature. For this purpose, for example Hubbalkenöfen HBO are used. After the descaling in the high-pressure scale washer HZW, the rolling stock is compressed in the following roughing stand VG1 to form the X-shaped pre-profile. The structure of the roughing stand VG1 corresponds to the state of the art, ie a Duo rule with caliber rolls with controllable roll gap is used. In terms of process, changes result from the different use of the K3 caliber. The caliber K3 of the roughing stand VG1 is used according to FIG. 15.1 for profiles of variable width only for partial deformation in the area of the webs. The following roughing stand VG2 has the same structure and the same functionality as the Roughn armored scaffold RG. It is a special universal scaffold with traceable axles, consisting of two scaffolding halves, each containing a lateral roller with a vertical axis and a roller pair with a horizontal axis. The framework serves for further shaping of the bone-shaped flange areas. The roughing stand VG3 levels out wall thickness differences of the web and, like the roughing stand VG1, consists of a pair of rolls with horizontal axes. This is followed by the REF scaffolding group, consisting of roughing scaffold RG, edging scaffold EG and finishing scaffold FG. The structure of these special universal scaffolding differs from the prior art and will be described with reference to FIGS. 19 and 19.1. In the present presentation, for the sake of simplicity, the same schematic representation is used for all scaffolds, regardless of the actual scaffolding structure. The REF scaffolding group is followed by a roll forming group with the roll forming stands WPG1 to WPGn. With the help of these scaffoldings, wide flange beams can be further processed into flat or curved shell support elements with integrated ribs. In addition, in U-profiles additional bends of Fig. 4.1 are introduced. The number of stands 1 to n and the profiles of the rollers depend on the desired final contour of the load-bearing elements. Wide flange beams and U-profiles, whose shape is not to be changed, pass through the roll forming group without machining. Roll forming is state of the art in the cold rolling field of thin-walled profiles. The transfer of the process principle to the hot rolling of heavy sections, due to the higher wall thicknesses, demands on the rigidity and performance of the drives as well as on the temperature resistance of the rollers. The basic structure of the roll forming WPG1 to WPGn corresponds to the rolling stands of the REF scaffolding group of FIG. 19 or 19.1 and is therefore not explained separately. After roll forming, the rolling stock is cut by means of hot saw WS. If shell support elements or metal sheets with more than two integrated ribs are required, a corresponding number of sheets are joined together by means of friction stir welding RRS on the long sides after hot sawing.
Alternativ werden Schalentragelemente bzw. Bleche mit mehr als zwei integrierten Rippen nach dem Verfahren nach Fig. 15.6 hergestellt. Dazu werden die Gerüste RG, EG, FG und WPG1 bis WPGn entsprechend der erforderlichen Rippenanzahl wiederholt durchlaufen. Bei jedem erneuten Durchlauf werden jeweils zwei zusätzliche Rippen hergestellt. Die Warmsäge kommt in diesem Fall erst nach Fertigstellung der Rippen zum Einsatz.  Alternatively, shell support elements or metal sheets with more than two integrated ribs are produced by the method according to FIG. 15.6. For this purpose, the scaffolds RG, EG, FG and WPG1 to WPGn are repeated in accordance with the required number of ribs. Each additional pass produces two additional ribs. The hot saw is used in this case only after completion of the ribs.
Der weitere Prozess und die hierfür erforderlichen Vorrichtungen richten sich nach der geforderten Werkstofffestigkeit. Standardgüten werden in Kühlbetten in der Adjustage ADJ abgekühlt. Höherfeste und höchstfeste Güten werden in Rollenherdöfen RHO zunächst austernitisiert und dann mittels Durchlaufquette DQ abgeschreckt. Die Durchlauf- quette DQ wird in Fig. 20 beschrieben. Nach Anlassglühofen AGO und Warmrichtmaschine WR gelangt das vergütete Walzgut in die Adjustage ADJ. In der Adjustage werden die tragenden Elemente ggf. nachgerichtet, geprüft und zum Versand abgefertigt. Die gesamte Vorrichtungsanordnung ist grundsätzlich so konzipiert, dass sowohl die erfindungsgemäßen tragenden Elemente mit veränderlichen Querschnitten und Rippenabständen als auch parallelflanschige Standardträgerprofile hergestellt werden können. Des Weiteren können normale und höchstfeste Stahlgüten hergestellt werden. Aufgrund der Bandbreite möglicher Formen und Abmessungen kann es dennoch sinnvoll sein, das Teilespektrum in einzelne Klassen, zum Beispiel Schalentragelemente mit integrierten Rippen, Standardprofile und Profile mit veränderlichen Querschnitten aufzuteilen und anders als hier dargestellt, auf verschiedenen Straßen zu vergüten. Die Vorrichtungen, die sich vom Stand der Technik unterscheiden, also Gießkokille KO, Gerüste VG2, RG, EG, FG bzw. WPG1 bis WPGn, Durchlaufquette DQ, sowie Warmrichtmaschine WR werden anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben.  The further process and the devices required for this purpose are based on the required material strength. Standard grades are cooled in cooling beds in the ADJ finishing. High-strength and ultra-high-grade grades are first derequipped in roller hearth furnaces RHO and then quenched by means of a continuous flow calender DQ. The pass-quenquette DQ is described in FIG. After the tempering furnace AGO and the hot straightening machine WR, the tempered rolling stock reaches the finishing plant ADJ. If necessary, the load-bearing elements in the finishing shop are rectified, checked and dispatched. The entire device arrangement is basically designed so that both the load-bearing elements according to the invention with variable cross-sections and rib spacings and parallel-flange standard carrier profiles can be produced. Furthermore, normal and ultrahigh-strength steel grades can be produced. However, due to the range of possible shapes and dimensions, it may still be useful to divide the parts spectrum into individual classes, for example shell support elements with integrated ribs, standard profiles and profiles with variable cross sections, and reimburse them differently on different roads. The devices which differ from the state of the art, ie casting mold KO, scaffolds VG2, RG, EG, FG or WPG1 to WPGn, continuous quencher DQ, and hot leveling machine WR will be described in more detail with reference to the following figures.
Fig. 18 zeigt schematisch den prinzipiellen Vorrichtungs-Aufbau der erfindungsgemäßen Stranggießkokille zur Herstellung von keilförmigen Brammen als Ausgangsmaterial für die tragenden Elemente mit veränderlichen Rippenabständen bzw. Querschnitten in perspek- tivischer Darstellung. Die Herstellung von Brammen konstanter Breite ist Stand der Technik. Um Brammen mit veränderlicher Breite herzustellen muss die Breite des Gießspaltes GSP der Kokille KO während des Gießvorgangs permanent angepasst werden. Erfin- dungsgemäß erfolgt dies durch eine Zerlegung der Gießkokille in zwei Schieber SCH1 und SCH2, die zwischen zwei Backen BK1 und BK2 verschiebbar angeordnet sind. Die Bauteile der Gießkokille sind wie üblich gekühlt. Auf die Darstellung der Kühlung wurde hier verzichtet. Die Backen BK1 und BK2 werden während des Gießvorgangs über nicht dargestellte Zylinder mit der Druckkraft FB auf die Seitenflächen der Schieber SCH1 und SCH2 gepresst. Die Druckkraft FB wirkt dem ferrostatischen Druck der Schmelze im Gießspalt GSP entgegen und dichtet die Kokille KO ab. Die Stirnflächen der Schieber sind zum Gießspalt hin keilförmig mit dem Steigungswinkel ρ abgeschrägt. Durch die Keilform ist der Gießspalt am Eintritt der Kokille breiter als am Austritt. Der Steigungswinkel ρ der Schieber ist abhängig von der gewünschten Keilform der Bramme. Die Steigungswinkel Q von Schieber und Bramme müssen identisch sein. Während des Gießvorgangs ist ein ständiger Kontakt der Schmelze zu den keilförmigen Stirnflächen der Schieber zu gewährleisten. Nur so ist die im Randbereich langsam erstarrende Schmelze seitlich hinreichend abgestützt. Dies ist Voraussetzung für den Formgebungsprozess der Bramme. Um die Kontaktbedingungen zu erfüllen, müssen die Vorschubgeschwindigkeit der Bramme VBR und die Vorschubgeschwindigkeit VS der beiden Schieber SCH1 und SCH2 aufeinander abgestimmt sein. Dies erfolgt über NC-gesteuerte Stellantriebe bzw. Hubzylinder. Die Vorschubgeschwindigkeit Vs des Schiebers muss konstant gleich dem Quotienten aus der Vorschubgeschwindigkeit der Bramme VBR und dem Tangens des Winkels ρ sein. Die Vorschubbewegung der beiden Schieber SCH1 und SCH2 erfolgt wie dargestellt in entgegengesetzten Richtungen, ist jedoch betragsmäßig gleich groß. In Folge des Vorschubs der beiden Schieber verändert sich die Breite des Gießspaltes GSP. Sowohl die Breite der Eintrittsöffnung GSPE als auch die Breite der Austrittsöffnung GSPA nehmen entsprechend der konstanten Vorschubgeschwindigkeit Vs der Schieber SCH1 und SCH2 stetig zu. Auf diese Weise ergeben sich Brammen mit spiegelsymmetrischer Keilform. Um Brammen mit unsymmetrischer, d. h. einseitiger Keilform herzustellen, ist einer der beiden Schieber ohne Schräge, d. h. mit einem Steigungswinkel ρ = 90° auszuführen. Dieser Schieber bleibt ortsfest, während der gegenüber liegende Schieber mit der Vorschubgeschwindigkeit Vs bewegt wird. Alternativ besitzt die Kokille KO nur einen beweglichen Schieber. Dies hat jedoch den Nachteil einer geringeren Flexibilität, da nur Brammen mit einseitiger Keilform herstellbar sind. Um Brammen mit beidseitiger Keilform bzw. ohne Keilform herzustellen, muss die komplette Kokille getauscht werden. Bei Kokillen mit zwei Schiebern können einseitige Keilformen, beidseitige Keilformen oder Rechteckformen nur durch einfachen Wechsel der Schieber hergestellt werden. Ein Tausch der Kokille ist nicht notwendig. Um ein Anbacken des Stahls an die gekühlten Wände der Kokille zu verhindern und um den Transportvorgang zu unterstützen, wird die Kokille während des Gießens wie üblich oszillierend bewegt. Die Schlacke auf dem Gießspiegel, die kontinuierlich aufgebracht wird, dient zudem als Schmiermittel zwischen der erstarrten Schale und der Kokille und sichert die Beweglichkeit der Schieber. Fig. 18 shows schematically the basic device structure of the continuous casting mold according to the invention for the production of wedge-shaped slabs as a starting material for the supporting elements with variable rib spacing or cross-sections in perspektive representation. The production of slabs of constant width is state of the art. In order to produce slabs of variable width, the width of the casting gap GSP of the mold KO must be permanently adjusted during the casting process. inventions According to this, this is done by a decomposition of the casting mold into two slides SCH1 and SCH2, which are arranged displaceably between two jaws BK1 and BK2. The components of the casting mold are cooled as usual. The presentation of the cooling was omitted here. The jaws BK1 and BK2 are pressed during the casting process via cylinders not shown with the pressure force FB on the side surfaces of the slide SCH1 and SCH2. The pressure force FB counteracts the ferrostatic pressure of the melt in the casting gap GSP and seals the mold KO. The end faces of the slides are beveled wedge-shaped with the pitch angle ρ to the casting gap. Due to the wedge shape of the casting gap at the entrance of the mold is wider than at the outlet. The pitch angle ρ of the slides depends on the desired wedge shape of the slab. The pitch angles Q of slide and slab must be identical. During the casting process, a constant contact of the melt with the wedge-shaped end faces of the slides is to be ensured. Only in this way is the melt, which solidifies slowly in the edge region, sufficiently supported laterally. This is a prerequisite for the molding process of the slab. To meet the contact conditions, the feed rate of the slab V B R and the feed rate V S of the two slides SCH1 and SCH2 must be coordinated. This is done via NC-controlled actuators or lifting cylinders. The feed rate V s of the slider must be constant equal to the quotient of the feed rate of the slab VBR and the tangent of the angle ρ. The advancing movement of the two slides SCH1 and SCH2 takes place in opposite directions, as shown, but is of the same magnitude. As a result of the feed of the two slides, the width of the casting gap GSP changes. Both the width of the inlet opening GSPE and the width of the outlet opening GSPA increase steadily in accordance with the constant feed rate Vs of the slides SCH1 and SCH2. This results in slabs with mirror-symmetrical wedge shape. In order to produce slabs with unsymmetrical, ie one-sided wedge shape, one of the two slides is to be designed without a slope, ie with a pitch angle ρ = 90 °. This slider remains stationary while the opposite slider is moved at the feed speed Vs. Alternatively, the mold KO has only one movable slide. However, this has the disadvantage of less flexibility, since only slabs with one-sided wedge shape can be produced. In order to produce slabs with bilateral wedge shape or without wedge shape, the complete mold must be replaced. For molds with two slides, one-sided wedge shapes, bilateral wedge shapes or rectangular shapes can only be produced by simply changing the slides. An exchange of the mold is not necessary. In order to prevent caking of the steel to the cooled walls of the mold and to support the transport process, the mold during the casting is moved as usual oscillating. The slag on the pouring mirror, which is continuous is applied, also serves as a lubricant between the solidified shell and the mold and ensures the mobility of the slider.
Fig. 19 zeigt schematisch den Vorrichtungs-Aufbau der modifizierten Universalgerüste der REF-Gerüstgruppe zur Herstellung der tragenden Elemente.  Fig. 19 shows schematically the device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements.
Warmwalzgerüste zur Herstellung tragender Elemente mit veränderlichen Flansch- bzw. Rippenabständen sind nicht Stand der Technik und werden nachfolgend beschrieben. Blickrichtung ist in Walzrichtung der tragenden Elemente. Hot rolling stands for the production of supporting elements with variable flange or rib spacing are not prior art and are described below. Viewing direction is in the rolling direction of the load-bearing elements.
Der jeweilige Vorrichtungsaufbau des Roughing und Finishing Gerüsts ist, abgesehen von den Walzen, identisch. Im Edging Gerüst fehlen die seitlichen Walzen, ansonsten ist der prinzipielle Vorrichtungsaufbau ebenfalls gleich. Alle drei Walzvorrichtungen bestehen aus zwei Gerüsthälften, die spiegelsymmetrisch aufgebaut sind. Der symmetrische Aufbau geht aus Fig. 15.2 hervor. Es reicht daher aus, wenn im Folgenden nur eine Gerüsthälfte beschrieben wird. Die Beschreibung erfolgt beispielhaft für das Roughing Gerüst RG. Die drei Walzen jeder Gerüsthälfte sind an einem stabilen C-Bügel CB verschiebbar gelagert. Der C-Bügel CB ist zum Walzgut hin offen. Oberwalze OR1 und Unterwalze UR1 sind über Lagerbügel LBO und LBU, sowie über Linearachsen LAO und LAU in Z-Richtung vertikal verschiebbar gelagert.  The respective device structure of the roughing and finishing framework is identical except for the rollers. In Edging scaffold missing the side rollers, otherwise the basic device structure is also the same. All three rolling devices consist of two half-frames, which are constructed mirror-symmetrically. The symmetrical structure is apparent from Fig. 15.2. It is therefore sufficient if only one framework half is described below. The description is given by way of example for the roughing framework RG. The three rollers of each half-frame are mounted on a stable C-bracket CB slidably. The C-clamp CB is open to the rolling stock. Top roller OR1 and bottom roller UR1 are mounted vertically in the Z direction via bearing brackets LBO and LBU, as well as linear axes LAO and LAU.
Zumindest eine der beiden Walzen muss zur Einstellung des Walzspaltes zwischen OR1 und UR1 in Richtung der Pfeile, einstellbar sein.  At least one of the two rolls must be adjustable in the direction of the arrows to adjust the roll gap between OR1 and UR1.
Dies geschieht mit Hilfe von Stellantrieben der Linearachsen LAO und / oder LAU. Die seitliche Walze SWR1 ist nach dem gleichen Prinzip wie Ober- und Unterwalze gelagert, d. h. über Lagerbügel LBS und Linearachse LAS. Über den entsprechenden Stellantrieb, hier ebenfalls nicht dargestellt, wird der seitliche Walzspalt zwischen den drei Walzen SWR1 , OR1 und UR1 von Stich zu Stich in horizontaler Richtung nachgestellt. Oberwalze OR1 und / oder Unterwalze UR1 sind mit Drehantrieben AOR1 und AUR1 ausgestattet. Die Antriebe sorgen für den Vorschub des Walzgutes. Der Antrieb erfolgt über Gelenkwellen, die einen Winkelausgleich, entsprechend des veränderlichen Walzspaltes zulassen. Die schwenkbare Lagerung der Antriebe AOR1 und AUR1 erlaubt ebenfalls einen Winkelausgleich. Nach Fig. 15.3 müssen die drei Walzen jeder Gerüsthälfte mit ihren Achsen genau senkrecht auf dem Flansch stehen. Um dies zu bewerkstelligen muss der gesamte C-Bügel CB schwenkbar am Maschinenfundament bzw. in einem Rahmen RA gelagert sein. Dies erfolgt über eine Schwenkachse SWA. Um die Einstellung des Schwenkwinkels zu erleichtern, ist die Achse mit einem nicht dargestellten Schwenkantrieb ausgestattet. Nach der Einstellung wird die Schwenkachse arretiert, damit sich die Einstellung während des Walzprozesses nicht unkontrolliert verändert. Um die Walzen SWR1 , OR1 und UR1 , entsprechend des nicht parallelen Flanschverlaufs nach Fig. 15.3 seitlich nachzuführen, ist der gesamte C-Bügel CB über eine weitere Linearachse LAC mit nicht dargestelltem Stellantrieb bzw. Stellzylinder beweglich gelagert. Alle Achsen verfügen über digitale Wegmesssysteme, so dass eine präzise Lageregelung über die NC-Steuerung möglich ist. Aufgrund der hohen Walzkräfte, sowie durch die Aufteilung der Ober- und Unterwalze in zwei Walzenpaare muss die gesamte C-Bügelanordnung einschließlich der Lagerbügel und Linearachsen sehr stabil ausgeführt sein. Anders als bei konventionellen Gerüsten, bei denen sich die seitliche Walzkraft zum Auswalzen der Flansche sowohl über den Steg des Breitflanschträgers, als auch über die durchgehende Ober- und Unterwalze abstützt, entfällt bei der Aufteilung auf zwei Walzenpaare die Möglichkeit der Abstützung über die Achsen. Durch die getrennte Lagerung der Achsen heben sich die Walzkräfte der linken und rechten Walze SWR1 bzw. SWR2 nicht gegeneinander auf. Dadurch entstehen an den Lagerbügeln und Linearachsen der Ober- und Unterwalzen hohe Biegemomente. Nur ein Teil der seitlichen Walzkraft kann über den Steg des Breitflanschträgers aufgenommen werden. Die Schwächung des Gerüstes durch die offene C-Bügel Bauweise muss durch Versteifungsmaßnahmen, entsprechende Querschnittsdimensionierung, sowie Feinjustiermöglichkeiten der Achsen kompensiert werden, damit sich Verformungen nicht auf die Maßhaltigkeit des Walzgutes auswirken. Eine Möglichkeit der Versteifung besteht in der Verwendung eines stabilen in sich geschlossenen Rahmens RA, an dem sich die C-Bügel CB beider Gerüsthälften abstützen. Für den erfahrenen Vorrichtungskonstrukteur wird die Gerüstauslegung unter Zuhilfenahme moderner FEM-Berechnungs- und Simulationsprogramme kein Problem darstellen. Die nachführbaren Walzprofiliergerüste WPG1 bis WPGn zum Biegen der Profile in die gewünschte Endkontur sind, sofern die Flansche bzw. Rippen nicht parallel zueinander verlaufen, nach dem gleichen Grundprinzip aufgebaut. Bei parallelen Flanschen bzw. Rippen sind die beiden Gerüsthälften zu einem Walzprofiliergerüst zusammengeführt und die beiden mittleren Walzenpaare sind durch ein Walzenpaar ersetzt. Da eine Wandstärkenänderung beim Walzprofilieren nicht beabsichtigt ist, wird eine weniger steife Gerüstausführung ausreichen. This is done with the help of actuators of the linear axes LAO and / or LAU. The side roller SWR1 is mounted on the same principle as the top and bottom rollers, ie via the bearing bracket LBS and the linear axis LAS. About the corresponding actuator, also not shown here, the lateral roll gap between the three rollers SWR1, OR1 and UR1 from stitch to stitch in the horizontal direction adjusted. Top roller OR1 and / or bottom roller UR1 are equipped with rotary actuators AOR1 and AUR1. The drives provide for the feed of the rolling stock. The drive is done by cardan shafts, which allow an angle compensation, according to the variable roll gap. The pivotal mounting of the drives AOR1 and AUR1 also allows an angle compensation. According to Fig. 15.3, the three rollers of each scaffolding half with their axes must be exactly perpendicular to the flange. To accomplish this, the entire C-bracket CB must be pivotally mounted on the machine foundation or in a frame RA. This is done via a pivot axis SWA. To facilitate the adjustment of the swivel angle, the axis is equipped with a pivot drive, not shown. After adjustment, the pivot axis is locked so that the setting does not change uncontrollably during the rolling process. To laterally guide the rollers SWR1, OR1 and UR1, corresponding to the non-parallel flange profile according to FIG. 15.3, the entire C-arm CB is movably mounted via a further linear axis LAC with not shown actuator or actuator cylinder. All axes have digital position measuring systems, so that precise position control via the NC control is possible. Due to the high rolling forces, and by the division of the upper and lower rollers in two pairs of rollers, the entire C-bracket assembly including the bearing bracket and linear axes must be made very stable. Unlike conventional scaffolding, in which the lateral rolling force for rolling out of the flanges is supported both over the web of the Breitflanschträgers, as well as the continuous upper and lower rollers, eliminates the possibility of support over the axes in the division of two pairs of rollers. Due to the separate storage of the axes, the rolling forces of the left and right rollers SWR1 and SWR2 do not cancel each other. This creates high bending moments on the bearing brackets and linear axes of the upper and lower rollers. Only part of the lateral rolling force can be absorbed via the web of the broad flange carrier. The weakening of the framework due to the open C-arm design must be compensated by stiffening measures, appropriate cross-sectional dimensioning and fine adjustment options of the axes, so that deformations do not affect the dimensional stability of the rolling stock. One possibility of stiffening is the use of a stable, self-contained frame RA, on which the C-brackets CB of both framework halves are supported. For the experienced fixture designer, the framework design will not be a problem with the help of modern FEM calculation and simulation programs. The trackable rolling profiling frames WPG1 to WPGn for bending the profiles into the desired final contour are, if the flanges or ribs do not run parallel to one another, constructed according to the same basic principle. With parallel flanges or ribs, the two framework halves are brought together to form a roll forming stand, and the two middle pairs of rolls are replaced by a pair of rolls. Since a wall thickness change in roll forming is not intended, a less rigid framework design will suffice.
Fig. 19.1 zeigt schematisch einen alternativen Vorrichtungs-Aufbau der modifizierten Universalgerüste der REF-Gerüstgruppe zur Herstellung der tragenden Elemente. Blickrich- tung ist wiederum in Walzrichtung. Dargestellt ist der Aufbau der linken Gerüsthälfte am Beispiel des Roughing Gerüsts. Die rechte Gerüsthälfte ist spiegelsymmetrisch aufgebaut und hier nicht dargestellt. Die Walzen OR1 , UR1 und SWR1 sind in einem stabilen Maschinengestell MG in Ständerbauweise einseitig gelagert. Erforderlichenfalls können die horizontalen Walzenachsen im Bereich der freien Enden durch zusätzliche Lagerpunkte, hier gestrichelt angedeutet, abgestützt sein. Die zusätzlichen Lagerpunkte sind derart ausgeführt, dass die Schwenk- und Nachführbarkeit der Gerüsthälften entsprechend SWA und LAG gegeben ist. Die Lager L10R1 und L20R1 sowie L1 UR1 und L2UR1 zur Lage- rung der horizontalen Walzenachsen von Oberwalze OR1 und Unterwalze UR1 sind entsprechend der Ständerbreite zueinander beabstandet. Gegenüber den Lagerbügeln aus Fig. 19 kann eine größere Stützbasis SB realisiert werden. Die größere Stützbasis ermöglicht eine stabilere Lagerung der Walzenachsen und reduziert die Verformungen im Be- reich der Bearbeitungsstelle. Um die Höheneinstellung von Oberwalze bzw. Unterwalze zu ermöglichen, sind die Lager L10R1 , L20R1 , L1 UR1 und L2UR1 am Maschinengestell MG über geeignete Linearführungen höhenverstellbar gelagert. Als Linearführungen eignen sich beispielsweise stabile Säulenführungen. Die Höhenverstellung erfolgt bevorzugt über Spindelantriebe. Die seitliche Walze SWR1 ist am Maschinengestell über eine aus- tauschbare Kassette KA mit Linearführung in seitliche Richtung einstellbar gelagert. Die Lageeinstellung der Walze SWR1 erfolgt über geeignete Antriebe, z.B. Spindelantriebe. Das Maschinengestell MG ist analog zu Fig. 19 in Richtung der Pfeile schwenk- und nachführbar gelagert. Das Maschinengestell ist dazu über eine Schwenkachse SWA sowie eine Linearachse LAG am Untergestell UG angebracht. Das Untergestellt ist am Funda- ment befestigt. Fig. 19.1 shows schematically an alternative device structure of the modified universal scaffolds of the REF scaffolding group for the production of the supporting elements. The direction of view is again in the rolling direction. Shown is the structure of the left half of the scaffold using the example of the roughing scaffold. The right half of the frame is mirror-symmetrical and not shown here. The rollers OR1, UR1 and SWR1 are mounted on one side in a sturdy machine frame MG in stand construction. If necessary, the horizontal roll axes in the region of the free ends by additional bearing points, indicated here by dashed lines, be supported. The additional bearing points are designed such that the pan and trackability of the frame halves is given according to SWA and LAG. The bearings L10R1 and L20R1 as well as L1 UR1 and L2UR1 for positional tion of the horizontal roller axes of upper roller OR1 and lower roller UR1 are spaced from each other according to the stator width. Compared with the bearing brackets of FIG. 19, a larger support base SB can be realized. The larger support base enables a more stable bearing of the roll axes and reduces deformations in the area of the machining point. In order to enable the height adjustment of upper roller or lower roller, the bearings L10R1, L20R1, L1 UR1 and L2UR1 are mounted on the machine frame MG height adjustable via suitable linear guides. As linear guides are, for example, stable column guides. The height adjustment is preferably via spindle drives. The lateral roller SWR1 is adjustably mounted on the machine frame via an exchangeable cassette KA with a linear guide in the lateral direction. The position adjustment of the roller SWR1 via suitable drives, eg spindle drives. The machine frame MG is similar to FIG. 19 pivotally mounted and tracked in the direction of the arrows. For this purpose, the machine frame is attached to the underframe UG via a swivel axis SWA and a linear axis LAG. The subordinate is attached to the foundation.
Fig. 20 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Durchlaufquette für das Vergüten der tragenden Elemente dieser Erfindung. Der Einsatz von Durchlaufquetten zur Abschreckung ebener Bleche ist Stand der Technik. Die ebene Geometrie der Bleche erleichtert eine gleichmäßige Kühlung und Gefügeausbildung. Die tragenden Elemente dieser Erfin- dung haben jedoch eine dreidimensionale und komplexe Kontur. Während Kontureinflüsse bei der Aufheizung im Ofen durch langsame Aufheizung, d. h. flache Temperaturgradienten kompensiert werden können, spielen diese bei der Abschreckung in der Durchlaufquette eine bedeutende Rolle. Da die Abschreckung mit hoher Abkühlgeschwindigkeit erfolgt, ist der Ausgleich von Temperaturunterschieden im Walzgut über Wärmeleitung nur bedingt möglich. Es muss daher sehr präzise und allseitig gekühlt werden, um Verzug zu vermeiden und ein homogenes Gefüge zu erreichen. Die Abkühlgeschwindigkeiten von Kern und Oberfläche des Bauteils müssen optimal aufeinander abgestimmt sein. Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung, mit der eine definierte Abschreckung entlang der gesamten Kontur der tragenden Elemente erreicht werden kann. Eine allseitige Kühlung ist durch die unterschiedliche Orientierung der einzelnen Flächen erschwert. Insbesondere die Zugänglichkeit der Flanschinnenseiten ist problematisch. Fig. 20 shows schematically the flow-through quench according to the invention for the tempering of the supporting elements of this invention. The use of continuous flow screens for quenching flat sheets is state of the art. The flat geometry of the sheets facilitates uniform cooling and microstructure. However, the supporting elements of this invention have a three-dimensional and complex contour. During contouring during heating in the oven by slow heating, d. H. flat temperature gradients can be compensated for, they play a significant role in the quenching in the Durchlaufquette. Since the quenching takes place with a high cooling rate, the compensation of temperature differences in the rolling stock via heat conduction is only possible to a limited extent. It must therefore be cooled very precisely and on all sides to avoid distortion and to achieve a homogeneous structure. The cooling rates of core and surface of the component must be optimally matched to each other. The object of this invention is to provide a cooling device with which a defined quenching along the entire contour of the supporting elements can be achieved. An all-round cooling is complicated by the different orientation of the individual areas. In particular, the accessibility of the flange inside is problematic.
Selbst mit ringförmigen Düsenkränzen können die Anforderungen die Zugänglichkeit aller zu kühlenden Bereiche nur bedingt erfüllt werden. Even with annular nozzle rings, the requirements for the accessibility of all areas to be cooled can only be met to a limited extent.
Materialanhäufungen im Bereich der Verzweigungen, die einer gleichmäßigen Abkühlung entgegen wirken, kommen erschwerend hinzu. Jede Ausführungsvariante der tragenden Elemente nach Fig. 14 stellt aufgrund der unterschiedlichen Profilierung individuelle Anforderungen an die Kühlung. Außerdem muss die Kühlung an die verschiedenen Abmes- sungen anpassbar sein. Es wird deutlich, dass die Anforderungen mit Durchlaufquetten entsprechend dem Stand der Technik nicht erfüllt werden können. Es reicht nicht aus, nur die Ober- und Unterseite der tragenden Elemente zu kühlen, auch die seitlichen Flansche bzw. Rippen müssen gekühlt werden. Gemäß der Darstellung erfolgt die Kühlung erfin- dungsgemäß mit Kühldüsen bzw. Kühldüsenanordnungen KDO und KDU, die einen fä- cher- bzw. kegelförmigen Spritzstrahl mit dem Öffnungswinkel φο erzeugen. Der Öffnungswinkel <|)D ist abhängig vom Spektrum der zu kühlenden Flanschgeometrien und vom Abstand der Kühldüsen AKD. In der Regel wird φο weniger als 180° betragen und ist symmetrisch zur Lotrechten angeordnet. Im Einzelfall können aber auch unsymmetrische Anordnungen von Vorteil sein. Durch die Kegelform des Kühlwasserstrahls wird eine gleichzeitige Benetzung der horizontalen und vertikalen Flächen ermöglicht. Auf diese Weise werden auch die seitlichen Flansche FLo und FLu bzw. Rippen benetzt. In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist dabei die Abstrahlcharakteristik der Kühldüsen so ausgebildet, dass der Volumenstrom, ausgehend von den Lotrechten bis jeweils 45° Ab- Strahlwinkel kontinuierlich zunimmt um dann wieder kontinuierlich abzunehmen. Dies trägt ebenfalls zu einer möglichst gleichmäßigen Kühlung und Benetzung bei. Um diese Abstrahlcharakteristik zu erreichen, wird erfindungsgemäß die Verwendung spezieller Düsenköpfe vorgeschlagen, die aus einer Zusammenstellung mehrerer Einzeldüsen bestehen. Der Düsenkopf hat die Form einer Halbkalotte, in der die Einzeldüsen jeweils genau senkrecht zur Oberfläche eingelassen sind. Die Abstrahlcharakteristik ist durch Variation der Düsenabstände und Öffnungsdurchmesser gezielt beeinflussbar. Um darüber hinaus weitere Anpassungen zu ermöglichen, werden einzelne oder alle Düsen individuell über servohydraulische Ventile geregelt. Durch Taktung der Regelventile kann der Volumenstrom gezielt variiert werden. Auf diese Weise können richtungs- und/oder kontur- und/oder wandstärkenabhängige Anpassungen des Volumenstroms durchgeführt werden. Die Kühlung lässt sich optimal an lokale Massenanhäufungen im Bereich der Rippenwurzel anpassen. Die Kühldüsen sind im Abstand AKD oberhalb und unterhalb der zu vergütenden Bauteile befestigt. Die unteren Kühldüsen KDU befinden sich zwischen den einzelnen Rollen des Rollgangs ROG. Entsprechend der Darstellung sind sowohl die unteren als auch die oberen Kühldüsen KDU bzw. KDO so angeordnet, dass sich die Spritzkegel überlappen. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Benetzung der Bauteiloberfläche bei. Zwischen den Rollen des Rollgangs ROG sind mehrere Reihen von Kühldüsen angeordnet, wobei die Düsenköpfe reihenweise gegeneinander versetzt sind. Der Versatz ist in der Darstellung durch die gestrichelten Kühldüsen angedeutet und trägt ebenfalls zu einer gleichmäßigen Kühlung der Oberfläche bei. Mehrere Kühldüsen KDU bzw. KDO sind zu nicht bezeichneten Gruppen zusammengeschaltet, die hinsichtlich Verteilung und Durch- fluss unterschiedlich mit Kühlmittel beaufschlagt sind und vom Walzgut der Reihe nach durchlaufen werden. Auf diese Weise kann die Abkühlung des Walzgutes nach vorgege- benen Zeit-Temperaturverläufen eingestellt werden. Die Steuerung der einzelnen Gruppen erfolgt entsprechend dem Stand der Technik über ein hier nicht dargestelltes Wasserleitsystem. In der Regel kann man davon ausgehen, dass die Kühlverhältnisse an der Unterseite ungünstiger sind als an der Oberseite. Die Kühlung wird an der Oberseite durch die Schwerkraft unterstützt und es ergeben sich längere Kontaktzeiten von Kühlmedium und Bauteiloberfläche. Die Unterseite muss daher vom Wasserleitsystem intensiver gekühlt werden. Dies macht getrennte Hochdruckkühlkeisläufe für die oberen und unteren Kühlgruppen erforderlich. Durch eine zusätzliche Feineinstellmöglichkeit zumindest einzelner Kühldüsen kann das Kühlergebnis in Problemzonen, insbesondere im Be- reich der Flanschwurzel, weiter verbessert werden. Zur Sicherstellung einer einheitlichen Kühlung der tragenden Elemente verschiedener Geometrie BT1 , BT2 und ST1 etc. kommt es darüber hinaus darauf an, wie diese auf dem Rollgang ROG gelagert sind. Bei der dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsvariante, besteht der Rollgang ROG aus kammartig aufgebauten Rollen. Die Bauteile liegen auf der Oberseite der Käm- me auf, während die seitlichen Flansche in die Ausnehmungen der Rollen eintauchen. Trotz variierender Flanschabmessungen kann ein einheitlicher Abstand zur jeweiligen Bauteilunterseite erreicht werden. Der kammartige Aufbau der Rollen ermöglicht die Aufnahme von Bauteilen mit unterschiedlichen bzw. variierenden Flanschabständen, d. h. auch Breitflanschträger mit nicht parallelen Flanschen können aufgenommen werden. Die Kammgeometrie richtet sich nach dem zu vergütenden Bauteil- und Geometriespektrum und ist, im Sinne der Einheitlichkeit, auch im Rollenherdofen von Vorteil. Die Kammstruktur zentriert die Bauteile, so dass ein konstanter seitlicher Abstand zu den Kühldüsen gewährleistet ist. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Kühlung der Flansche bzw. der Rippen bei. In einer nicht dargestellten Variante sind die Rollen des Rollgangs ROG ohne Kammstruktur ausgeführt. In diesem Fall liegen die Bauteile mit den Flanschkanten auf, so dass der Abstand der Kühldüsen von der Flanschgeometrie abhängt. Um die unterschiedliche Flanschgeometrie verschiedener Bauteile auszugleichen, muss die Durchflussmenge stets individuell angepasst werden. Je größer der Abstand von den Kühldüsen ist, desto größer ist auch die Fläche, auf der sich die Kühlwassermenge verteilt. Der Zusammenhang zwischen erforderlicher Durchflussmenge und Abstand ist quadratisch, d. h. bei Verdopplung des Abstandes ist der vierfache Volumenstrom erforderlich. Dies erhöht den regelungstechnischen Aufwand des Wasserleitsystems und erfordert stärkere Hochdruckpumpen. Material accumulations in the area of the branches, which counteract a uniform cooling, are made more difficult. Each variant of the load-bearing elements according to FIG. 14 makes individual cooling requirements due to the different profiling. In addition, the cooling must be adapted to the different dimensions be customizable. It is clear that the requirements can not be met with continuous flow according to the prior art. It is not enough to cool only the top and bottom of the load-bearing elements, also the side flanges or ribs must be cooled. According to the illustration, the cooling according to the invention is carried out with cooling nozzles or cooling nozzle arrangements KDO and KDU, which produce a fan-shaped or conical spray jet with the opening angle φο. The opening angle <|) D depends on the spectrum of the flange geometries to be cooled and the distance between the cooling nozzles AKD. In general, φο will be less than 180 ° and is arranged symmetrically to the vertical. In individual cases, however, asymmetrical arrangements can also be advantageous. The conical shape of the cooling water jet enables simultaneous wetting of the horizontal and vertical surfaces. In this way, the side flanges FLo and FLu or ribs are wetted. In a particularly advantageous embodiment, the radiation characteristic of the cooling nozzles is designed so that the volume flow, starting from the perpendicular to each 45 ° Ab- beam angle continuously increases to then decrease continuously again. This also contributes to the most uniform possible cooling and wetting. In order to achieve this radiation characteristic, the use of special nozzle heads is proposed according to the invention, which consist of a combination of several individual nozzles. The nozzle head has the shape of a half-calotte, in which the individual nozzles are each exactly perpendicular to the surface embedded. The emission characteristics can be selectively influenced by varying the nozzle distances and opening diameters. In order to make further adjustments possible, individual or all nozzles are controlled individually via servo-hydraulic valves. By clocking the control valves, the volume flow can be selectively varied. In this way, directional and / or contour and / or wall thickness-dependent adjustments of the flow rate can be performed. The cooling can be optimally adapted to local mass accumulations in the area of the rib root. The cooling nozzles are attached at a distance AKD above and below the components to be coated. The lower cooling nozzles KDU are located between the individual rollers of the roller table ROG. As shown, both the lower and the upper cooling nozzles KDU and KDO are arranged so that the spray cones overlap. This contributes to a uniform wetting of the component surface. Between the rollers of the roller table ROG several rows of cooling nozzles are arranged, the nozzle heads are row by row offset from each other. The offset is indicated in the illustration by the dashed cooling nozzles and also contributes to a uniform cooling of the surface. Several cooling nozzles KDU or KDO are interconnected to non-designated groups, which are differently charged with coolant in terms of distribution and flow and are passed through in turn by the rolling stock. In this way, the cooling of the rolling stock can be carried out according to time-temperature curves are set. The control of the individual groups is carried out according to the prior art via a not shown here water management system. In general, it can be assumed that the cooling conditions at the bottom are less favorable than at the top. The cooling is supported at the top by gravity and there are longer contact times of cooling medium and component surface. The underside must therefore be cooled more intensively by the water supply system. This requires separate high-pressure cooling ice runs for the upper and lower cooling groups. By an additional fine adjustment of at least individual cooling nozzles, the cooling result in problem areas, in particular in the area of the flange root can be further improved. To ensure a uniform cooling of the supporting elements of different geometry BT1, BT2 and ST1, etc., it depends on how they are stored on the roller table ROG. In the illustrated, particularly preferred embodiment variant, the roller table ROG consists of comb-like rollers. The components rest on the top of the comb while the side flanges dip into the recesses of the rollers. Despite varying flange dimensions, a uniform distance to the respective component underside can be achieved. The comb-like structure of the rollers allows the inclusion of components with different or varying flange distances, ie also wide flange with non-parallel flanges can be accommodated. The comb geometry depends on the component and geometry spectrum to be compensated and, in the sense of uniformity, is also advantageous in the roller hearth furnace. The comb structure centers the components so that a constant lateral distance to the cooling nozzles is ensured. This contributes to a uniform cooling of the flanges or ribs. In a variant, not shown, the rollers of the roller table ROG are executed without comb structure. In this case, the components lie with the flange edges, so that the distance between the cooling nozzles depends on the flange geometry. To compensate for the different flange geometry of different components, the flow rate must always be adjusted individually. The larger the distance from the cooling nozzles, the larger the area on which the amount of cooling water is distributed. The relationship between the required flow rate and distance is square, ie when doubling the distance of four times the volume flow is required. This increases the control engineering effort of the water supply system and requires more powerful high-pressure pumps.
Fig. 21 zeigt schematisch die Richtscheibenanordnung und Achsenkinematik der erfin- dungsgemäßen Warmrichtmaschine zum Richten der tragenden Elemente mit nicht parallelen Flanschen in einer Draufsicht. Profile werden üblicherweise kalt gerichtet, da sich warme Profile beim Abkühlen verziehen. Grund ist die unterschiedliche Massenverteilung vor allem im Bereich der Flanschwurzel, die zu unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten führt. Das Richten im kalten Zustand hat den Nachteil längerer Durchlaufzeiten, da die Abkühlung Zeit benötigt. Je wärmer das Material gerichtet werden kann, desto kleiner sind nicht nur die Durchlaufzeiten, sondern auch die Umformkräfte. Dies gilt insbesondere für die tragenden Elemente, die in Folge der Vergütung eine erhöhte Festigkeit aufweisen. Im erfindungsgemäß besonders bevorzugten Verfahrensablauf nach den Figuren 14.1 und 14.2 wird der Richtprozess daher warm im Anschluss an den Anlassglühofen AGO durchgeführt. Hierfür kommt eine Warmrichtmaschine WR zum Einsatz, in der das Walzgut bei 70 bis 100°C bzw. bei maximal 200°C gerichtet wird. Da die Glühtemperatur im Anlass- glühofen AGO höher ist, wird das Walzgut zunächst in einer Pufferzone zwischen Anlassglühofen AGO und Warmrichtmaschine WR konditioniert. Die Pufferzone besteht beispielsweise aus einem Hubbalkenkühlbett, auf dem das Walzgut temporär abgelegt wird. Das Verfahren des Warmrichtens von Profilen ist in der Patentschrift EP1641575A1 beschrieben. Die Richtscheiben, die die Richtkraft in die Flansche des Profils einleiten, sit- zen in dieser Patentschrift auf einer gemeinsamen Welle. Mit dieser Anordnung lassen sich jedoch nur parallelflanschige Profile richten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll das Verfahren dahingehend verbessert werden, dass auch die erfindungsgemäßen Breitflanschträger BT mit nicht parallelen Flanschen warm gerichtet werden können. Die Funktionsweise der modifizierten Vorrichtung wird hier am Beispiel von zwei Richtschei- ben erläutert. In Anlehnung an die ausführlichen Erläuterungen zum Walzen veränderlicher Flanschabstände unter den Figuren 15.2 und 15.3 ist unmittelbar einsichtig, dass nicht parallelflanschige Breitflanschträger BT Richtscheiben RS1 und RS2 auf getrennten Achsen ARS1 und ARS2 mit separaten Antrieben erfordern. Hierfür kann der Aufbau der nachführbaren Gerüste nach Fig. 19 bzw. 19.1 verwendet werden. Die separate Lagerung der Richtscheiben gestattet eine Einstellung und Nachführung der Achsen entsprechend der Neigungswinkel der Flansche FL. Die Achsen der Richtscheiben werden zu den Flanschen FL so eingestellt, dass sich ein rechter Winkel ergibt. Die seitliche Nachführung in Richtung der Pfeile erfolgt über NC-gesteuerte Achsen und ist, analog zu den beschriebenen Walzverfahren, mit der Vorschubbewegung V synchronisiert. Die Richtscheibenge- ometrie in dieser Figur ist als Beispiel zu verstehen. Wesentlich sind die besondere Achsenanordnung, sowie die seitliche Nachführung über Stellantriebe. Um das Richtergebnis weiter zu verbessern, wird erfindungsgemäß die Kombination mit einem automatisierten Flammrichtprozess vorgeschlagen. Hierzu werden fest eingebaute oder flexible robotergeführte Brenner BRE gezielt an den Stellen eingesetzt, die durch das oben beschriebene Warmrichten allein nicht beherrschbar sind. 21 schematically shows the straightening disk arrangement and axle kinematics of the hot straightening machine according to the invention for straightening the supporting elements with non-parallel flanges in a plan view. Profiles are usually cold-directed because warmed profiles warp on cooling. Reason is the different mass distribution especially in the area of the Flanschwurzel, which leads to different cooling rates. Straightening in the cold state has the disadvantage of longer processing times, since the cooling takes time. The warmer the material can be directed, the smaller is not only the throughput times, but also the forming forces. This applies in particular to the load-bearing elements, which have increased strength as a result of the remuneration. In the process sequence according to the invention according to FIGS. 14.1 and 14.2, which is particularly preferred according to the invention, the straightening process is therefore carried out warmly after the tempering furnace AGO. For this purpose, a hot leveling machine WR is used, in which the rolling stock is directed at 70 to 100 ° C or at a maximum of 200 ° C. Since the annealing temperature in tempering furnace AGO is higher, the rolling stock is first conditioned in a buffer zone between tempering furnace AGO and hot leveling machine WR. The buffer zone consists for example of a Hubbalkenkühlbed on which the rolling stock is temporarily stored. The method of hot-rolling profiles is described in patent EP1641575A1. The straightening disks, which introduce the straightening force into the flanges of the profile, sit in this patent on a common shaft. With this arrangement, however, only Parallelflanschige profiles can be addressed. In the context of the present invention, the method is to be improved in such a way that the wide-flange supports BT according to the invention can also be heated with non-parallel flanges. The mode of operation of the modified device is explained here using the example of two straightening disks. Based on the detailed explanations on rolling variable flange distances in FIGS. 15.2 and 15.3, it is immediately clear that non-parallel flange wide flange supports BT require straightening disks RS1 and RS2 on separate axes ARS1 and ARS2 with separate drives. For this purpose, the structure of the trackable frameworks shown in FIG. 19 or 19.1 can be used. The separate storage of the leveling wheels allows adjustment and tracking of the axes according to the inclination angle of the flanges FL. The axes of the straightening disks are adjusted to the flanges FL so that a right angle results. The lateral tracking in the direction of the arrows takes place via NC-controlled axes and, analogously to the described rolling processes, is synchronized with the feed movement V. The straightening disk geometry in this figure is to be understood as an example. Essential are the special axle arrangement, as well as the lateral tracking via actuators. In order to further improve the straightening result, the combination with an automated flame straightening process is proposed according to the invention. For this purpose, permanently installed or flexible robot-guided burners BRE are used specifically at the points which can not be controlled by the above-described hot straightening alone.
Eine Alternative zum beschriebenen Gerüstaufbau ist die Ausrichtung der Flansche nach dem Prinzip der Figuren 15.3.1 bzw. 15.3.2.  An alternative to the described framework construction is the orientation of the flanges according to the principle of FIGS. 15.3.1 or 15.3.2.

Claims

Patentansprüche  claims
Tragende Elemente einer mindestens zweiteiligen, bzgl. Anwendung und Geometrie beliebigen tragenden Schalen-, Balken- oder Fachwerkstruktur (1 ) aus metallischen Werkstoffen, in der vor allem die Ermüdung bemessungsrelevant ist, dadurch gekennzeichnet, dass die tragenden Elemente (2.1 ) bis (2.n) der gesamten Struktur o- der einzelner Strukturabschnitte innen oder außen über Zugelemente (3.1 ) bis (3.m) mit dem Abspannwinkel (ß) und/oder über Betriebslasten in ein oder mehreren Ebenen partiell oder ringsum so stark vorgespannt sind, dass die Beanspruchung jedes einzelnen tragenden Elements unter allen zu erwartenden Betriebslasten, auch unter Extremlasten, immer im Druckschwellbereich, entsprechend des Grenzspannungs- verhältnisses 1 < R < oo oder R = - oo, stattfindet, so dass sich die Ermüdungsfestigkeit in der für Metalle üblichen Weise erhöht und dass insbesondere Werkstoffgüten mit erhöhter Streckgrenze, d.h. höchstfeste Baustähle mit Streckgrenzen von 460 MPa bis 1300 MPa und höher bzw. hochfeste Aluminiumknetlegierungen der Gruppe 7000 mit Festigkeiten bis ca. 700MPa und höher verwendet werden und dass eine gezielte Versteifung der Struktur mittels tragender Elemente größeren Querschnitts und/oder durch Profilierung der tragenden Elemente mit nahtlos gewalzten Rippen (Rp), Sicken, Wölbstrukturen o.ä. und/oder durch Einsatz von Sandwichverbundbauweisen erfolgt und dass die tragenden Elemente warm gewalzt sind und dass zur Verbindung und Vorspannung der tragenden Elemente und/oder einzelner Tragwerkabschnitte Steckverbindungselemente (S1 ) bis (Sx) und spezielle Elemente zur Übertragung der Vorspannkraft (5.1 ) bzw. (5.2) zum Einsatz kommen, die über die Zugelemente vorgespannt sind und dass Schnittstellen, die nicht über Zugelemente vorgespannt sind, entweder direkt über Bolzenverbindungen (Bz) oder mittels schraubtechnisch vorgespannter Steckverbindungen (SV1 ) bis (SVn) oder über nachbehandelte Schweißnähte verbunden sind. Carrying elements of an at least two-part, with respect to application and geometry any bearing shell, beam or truss structure (1) made of metallic materials, in particular fatigue is relevant to the design, characterized in that the supporting elements (2.1) to (2. n) of the entire structure o- of individual structural sections inside or outside via tension elements (3.1) to (3.m) with the Entspannwinkel (ß) and / or operating loads in one or more levels partially or completely biased so strong that the Stress of each load-bearing element under all expected operating loads, even under extreme loads, always in the pressure threshold range, corresponding to the limiting voltage ratio 1 <R <oo or R = - oo, takes place, so that the fatigue strength increases in the usual way for metals and that in particular material grades with increased yield strength, ie high strength structural steels with yield strengths of 460 MPa to 1300 MPa and higher or high strength aluminum wrought alloys of group 7000 with strengths up to 700MPa and above are used and that a targeted stiffening of the structure by means of supporting elements of larger cross-section and / or by profiling the supporting elements with seamlessly rolled ribs (Rp), beads, vault structures or similar and / or by using Sandwich composite structures and that the supporting elements are hot rolled and that for connecting and biasing the load-bearing elements and / or individual structural sections connector elements (S1) to (Sx) and special elements for transmitting the biasing force (5.1) or (5.2) are used, which are biased by the tension elements and that interfaces that are not biased by tension elements are connected either directly via bolted connections (Bz) or by means of screw-biased connectors (SV1) to (SVn) or via post-treated welds.
Tragende Elemente nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die tragenden Elemente aus normalfesten Werkstoffgüten, d.h. aus Stählen mit Streckgrenzen unter 460 MPa bzw. aus Aluminium mit Festigkeiten unter 700MPa bestehen, wenn die Summe aus Betriebslasten und statischer Vorspannung insgesamt die Streckgrenze nicht übersteigt.  Supporting elements according to claim 1, characterized in that the supporting elements are made of normal strength grades, i. consist of steels with yield strengths below 460 MPa or of aluminum with strengths below 700 MPa, if the sum of operating loads and static prestressing in total does not exceed the yield strength.
Tragende Elemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um U-förmig profilierte Schalentragelemente mit oder ohne Abkantungen (Ab) sowie mit oder ohne streifenförmig erhöhte Wandstärke (w3) handelt, deren Breite konstant ist oder von (fc>1 ) auf (b2) kontinuierlich abnimmt und deren Längsflansche (Lf) eine konstante oder abnehmende Höhe (h1 ) bzw. (h2), sowie eine erhöhte Wandstärke (w1 ) aufweisen, so dass sowohl eine hohe Versteifungswirkung als auch ein Ausgleich der Kerbwirkung der Befestigungslöcher (Lb) für die Bolzenverbindungen (Bz) erreicht wird. Supporting elements according to claim 1 or 2, characterized in that it is U-shaped profiled shell support elements with or without folds (Ab) and with or without strip-shaped increased wall thickness (w3), whose width is constant or continuously decreases from (fc> 1) to (b2) and whose longitudinal flanges (Lf) have a constant or decreasing height (h1) or (h2), and an increased wall thickness (w1), so that both a high stiffening effect as a compensation of the notch effect of the mounting holes (Lb) for the bolt connections (Bz) is achieved.
Tragende Elemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ebene oder gebogene Schalentragelemente mit in Längsrichtung konstanter oder von (b1 ) auf (b2) abnehmender Breite handelt, die zur Versteifung zwei nahtlos gewalzte, spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnete Rippen (Rp) mit gerundeter Wurzel und Spitze enthalten, deren Abstand (b3) bzw. (b4), Höhe (hr1 ) bzw. (hr2), sowie Wandstärke (w5) bzw. (w4) konstant oder abnehmend ist und deren Abstand vorzugsweise der halben Schalenbreite (b1 ) bzw. (b2) entspricht und dass die Wandstärke der Schale beidseits der Rippen sowie in der Mitte zwischen den Rippen jeweils (w2) beträgt oder dass die Wandstärke in einem ein- oder beidseitigen Streifen konstanter oder abnehmender Breite auf (w3) erhöht ist und dass bei Verwendung von Steckverbindungen (SV1 ) bis (SVn) ein- oder beidseitig keilförmig zur Außenkante hin verdickte Längskanten (Lk) in die Längsseiten der tragenden Elemente eingeformt sind.  Supporting elements according to claim 1 or 2, characterized in that they are plane or curved shell support elements with a longitudinally constant or from (b1) to (b2) decreasing width, for stiffening two seamlessly rolled, mirror-symmetrically arranged to the longitudinal axis ribs (Rp ) with rounded root and tip whose distance (b3) or (b4), height (hr1) and (hr2), and wall thickness (w5) or (w4) is constant or decreasing and whose distance is preferably half the shell width (b1) or (b2) and that the wall thickness of the shell on both sides of the ribs and in the middle between the ribs each (w2) or increases the wall thickness in a one- or two-sided strip of constant or decreasing width to (w3) is and that when using connectors (SV1) to (SVn) on one or both sides wedge-shaped towards the outer edge thickened longitudinal edges (Lk) are formed in the longitudinal sides of the supporting elements.
Tragende Elemente nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalentragelemente zur Versteifung mehr als zwei nahtlos gewalzte, in Längsrichtung bzw. annähernd in Längsrichtung verlaufende vorzugsweise symmetrisch angeordnete Rippen (Rp) enthalten und dass die Wandstärke im Bereich der Schale einheitlich (w2) beträgt oder lokal auf (w3) verdickt ist und dass die lokale Verdickung (Lk) im Bereich der Außenkanten (Ak) Befestigungslöcher (Lb) und / o- der Schweißnähte zur Verbindung der tragenden Elemente enthält.  Supporting elements according to one of claims 1, 2 or 4, characterized in that the shell support elements for stiffening more than two seamlessly rolled, extending in the longitudinal direction or approximately in the longitudinal direction, preferably symmetrically arranged ribs (Rp) and that the wall thickness in the region of the shell is uniform (w2) or locally thickened to (w3) and that the local thickening (Lk) in the area of the outer edges (Ak) contains mounting holes (Lb) and / or welding seams for connecting the supporting elements.
Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteilöffnungen vorzugsweise im ein- oder beidseitig verdickten und über die Breite (b7) der Öffnung hinaus verbreiterten Streifen der Wandstärke (w3) untergebracht und vorzugsweise bogenförmig ausgebildet sind, um die Schwächung des Querschnitts sowie die Bildung lokaler Zugspannungen zu vermeiden.  Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that component openings preferably in one or both sides thickened and over the width (b7) of the opening out widened strips of wall thickness (w3) housed and preferably arcuate, the weakening of the cross section and to avoid the formation of local tensile stresses.
Tragende Elemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um nahtlos am Stück gewalzte doppel-T-förmige Balkentragelemente bzw. Breitflanschträger veränderlicher Querschnittsgeometrie mit nicht parallelen Flanschen handelt, bei denen mindestens eine Flanschseite zur Längsachse hin geneigt ist, wobei die Trägerhöhe abhängig von der Lastverteilung entweder von einem zum anderen Ende stetig von (H1 ) auf (H2) abnimmt, oder zunächst von (H1 ) zur Trägermitte auf (H2) abnimmt, um dann zum anderen Ende hin wieder auf (H1 ) zuzunehmen, o- der zunächst von (H2) auf (H1 ) zunimmt, dann über einen Längenbereich (Ig1 ) konstant ist, um danach wieder auf (H2) abzunehmen und dass die Wandstärke zwischen den Flanschen optional in einem Streifen auf (w3) erhöht oder auf (w3') reduziert ist. Carrying elements according to claim 1 or 2, characterized in that it is seamlessly rolled in one piece double-T-shaped beam members or Breitflanschträger variable cross-sectional geometry with non-parallel flanges, wherein at least one flange side is inclined to the longitudinal axis, wherein the support height depending on the load distribution, either steadily decreases from one to the other end from (H1) to (H2), or initially from (H1) to the center of the carrier decreases to (H2) and then increases again to (H1) towards the other end, o- increases first from (H2) to (H1), then remains constant over a length range (Ig1), and then back to (H2) and that the wall thickness between the flanges is optionally increased in a strip to (w3) or reduced to (w3 ').
Tragende Elemente nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschdicke der nahtlos am Stück gewalzten doppel-T-förmigen Balkentragelemente bzw. Breitflanschträger veränderlicher Querschnittsgeometrie entweder konstant ist oder von (t«) auf (te) stetig entsprechend der Lastverteilung angepasst ist.  Supporting elements according to one of claims 1, 2 or 7, characterized in that the flange thickness of the seamlessly rolled double-T-shaped beam support members or wide flange of variable cross-sectional geometry is either constant or from (t ") to (te) steadily according to Load distribution is adjusted.
Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungselemente zum Verbinden der tragenden Elemente (2.1 ) bis (2.n) eine Ausrichtung der tragenden Elemente über Zapfen (ZA) und/oder Hülsen (HÜ) und/oder Begrenzungsbleche (BL), sowie durch den Überstand (ü) und erforderlichenfalls durch Zentrierhilfen (ZH) in der Weise vornehmen, dass eine sichere, vollflächige und relativbewegungsfreie Kraftübertragung über die Stirnseiten und Rippen (Rp) der tragenden Elemente gewährleistet ist und dass die Steckverbindungselemente (S1 ) bis (Sx), die an die Formkontur der tragenden Elemente angepasst sind mit den Zugelementen (3.1 ) bis (3.m) derart vorgespannt sind, dass der Lastabtrag von Zug- bzw. Biegezugkräften ausschließlich über die Zugelemente und der Lastabtrag von Druckkräften ausschließlich über die tragenden Elemente und Steckverbindungselemente erfolgt und dass Schubkräfte bzw. Torsionsmomente form- und reibschlüssig über die Stirnflächen, Zapfen, Hülsen, Begrenzungsbleche bzw. Zentrierhilfen abgetragen werden und dass die Vorspannung so hoch ist, dass die tragenden Elemente selbst bei Extrembelastung nie vollständig entlastet sind, was gleichbedeutend ist mit 1 < R < oo oder zumindest R = - oo.  Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that the plug connection elements for connecting the supporting elements (2.1) to (2.n) an orientation of the supporting elements via pins (ZA) and / or sleeves (HÜ) and / or boundary plates ( BL), and by the supernatant (ü) and, if necessary, by centering aids (ZH) in such a way that a secure, full-surface and relatively motion-free power transmission over the end faces and ribs (Rp) of the supporting elements is ensured and that the connector elements (S1) to (Sx), which are adapted to the shape contour of the load-bearing elements with the tension elements (3.1) to (3.m) are biased such that the load transfer of tensile or bending tensile forces exclusively on the tension elements and the load transfer of compressive forces exclusively on the load-bearing elements and plug-in connection elements and that shear forces or torsional moments form and frictional g are removed via the end faces, pins, sleeves, boundary plates or centering and that the bias is so high that the load-bearing elements are never completely relieved even under extreme load, which is equivalent to 1 <R <oo or at least R = - oo ,
0. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungselemente (S1 ) bis (Sx) bzw. (SV) bis (Sx1) zum Verbinden der tragenden Elemente zusätzlich Abdichtungen (AD) und / oder Klebeverbindungen aus strukturellem oder semistrukturellem Klebstoff (KL) im Bereich der Schnittstellen zu den tragenden Elementen enthalten. 0. Carrying elements according to one of the preceding claims, characterized in that the plug connection elements (S1) to (Sx) or (SV) to (Sx 1 ) for connecting the supporting elements in addition seals (AD) and / or adhesive joints of structural or Semi-structural adhesive (KL) in the region of the interfaces to the supporting elements included.
1 . Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Steckverbindungselemente (SV) bis (Sx1) ein oder mehrere, gleich oder ungleich ausgeführte Knotenverbindungen (Kn) mit Gabelaugen und/oder Muffen zur Befestigung von Zugelementen (3.1 ) bis (3.m) und/oder von Fachwerk- bzw. Jacketverstrebungen (7) mittels Bolzen (Bz), Schweißnähten (SN) und/oder Klebstoffen (KL) integriert sind. 1 . Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that in the plug connection elements (SV) to (Sx 1 ) one or more, equal or unequal executed node connections (Kn) with fork eyes and / or sleeves for fastening of tension elements (3.1) to ( 3.m) and / or timber-framed or Jacketverstrebungen (7) by means of bolts (Bz), welds (SN) and / or adhesives (KL) are integrated.
12. Tragende Elemente nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungen (SV1 ) bis (SVn), die nicht über Zugelemente vorge- spannt sind, aus einem klammerartigen Formschluss zweier miteinander zu einer doppel-T-förmigen Anordnung verschraubten Formelemente (FEI) und (FEA) mit den keilförmig verdickten Längskanten (Lk) der tragenden Elemente bestehen und dass die Verschraubung der Formelemente (FEI) und (FEA) mit hochfesten Schrauben (SR) in der Weise erfolgt, dass durch die Anordnung der Schrauben in den Formele- menten keine Schwächung der tragenden Elemente auftritt, und dass über die 12. Carrying elements according to one of claims 1 to 8, characterized in that the plug-in connections (SV1) to (SVn), which are not biased by tension elements, from a clamp-like positive locking of two screwed together to form a double-T-shaped arrangement Formed elements (FEI) and (FEA) with the wedge-shaped thickened longitudinal edges (Lk) of the supporting elements and that the screwing of the mold elements (FEI) and (FEA) with high-strength screws (SR) takes place in such a way that the arrangement of the screws in the formulas no weakening of the supporting elements occurs, and that over the
Klemmkraft (FK) der vorgespannten Schrauben, den Reibungsbeiwert (μ) der rauen Keilflächen und deren Öffnungswinkel (φ) von mindestens 45°, aber weniger als 90°, eine spielfreie, reib- und kraftschlüssige Verbindung entsteht, die in alle Koordinatenrichtungen statisch und/oder dynamisch tragfähig ist, wobei der Spalt (SP) zwischen den Formelementen stets so bemessen ist, dass dieser auch im vorgespannten Zustand und unter Berücksichtigung von Toleranzen nie vollständig geschlossen ist und dass über Abdichtung (AD) und Schraubensicherung (SRS) eine wartungsarme und korrosionsbeständige Verbindung erreicht wird. Clamping force (F K ) of the prestressed screws, the friction coefficient (μ) of the rough wedge surfaces and their opening angle (φ) of at least 45 °, but less than 90 °, a backlash-free, frictional and non-positive connection arises in all coordinate directions static and / or dynamically loadable, wherein the gap (SP) between the form elements is always dimensioned so that it is never completely closed even in the prestressed state and taking into account tolerances and that on sealing (AD) and screw locking (SRS) a low-maintenance and corrosion resistant connection is achieved.
13. Tragende Elemente nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steckverbindungen (SV1 ) bis (SVn), die nicht über Zugelemente vorgespannt sind, aus einteiligen Formelementen (FE) ohne Schrauben bestehen, die die keilförmig verdickten Längskanten (Lk) der tragenden Elemente derart umschließen, dass im Bereich der Umschließung jeweils ein konstanter Spalt (SP) für die klemmfreie Vormontage der zu verbindenden Teile vorhanden ist, der nach der Vor- montage einen strukturellen oder semistrukturellen Klebstoff (KL) zur tragfähigen 13. Carrying elements according to one of claims 1 to 8 and 12, characterized in that the plug-in connections (SV1) to (SVn), which are not biased by tension elements consist of one-piece mold elements (FE) without screws, which are wedge-shaped Thickened longitudinal edges (Lk) of the supporting elements enclose such that in the area of the enclosure each have a constant gap (SP) for the jam-free pre-assembly of the parts to be joined, after the pre-assembly of a structural or semi-structural adhesive (KL) to sustainable
Verklebung der Steckverbindungen aufnimmt. Bonding of the connectors absorbs.
14. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Zugelementen zum Vorspannen der tragenden Elemente, sowie der Steckverbindungselemente um Spannseile in voll verschlossener Bauweise mit Befestigungsösen oder Gabelköpfen zur Befestigung an der tragenden 14. Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the tension elements for biasing the supporting elements, and the connector elements to tension cables in fully closed design with eyelets or clevises for attachment to the supporting
Struktur bzw. am Fundament handelt. Structure or on the foundation.
15. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente zum Vorspannen der tragenden Elemente, sowie der Steckverbindungselemente aus warmgewalzten Stählen hoher und höchster Zugfes- tigkeit, insbesondere Stabstählen, kalt gezogenen runden Drähten oder Spanndrahtlitzen aus kalt gezogenen runden Einzeldrähten bestehen und bevorzugt glatt, d.h. ohne Gewinde oder Gewinderippen ausgeführt sind oder dass die Zugelemente aus hochfesten Kunstfasern bestehen. 15. Carrying elements according to one of the preceding claims, characterized in that the tension elements for biasing the supporting elements, as well as the connector elements of hot rolled steels high and highest tensile strength, especially bar steels, cold drawn round wires or tension wire strands of cold drawn round individual wires consist and preferably smooth, ie are executed without thread or thread ribs or that the tension elements are made of high-strength synthetic fibers.
6. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente zum Vorspannen der tragenden Elemente, sowie der Steckverbindungselemente aus hoch- bzw. höchstfesten Baustählen der Güten S960 oder höher bestehen und dass diese als gewindelose Zugstabelemente (3.1.1 ) bis (3.m.n) mit verbreiterten, abgerundeten Stabenden ausgeführt sind, welche im Abstand des doppelten Augendurchmessers (2 DL) zur gerundeten Kante jeweils ein Bolzenbefestigungsauge (BA) mit Durchmesser (DL) sowie in einem Abstand hierzu von des mindestens 1 ,5-fachen Augendurchmessers (1 ,5 DL) eine weitere Bohrung (ABV) gleichen oder annähernd gleichen Durchmessers als Entlastungskerbe und als Befestigungsloch für die Vorspannvorrichtung aufweisen, und dass sich die Stabenden mit einer Breite des mindestens 3-fachen Augendurchmessers (3 DL) über eine Strecke, die ein Vielfaches oder ganzzahliges Vielfaches des Augendurchmessers (n* DL) beträgt und im Abstand des mindestens 1 ,5-fachen Augendurchmessers (1 ,5 DL) zur Entlastungsbohrung beginnt, auf die Nennbreite (NB) des Zugstabelements kontinuierlich verjüngen und dass der Verschleißschutz der Bolzenbefestigungsaugen falls erforderlich entweder durch eine lokal direkt aufgetragene Schutzbeschichtung (VS) oder durch Anbringen separater Schutzbauteile bestehend aus beidseitig angebrachten Schutzblechen (Sb) mit integriertem Buchsenpaar (Bu1 ) und (Bu2) erreicht wird, dessen Buchse (Bu1 ) das Bolzenbefestigungsauge schützt und dessen Buchse (Bu2) über den Formschluss zur Entlastungsbohrung und über den Kraftschluss zu den Schutzblechen sowie zur Buchse (Bu1 ) eine Verdrehsicherung bewirkt.  6. Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that the tension elements for biasing the load-bearing elements, as well as the connector elements made of high or high strength structural steels of grades S960 or higher and that these as threadless tension rod elements (3.1.1) to (3.mn) are designed with widened, rounded rod ends, which at a distance of twice the eye diameter (2 DL) to the rounded edge in each case a Bolzenbefestigungsauge (BA) with diameter (DL) and at a distance therefrom of the at least 1, 5-fold Eye diameter (1, 5 DL) have a further bore (ABV) of the same or approximately the same diameter as a relief notch and as a mounting hole for the biasing device, and that the rod ends with a width of at least 3 times the eye diameter (3 DL) over a distance, which is a multiple or integer multiple of the eye diameter (n * DL) and at the distance of the min First, 1, 5-fold eye diameter (1, 5 DL) to the relief bore begins to taper to the nominal width (NB) of the Zugstabelements continuously and that the wear protection of the bolt mounting eyes if required either by a locally applied directly protective coating (VS) or by attaching separate protection components consisting of double-sided fenders (Sb) with integrated pair of sockets (Bu1) and (Bu2) whose socket (Bu1) protects the bolt fastening eye and its socket (Bu2) via the positive connection to the relief hole and the traction to the fenders and bushing (Bu1) causes a rotation.
7. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Zugstablänge (Igz) der Zugelemente, die infolge der fehlenden Gewinde bzw. Einstellmöglichkeiten nicht unmittelbar über die Zugstabelemente (3.1.1 ) bis (3.m.n) selbst vorgenommen werden kann, über separate Einstellelemente (9), die an der Schnittstelle zweier Zugstabenden (3.1.1 ) und (3.1.2) bzw. an der Schnittstelle eines Zugstabelements zu den entsprechenden Befestigungspunkten an der tragenden Struktur bzw. am Fundament gelenkig angebracht sind, durchgeführt wird, so dass die Zugstabelemente einer günstigeren Kerbklasse mit dem Vorteil einer Gewichtseinsparung zuzuordnen sind und dass die Einstellung mit dem Verstellweg (VW) über mindestens eine symmetrisch zur Längsachse angeordnete Einstellschraube (SE) mit Mutter (Mu) erfolgt, die zwei U-förmige, spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Halter (H) miteinander verbindet, in deren Schenkel die Zugstabelemente über Augbolzen (ABz) gelenkig gelagert sind oder dass die Einstellung über entsprechende Mechanismen vergleichbarer Funktionalität, wie beispielsweise Gewindestangen mit Muttern, Gewindestangen mit halterseitigem Innengewinde, Exzenterbolzen etc. erfolgt und dass die Einstellung nach erfolgter Justierung über Klebstoff (KL) und/oder über Kontermuttern gesichert wird. 7. Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of Zugstablänge (Igz) of the tension elements, which made due to the lack of thread or adjustment options not directly on the Zugstabelemente (3.1.1) to (3.mn) itself can be, via separate adjustment elements (9), which are hinged at the interface of two Zugstabenden (3.1.1) and (3.1.2) or at the interface of a Zugstabelements to the corresponding attachment points on the supporting structure or the foundation, is carried out so that the Zugstabelemente a cheaper notch class are associated with the advantage of a weight saving and that the adjustment with the adjustment (VW) via at least one symmetrically arranged to the longitudinal axis adjustment screw (SE) with nut (Mu), the two U-shaped , mirror-symmetrically arranged to each other holder (H) with each other, in the legs of the Zugstabelemente üb he eye bolts (ABz) are hinged or that the setting via appropriate mechanisms of comparable functionality, such as threaded rods with nuts, threaded rods with halterseitigem internal thread, eccentric, etc., and that the adjustment after adjustment via adhesive (KL) and / or lock nuts is secured.
18. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Halter (Η') der modifizierten Einstellelemente (9') zur Einstellung der Zugstablänge jeweils eine zusätzliche Aufnahmebohrung (ABV1 ) bzw. (ABV2) für die Bolzen (BzV1 ) bzw. (BzV2) einer Vorspannvorrichtung (VSV) enthalten, die zugleich Entlastungsbohrung für das halterseitige Befestigungsauge des Augbolzens (ABz) ist und dass die Vorspannung der tragenden Elemente über die Zugstabele- mente nicht über die Gewinde der Einstellschrauben (SE), sondern durch Verringerung des Bolzenabstandes (BzVA) mit Hilfe der Vorspannvorrichtung erfolgt.  18. Carrying elements according to one of the preceding claims, characterized in that the holders (Η ') of the modified adjusting elements (9') for adjusting the Zugstablänge each have an additional receiving bore (ABV1) or (ABV2) for the bolt (BzV1 ) or (BzV2) of a biasing device (VSV), which is at the same time relief bore for the holder-side fixing eye of the eyebolt (ABz) and that the bias of the load-bearing elements on the Zugstabele- elements not through the threads of the adjusting screws (SE), but by Reduction of the bolt spacing (BzVA) with the aid of the pretensioning device.
19. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstabelemente (3.1.1 ) bis (3.m.n) untereinander mit Laschen verbunden sind und dass die zu verbindenden Enden der Zugstabelemente jeweils zwischen zwei Laschen (L1 ) und (L2) aus dem gleichen höchstfesten Werkstoff wie die Zugstabelemente gelenkig mit Augbolzen (ABz) in Befestigungsbohrungen mit Durchmesser (DL) gelagert sind und dass die Laschen, die jeweils die gleiche Breite von mindestens (3 DL), sowie zusammengenommen die gleiche Wandstärke wie die Zugstabenden (w6 = 2 w7) aufweisen, im Abstand von mindestens (1 ,5 DL) zu den Befestigungsbohrungen Entlastungsbohrungen (EB1 ) und (EB2) gleichen oder annähernd gleichen Durchmessers (DL) wie die Befestigungsbohrungen beinhalten.  19. Load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the tension rod elements (3.1.1) to (3.mn) are connected to each other with tabs and that the ends to be connected of the tension rod elements between each two tabs (L1) and (L2 ) of the same ultra-high strength material as the drawbar elements are hinged with eye bolts (ABz) in mounting holes with diameter (DL) and that the tabs, each having the same width of at least (3 DL), and taken together the same wall thickness as the drawbar ends ( w6 = 2 w7), with relief holes (EB1) and (EB2) of the same or approximately the same diameter (DL) as the fixing holes, spaced at least (1, 5 DL) from the fixing holes.
20. Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente mit Elementen zur beweglichen Befestigung an der tragenden Struktur bzw. am Fundament befestigt sind und dass die Zugelemente in diesen Elementen in einem mittig angebrachten, nach unten hin abgerundeten und als Entlastungskerbe ausgebildeten Aufnahmeschlitz (10.4.1 ) eines Kardangelenks (10.4) über einen Augbolzen (ABz) mit Durchmesser (DL) gelenkig gelagert sind und dass das Kardangelenk über einen weiteren, im Abstand (BzA) um 90 Grad versetzt angebrachten Gelenkbolzen (10.5) gleichen Durchmessers mit seinen Schultern (10.4.2) zwischen den im Abstand (SBY) angebrachten, mit seitlichen Stützen (10.3) versehenen und zur Wurzel hin abgerundeten Flanschen (10.1 ) und (10.2) einer fun- dament- bzw. tragwerksseitig angeschraubten Anschlussplatte (10.6) gelenkig gelagert ist, so dass neben Winkelabweichungen auch schwingende Bewegungen über 0,5 Grad in alle Richtungen der Befestigungsebene X-Y ermöglicht werden, und dass eine erhöhte Ermüdungsfestigkeit dieser Befestigungselemente durch Verwendung gleicher hoch- bzw. höchstfester Baustähle wie bei den Zugelementen, verschleißge- schütze Bohrungen, Verzicht auf Schweißnähte, sowie durch die spezielle Geometrie der Elemente erreicht wird, welche kardangelenkseitig beschrieben ist durch Dicke von mindestens 3 DL, Breite angepasst an (SBY) von mindestens (3 DL), Bolzenabstand (BzA) von mindestens (3 DL) bzw. maximal (4DL), Bolzenabstand zur Kante von mindestens (2 DL) sowie Breite der Schlitze von (DL) bzw. mindestens (w6) und welche flanschseitig charakterisiert ist durch die Stützbasen (SBX) und (SBY), die jeweils mindestens so groß sind, dass die Schnittpunkte der Wirkungslinien der Kraft (F) mit der Anschlussplatte auch bei maximaler Auslenkung der Zugelemente (£1 ) bzw. (£2) stets innerhalb der Flansche liegen. 20. Carrying elements according to one of the preceding claims, characterized in that the tension elements are fastened with elements for movable attachment to the supporting structure or on the foundation and that the tension elements in these elements in a centrally mounted, downwardly rounded and as a relief notch formed receiving slot (10.4.1) of a universal joint (10.4) via an eye bolt (ABz) with diameter (DL) are articulated and that the universal joint over another, at a distance (BzA) offset by 90 degrees mounted hinge pin (10.5) of the same diameter with its shoulders (10.4.2) between the flanges (10.1) provided at a distance (SBY) and provided with lateral supports (10.3) and rounded towards the root, and (10.2) a connection plate (10.6) screwed in on its foundation or support side articulated, so that in addition to angular deviations and oscillating movements about 0.5 degrees in all directions of fastening XY and that increased fatigue strength of these fasteners by using the same high- or high-strength structural steels as in the tension elements, wear-resistant holes, waiving welds, as well as by the special geometry thickness of at least 3 DL, width adjusted to (SBY) of at least (3 DL), bolt spacing (BzA) of at least (3 DL) or maximum (4DL), bolt spacing to the edge of at least (2 DL) and width of the slots of (DL) or at least (w6) and which is characterized on the flange side by the support bases (SBX) and (SBY) which are at least sufficiently large that the intersections of the lines of action of the force ( F) with the connection plate always within the flanges, even at maximum deflection of the tension elements (£ 1) or (£ 2).
21 . Tragende Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die speziellen Elemente (5.1 ) und (5.2) zur Übertragung der Vorspannkraft auf die tragenden Elemente und Steckverbindungselemente die Kraftübertragung an der Schnittstelle (Sx) über Steckverbindungen, gebildet von ringförmigen Elementen (Ria) aus hoch- bzw. höchstfesten Werkstoffen oder, sofern es sich nicht um röhren- bzw. polygonförmige Tragwerksstrukturen handelt, gebildet von konturan- gepassten Elementen gleicher Funktionalität durchführen, an denen die vorgespannten Zugelemente partiell oder ringsum innen und/oder außen mittels gabelförmiger Halter (HZ) oder gabelförmig angeordneter Verstärkungsbleche (VBa), sowie mittels Bolzen (ABz) bzw. Kardangelenken (10.4) befestigt sind und dass die horizontalen Komponenten (Fvox) der Vorspannkraft, die zur seitlichen Stabilisierung der tragen- den Struktur beitragen über Zapfen (ZA) auf die Innenseite der tragenden Elemente übertragen werden und dass die vertikalen Komponenten (Fvoz) der Vorspannkraft gleichmäßig und genau senkrecht über die horizontalen Auflageflächen der Steckverbindungen auf die darunter liegenden tragenden Elemente als reine Druckspannungen übertragen werden und dass bei Schalentragwerken zur Kompensation der Bie- gemomente besonders steife, der Schalenkontur jeweils angepasste, sich ringsum auf den tragenden Elementen abstützende Plattenkonstruktionen zum Einsatz kommen, die bei röhren- bzw. polygonförmigen Tragwerken aus konzentrischen Ringen (Ria), und/oder (Rli) und/oder (Rlz) mit vollflächig oder lokal angebrachter horizontaler Platte (PL), sowie speichenförmig angeschweißten vertikalen Verstärkungsble- chen (VBa) und/oder (VBi) bestehen.  21. Supporting elements according to one of the preceding claims, characterized in that the special elements (5.1) and (5.2) for transmitting the prestressing force to the supporting elements and plug-in connection elements transmit power at the interface (Sx) via plug-in connections formed by annular elements ( Ria) made of high- or high-strength materials or, if it is not tubular or polygonal structural structures formed by contour-matched elements perform the same functionality on which the prestressed tension elements partially or all around inside and / or outside by means of fork-shaped holder (HZ) or bifurcated reinforcing plates (VBa), and by means of bolts (ABz) or universal joints (10.4) are attached and that the horizontal components (Fvox) of the biasing force, which contribute to the lateral stabilization of the supporting structure via pins (ZA ) transmitted to the inside of the supporting elements and that the vertical components (Fvoz) of the prestressing force are transmitted uniformly and precisely perpendicularly over the horizontal contact surfaces of the plug connections to the underlying load-bearing elements as pure compressive stresses and that in the case of shell structures to compensate for the bending moments, particularly rigid, the shell contour respectively adapted, plate structures supporting the supporting elements are used all around, in the case of tubular or polygonal structures made of concentric rings (Ria), and / or (Rli) and / or (Rlz) with a horizontal plate (PL) which is applied over the entire surface or locally, and spoke-welded vertical reinforcing plates (VBa) and / or (VBi).
22. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente oder standardisierter Profile, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gießspaltanpassung von Stranggießanlagen (SG) oder durch nachträgliches Besäumen mittels Brennschneiden (BSA) zunächst Brammen (BRA) mit oder ohne Verjüngung hergestellt werden, die im Vorwalzwerk (VWW) bzw. im nachfolgenden Universalträgerwalzwerk (UTW) durch Warmwalzen, d.h. durch wiederholtes Reversierwalzen mit den nachführbaren Gerüsten (VG1 ), (VG2), (VG3), (RG), (EG) und (FG) oberhalb der Rekristallisationstemperatur zuerst zu ei- nem knochenförmigen Vorprofil (VP) und schließlich zu Walzprodukten mit konstanten oder veränderlichen Flanschabständen, insbesondere H-förmigen Breitflanschträgern (BT) bzw. (2.1 A), U-förmigen Schalentragelemente (2.1 B) oder speziellen Vorprodukten (VPR) weiterverarbeitet werden, indem die Achsenstellungen der Walzen, die an den Bearbeitungsstellen stets rechte Winkel zum Flansch bilden, NC-gesteuert während der Vorschubbewegung hinsichtlich Position und/oder Winkellage und/oder Walzspalt passend zur jeweiligen Flanschneigung bzw. zum jeweiligen Flanschabstand nachgeführt werden, und dass die Schalentragelemente mit zwei parallelen o- der nicht parallelen Rippen (Rp) aus den Vorprodukten (VPR) durch Biegen der Flan- sehe (FLo) und (FLu) zu Abkantwinkeln (γ1 = γ2 = γ3') von 90 Grad mittels Warm- walzprofilieren in Walzprofiliergerüsten mit nachführbaren oder starren Walzenachsen (WPG1 ) bis (WPGn) unmittelbar im Anschluss an das Universalträgerwalzwerk oder entkoppelt davon, unter Verzicht auf die Restwärmenutzung, mittels Gesenkbiegepressen (GBP) hergestellt werden, und dass die Herstellung polygonförmig abgekan- teter oder gerundeter Schalentragelemente entweder in diese Biegeprozesse integriert ist oder nachträglich beim Verarbeiter erfolgt, und dass Schalentragelemente mit mehr als zwei Rippen durch Verschweißen zweier oder mehrerer Elemente, vorzugsweise mittels Rührreibschweißen (RRS), hergestellt werden, und dass die hohe Festigkeit der auf diese Weise hergestellten Walzprodukte durch konturangepasste Vergütung mit den Schritten Erwärmen im Rollenherdofen (RHO) auf Austenitisie- rungstemperatur > Ac3, Abschrecken in Durchlaufquette (DQ) sowie Anlassen im Anlassglühofen (AGO) auf ca. 100° C unterhalb Ad erreicht wird, und dass die Formgenauigkeit durch Adjustage (ADJ) und/oder durch Warmrichten (WR) gewährleistet wird. 22. A method for producing load-bearing elements or standardized profiles, characterized in that by casting gap adjustment of continuous casting (SG) or by subsequent trimming by flame cutting (BSA) initially slabs (BRA) are produced with or without taper, in the roughing mill (VWW) or in the following universal beam rolling mill (UTW) by hot rolling, ie by repeated reversing rolling with the trackable stands (VG1), (VG2), (VG3), (RG), (EG) and (FG) above the recrystallization temperature first to a nem bone-shaped pre-profile (VP) and finally to rolled products with constant or variable flange distances, in particular H-shaped wide flange (BT) or (2.1 A), U-shaped shell support elements (2.1 B) or special precursors (VPR) are further processed by the Axial positions of the rollers, which always form right angles to the flange at the processing points, NC-controlled during the feed movement with respect to position and / or angular position and / or roll gap to match the respective Flanschneigung or to the respective flange distance, and that the shell support elements with two parallel or non-parallel ribs (Rp) from the precursors (VPR) by bending the flange (FLo) and (FLu) to bending angles (γ1 = γ2 = γ3 ') of 90 degrees by means of hot roll profiling in rollforming stands with trackable or rigid roller axles (WPG1) to (WPGn) immediately after the universal beam rolling mill or decoupled thereof, without the use of residual heat, by means of swaging presses (GBP), and in that the production of polygonal chamfered or rounded shell support elements is either integrated in these bending processes or takes place subsequently at the processor, and that shell support elements with more than two ribs by welding two or more elements, preferably by means of friction stir welding (RRS), and that the high strength of the rolled products produced in this way is achieved by contour-matched tempering with the steps of heating in the roller hearth furnace (RHO) to austenitizing temperature> Ac3, quenching in continuous flow (DQ) and annealing in the tempering furnace (AGO) to about 100 ° C below Ad is reached, and that the accuracy of shape by adjustment (ADJ) and / or by hot straightening (WR) is guaranteed.
23. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Brammen (BRA) mit Verjüngung aus Strangguss Brammen mit Rechteckquerschnitt durch Längsprofilwalzen mit Kaliberwalzgerüsten oder durch Walzen mit Längsprofilwalzgerüsten LPW bestehend aus den Walzen (OBW), (UBW), (SBW1 ) und (SBW2) durch permanente, mit der Vorschubbewegung (VBR) synchronisierte Walzspaltanpassung (WSP) hergestellt werden. 23. A method for producing load-bearing elements according to claim 22, characterized in that slabs (BRA) with tapering of continuous cast slabs with rectangular cross section by longitudinal profile rolling with Kaliberwalzgerüsten or by rolling with Längsprofilwalzgerüsten LPW consisting of the rollers (OBW), (UBW), (SBW1 ) and (SBW2) by permanent, with the feed movement (V BR ) synchronized roll gap adjustment (WSP) are produced.
24. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Breitflanschträger (BT) bzw. das Vorprodukt (VPR) durch aufeinanderfolgendes lokales Walzen jeweils einer Flanschseite mit herkömmlichen Gerüsten (RG), (EG) und (FG) mit jeweils nur einem horizontalen Walzenpaar mit nicht schwenkbaren Achsen hergestellt wird, indem die Ausrichtung des jeweils zu bearbeitenden Flansches (FLo) zu den Walzen bzw. zu den Walzenachsen durch Anfahren der Positionen (POS1 ), (POS2), (POS3) bzw. (POS 4) mit den seitlichen Walzen (SWR11), (SWR21), (SWF11) bzw. (SWF21) oder durch Zentriervorrichtungen erfolgt und dass die seitlichen Walzen entsprechend Flanschneigung und Vorschub (V) nachgeführt werden. 24. A method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the wide flange (BT) or the precursor (VPR) by successive local rolling each a flange side with conventional scaffolds (RG), (EG) and (FG) is manufactured with only one horizontal pair of rollers with non-pivotable axes by the alignment of the respective flange to be machined (FLo) to the rollers or to the roller axes by approaching the positions (POS1), (POS2), (POS3) or ( POS 4) with the lateral rollers (SWR1 1 ), (SWR2 1 ), (SWF1 1 ) or (SWF2 1 ) or by means of centering devices and that the lateral rollers are tracked according to flange inclination and feed (V).
25. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalentragelemente mit mehr als zwei 25. A method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the shell support elements with more than two
Rippen durch U-förmiges Biegen von Schalentragelementen mit zwei Rippen und anschließendes Warmwalzen der U-Form im Bereich der abgeschrägten Flächen und des Stegs (St) mit den gleichen oder zusätzlichen REF-Gerüsten wie bei den ersten Rippen hergestellt werden und dass der Vorgang bei mehr als vier Rippen wiederholt wird und dass eine einheitliche Wandstärke (w2) durch Verwendung eines Vorprodukts (VPR) mit definiertem Übermaß (w3 > w2) im Bereich der zusätzlichen Rippen (Rp) erreicht wird. Ribs are produced by U-shaped bending of shell support elements with two ribs and subsequent hot rolling of the U-shape in the region of the chamfered surfaces and the web (St) with the same or additional REF frameworks as in the first ribs and that the process at more is repeated as four ribs and that a uniform wall thickness (w2) is achieved by using a pre-product (VPR) with a defined excess (w3> w2) in the region of the additional ribs (Rp).
26. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragenden Elemente nicht aus Blechen, sondern in einem durchgehenden Direktwalzprozess direkt aus Brammen warm gewalzt und entsprechend den Konturanforderungen profiliert werden.  26. A method for producing load-bearing elements according to any one of the preceding claims, characterized in that the load-bearing elements are not rolled from sheets, but in a continuous direct rolling process directly from slabs and profiled according to the contour requirements.
27. Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Warmwalzen das knochenförmige Vorprofil (VP) im Vorwalzwerk reversierend in drei aufeinanderfolgenden Gerüsten (VG1 ), (VG2) und (VG3) gewalzt wird, wobei (VG1 ) ein konventionelles Duogerüst mit profilierter Walzenoberfläche, drei Kalibern und regelbarem Walzspalt, (VG2) ein nachführbares Universalgerüst mit zusätzlichem horizontalen Walzenpaar zwischen den Flanschen und (VG3) ein konventionelles Duogerüst mit zylindrischen Walzen ist und dass mit den Kalibern (K1 ) und (K2) des Vorgerüstes (VG1 ) zunächst die Längs- Seiten der Brammen (BRA) eingekerbt, gestaucht und geweitet werden und dass das 27. Process for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that, during hot rolling, the bone-shaped preliminary profile (VP) is reversibly rolled in the rough rolling mill in three successive stands (VG1), (VG2) and (VG3), wherein (VG1) a conventional duo stand with profiled roll surface, three calibers and adjustable nip, (VG2) a trackable universal stand with additional horizontal pair of rolls between the flanges and (VG3) a conventional duo stand with cylindrical rolls and that with the calibers (K1) and (K2) of the Vorgerüstes (VG1) first the longitudinal sides of the slabs (BRA) are notched, compressed and widened and that the
Vorprofil (VP) danach zur Teilumformung der seitlichen Stegflächen im Kaliber (K3) entweder um 90 Grad gedreht wird oder dass, ohne das Vorprofil zu drehen, im Kaliber (K3) zunächst die Flansche weiter ausgeformt werden und dass die Knochenform des Vorprofils anschließend mit (VG2) in den Flanschbereichen und mit (VG3) in der Mitte fertiggestellt wird und dass hierbei die Walzen der Vorgerüste (VG1 ) und (VG2)Vorprofil (VP) then for partial deformation of the lateral web surfaces in the caliber (K3) is either rotated by 90 degrees or that, without rotating the Vorprofil, in the caliber (K3) first the flanges are further formed and that the bone shape of the Vorprofils then with ( VG2) is finished in the flange areas and with (VG3) in the middle and that in this case the rollers of the roughing stands (VG1) and (VG2)
NC-gesteuert, entsprechend der variierenden Walzgutbreite, synchron zur Vorschubbewegung nachgeführt werden und dass das Vorprofil (VP) in der REF-Gruppe des Universalträgerwalzwerks durch reversierendes Walzen mit nachführbaren Universalgerüsten (RG), (EG) und (FG), welche analog zu (VG2) über ein zusätzliches hori- zontales Walzenpaar zwischen den Flanschen verfügen und deren Walzen ebenfallsNC-controlled, according to the varying width of rolling stock, synchronized in synchronism with the feed movement and that the pre-profile (VP) in the REF group of universal beam rolling mill by reversing rolling with universal trackable frameworks (RG), (EG) and (FG), which analogous to ( VG2) have an additional horizontal roller pair between the flanges and their rollers also
NC-gesteuert nachgeführt werden, zu den entsprechenden Walzprodukten (BT), (2.1 A), (2.1 B) oder (VPR) ausgeformt wird, wobei das Roughing Gerüst (RG) zur Leistung der Hauptumformarbeit im Bereich der Flansche, das Edging Gerüst hauptsächlich zur Stauchung der Flanschkanten, sowie zur Ausbildung der verdickten Längskanten (Lk) und das zuletzt zum Einsatz kommende Finishing Gerüst (FG) zur abschließenden Formgebung der Flanschbereiche verwendet wird und dass jeweils im Nachgang zu den Walzstichen der REF-Gruppe, die nur die Flanschbereiche bearbeiten, erneut das Vorgerüst (VG3) zum Einsatz kommt, um die Profilmitte mit einer zusätzlichen, die Walzbahnen der REF-Gruppe in einer Breite (ÜL) überlappenden Bahn nachzuwalzen, wodurch sich, abhängig vom Walzspalt, Stege mit einheitlicher Wandstärke (w2) oder unterschiedlicher Wandstärke, d.h. mit lokaler Verdickung (w3) oder Vertiefung (w3') herstellen lassen. NC-controlled, is formed to the corresponding rolled products (BT), (2.1 A), (2.1 B) or (VPR), wherein the roughing framework (RG) for Performance of Hauptumformarbeit in the area of the flanges, the edging framework mainly for compression of the flange edges, as well as for the formation of the thickened longitudinal edges (Lk) and the last used finishing scaffolding (FG) is used for the final shaping of the flange areas and that in each case For the REF group rolling passes which process only the flange areas, the roughing stand (VG3) is again used to roll over the section center with an additional web overlapping the rolling courses of the REF group in a width (ÜL), whereby, depending on from the roll gap, webs with uniform wall thickness (w2) or different wall thickness, ie local thickening (w3) or depression (w3 ') can be produced.
Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Warmwalzen die Vorprodukte (VPR), anders als die Breitflanschträger (BT) bzw. (2.1 A) nicht H-förmig, sondern X- förmig gewalzt sind und dass die Walzspalte der REF-Gerüste insbesondere so profiliert sind, dass eine für den nachfolgenden Walzprofilier- oder Gesenkbiegeprozess optimierte X-Form erzeugt wird, in der die Winkel γ3 zwischen den Flanschen (FLo) und (FLu) bzw. zwischen den Flanschen (FLo), (FLu) und dem Steg (St) vorzugsweise jeweils annähernd 120 Grad betragen und in der die Radien (r2) links und rechts der oberen Flansche (FLo) annähernd gleich groß sind und in der die Radien (r3) an der Unterseite so groß sind, dass die dort auftretenden Biegespannungen im Bereich der Gleichmaßdehnung des jeweiligen Werkstoffs liegen und in der vorzugsweise Radien (r5) enthalten sind, die sich an der Oberseite tangential sowohl an die Flansche (FLu) als auch an den Steg (St) anschmiegen und auf denen lotrecht, entsprechend der Winkelhalbierenden (WH), die Flansche (FLo) angeordnet sind und in der die Flansche (FLu) die gleiche Wandstärke (w2) besitzen wie der Steg und in der die Flansche (FLo) ebenfalls die Wandstärke (w2) oder andere Wandstärken (w4) bzw. (w5) aufweisen und in der die Flansche (FLo) und (FLu), abhängig von der benötigten Rippenhöhe (hr1 ) bzw. (hr2), sowie von der erforderlichen Schalenbreite seitlich der Rippen, entweder gleich oder ungleich lang sind, was durch entsprechendes Stauchen der Flansche im Edging Gerüst, analog zum Verfahren für U-förmige Schalen- tragelemente, erreicht wird und in der die Flansche (FLu) erforderlichenfalls auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite keilförmig verdickte Längskanten (Lk) enthalten.  Method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that during hot rolling the precursors (VPR), unlike the wide flange (BT) or (2.1 A) are not H-shaped, but X-shaped rolled and that the Rolling gaps of the REF frameworks are in particular profiled such that an X-shape optimized for the subsequent roll forming or bending process is produced, in which the angles γ3 between the flanges (FLo) and (FLu) or between the flanges (FLo), (FLu) and the web (St) preferably each approximately 120 degrees and in which the radii (r2) left and right of the upper flanges (FLo) are approximately equal and in which the radii (r3) are so large at the bottom in that the bending stresses occurring there are in the region of the uniform expansion of the respective material and in which, preferably, radii (r5) are contained, which at the top are tangential both to the flanges (FLu) and also clinging to the web (St) and on which perpendicular, according to the bisectors (WH), the flanges (FLo) are arranged and in which the flanges (FLu) have the same wall thickness (w2) as the web and in which the flanges ( FLo) also have the wall thickness (w2) or other wall thicknesses (w4) or (w5) and in which the flanges (FLo) and (FLu), depending on the required fin height (hr1) or (hr2), and of the required shell width at the side of the ribs, either equal or unequal length, which is achieved by corresponding upsetting of the flanges in Edging framework, analogous to the method for U-shaped shell support elements, and in which the flanges (FLU) if necessary on the inside and / or. or on the outside contain wedge-shaped thickened longitudinal edges (Lk).
Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Warmwalzprofilieren an der Schnittstelle zwischen Universalträgerwalzwerk und Walzprofilierstrasse auf kontinuierlichen Vorschub gewechselt wird und dass die Flansche (FLu) und (FLo) der X-förmigen Vorprofile (VPR) unter Ausnutzung der Restwärme in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Walzprofiliergerüsten (WPG1 ) und (WPG2), die aus mindestens je einem profilierten Walzenpaar mit horizontalen Achsen bestehen, entsprechend der Konturen der Walzspalte (WSP) bzw. der Nuten (NU1 ) und (NU2) aufgerichtet werden, so dass die Winkel zwischen (FLu1) und Steg (St) 180 Grad bzw. zwischen (FLu1) und (FLo1) 90 Grad betragen und dass die beiden Flansche (FLo1), die hierbei zu Rippen (Rp) werden, in mindestens einem weiteren Walzprofiliergerüst durch seitliche Walzen (Sp1 ) mit vertikaler Achse, sowie durch mindestens ein Walzenpaar mit horizontalen Achsen oder durch Walzenpaare mit zwei seitlichen Walzen (Sp1 ) und (Sp2) in der Weise nachkalibriert werden, dass die Winkel zwischen Rippe (Rp) und Steg (St) jeweils genau 90 Grad betragen und dass anschließend in einem weiteren Gerüst, das aus mindestens einem Walzenpaar mit horizontalen Achsen besteht, die Unterseite der Schale unterhalb der Rippen nachkalibriert wird, indem über die Absätze der Oberwalze Stauchkräfte (F) auf die Rippen aufgebracht werden, die eine Glättung der Schale im Bereich der ursprünglichen Radien (r3) bzw. (r3'), sowie einen Abbau der Biegeeigenspannungen bewirken und dass die Walzen zur Verarbeitung veränderlicher Flansch- bzw. Rippenabstände synchron zur Vorschubbewegung NC-gesteuert hinsichtlich Position und/oder Winkellage nachgeführt werden und dass das Abkanten oder Rundbiegen der Schale, sofern dies mit den Walzprofiliergerüsten durchgeführt wird, durch entsprechende Konturierung der Walzspalte erreicht wird. Method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that in the hot rolling profiling at the interface between universal beam rolling mill and rolling profiling line is changed to continuous feed and that the flanges (FLu) and (FLo) of the X-shaped Preprofiles (VPR) utilizing residual heat in at least two consecutive roll forming stands (WPG1) and (WPG2) consisting of at least one profiled pair of rolls with horizontal axes corresponding to the contours of the roll nips (WSP) or grooves (NU1) and ( NU2) so that the angles between (FLu 1 ) and land (St) are 180 degrees and between (FLu 1 ) and (FLo 1 ) are 90 degrees and that the two flanges (FLo 1 ) are ribbed (Rp) be recalibrated in at least one further roll forming by lateral rollers (Sp1) with a vertical axis, and by at least one pair of rollers with horizontal axes or by pairs of rollers with two lateral rollers (Sp1) and (Sp2) in such a way that The angle between rib (Rp) and web (St) are each exactly 90 degrees, and that then in another framework, which consists of at least one pair of rollers with horizontal axes, the underside of the shell un is recalibrated below the ribs by compressive forces (F) are applied to the ribs over the shoulders of the top roller, which cause a smoothing of the shell in the region of the original radii (r3) or (r3 '), as well as a reduction of the bending residual stresses and the rollers for processing variable flange or rib intervals synchronously to the feed motion NC-controlled with respect to position and / or angular position are tracked and that the folding or round bending of the shell, if this is done with the roll forming, is achieved by appropriate contouring of the roll nips.
Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (FLu) und (FLo) der X- förmigen Vorprofile (VPR) mit den Walzprofiliergerüsten (WPG1) bis (WPGn) derart gebogen werden, dass die Winkel zwischen (FLo1) und Steg (St) 180 Grad bzw. zwischen (FLu1) und (FLo1) 90 Grad betragen und dass die beiden Flansche (FLu1) hierbei zu Rippen (Rp) werden. Method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the flanges (FLu) and (FLo) of the X-shaped pre-profiles (VPR) with the roll profiling stands (WPG1) to (WPGn) are bent in such a way that the angles between (FLo 1 ) and web (St) 180 degrees and between (FLu 1 ) and (FLo 1 ) are 90 degrees and that the two flanges (FLu 1 ) in this case to ribs (Rp).
Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegen der Flansche (FLu) und (FLo) der X-förmigen Vorprofile (VPR) mit dem modifizierten Walzprofiliergerüst (WPG11) bestehend aus seitlichen Profilierwalzen (SP3) und (SP4) sowie aus modifizierten Ober- und Unterwalzen (OPV), (ΟΡ2'), (ΙΙΡ1 ') und (ΙΙΡ2') beginnt und mit (WPG2) bis (WPGn) fortgesetzt wird. Method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the bending of the flanges (FLu) and (FLo) of the X-shaped pre-profiles (VPR) with the modified roll forming stand (WPG1 1 ) consisting of lateral profiling rollers (SP3) and (SP4) as well as modified upper and lower rollers (OPV), (ΟΡ2 '), (ΙΙΡ1') and (ΙΙΡ2 ') begins and continues with (WPG2) to (WPGn).
Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Warmwalzen das Vorprofil unter Verwendung der Gerüste (VG1 ), (VG2), (VG3) und ggf. (RG) H-förmig gewalzt wird und dass das Vorprofil anschließend in der REF-Gruppe, in der die Gerüste (EG) und (RG) nacheinander im Wechsel durchlaufen werden, vor allem im Bereich der oberen Flansche (FLo) gestaucht und eingeebnet wird, was infolge der Nichtparallelität der Flansche pro Gerüst jeweils zwei Walzenpaare mit getrennten nachführbaren Achsen für die linke und rechte Flanschseite erforderlich macht und dass für die insgesamt fünf Edgingschritte drei Profilwalzensätze aus Walzenpaaren unterschiedlichen Kali- bers (OER1 ), (UER1 ), (OER2), (UER2), (OER3), (UER3), (OER4), (UER4), (OEF1 ),Method for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that, during hot rolling, the pre-profile is rolled H-shaped using the frameworks (VG1), (VG2), (VG3) and optionally (RG), and then the pre-profile is subsequently rolled in the REF group, where the scaffolds (EG) and (RG) are successively alternated, especially in the upper part Flanges (FLo) are compressed and leveled, which necessitates two pairs of rollers with separate trackable axes for the left and right flange side due to the non-parallelism of the flanges per frame, and three profile roller sets of roller pairs of different caliber (OER1) for the total of five edging steps. , (UER1), (OER2), (UER2), (OER3), (UER3), (OER4), (UER4), (OEF1),
(UEF1 ), (OEF2) und (UEF2) eingesetzt werden, wobei sich die ursprüngliche H-Form des Vorprofils von Kaliber zu Kaliber der U-förmigen Endkontur der Schalentragele- mente (2.1 B) annähert und schließlich im Finishing Gerüst (FG) fertiggestellt wird und dass die Walzensätze des Edging Gerüstes (EG) entweder unmittelbar nach Ab- schluss der Umformschritte zwei, vier und fünf ausgewechselt werden oder dass mit mehreren Edging Gerüsten gearbeitet wird und dass die Walzen entsprechend der Flanschverläufe, hier insbesondere (FLu), synchron zur Vorschubbewegung hinsichtlich Position und/oder Winkellage NC-gesteuert nachgeführt werden. (UEF1), (OEF2) and (UEF2) are used, with the original H-shape of the pre-profile of caliber to caliber of the U-shaped final contour of the shell support elements (2.1 B) approaches and finally completed in the finishing framework (FG) and that the roller sets of the edging framework (EG) are exchanged either immediately after completion of the forming steps two, four and five, or that work is done with several Edging scaffolds and that the rolls according to the flange curves, in particular (FLu), synchronous to Feed movement with respect to position and / or angular position can be tracked NC-controlled.
33. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente oder standardisierter Profile, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießanlage (SG) eine Gießkokille (KO) zur Herstellung von Brammen (BRA) mit ein- oder beidseitiger Verjüngung enthält und dass das Vorwalzwerk (VWW) für die Herstellung der knochen- bzw. H-förmigen Vorprofile (VP) neben dem Vorgerüst (VG1 ) zwei weitere Vorgerüste (VG2) und (VG3) umfasst, wobei das Vorgerüst (VG1 ) ein Duogerüst mit Kaliberwalze und regelbarem Walz- spalt, das Vorgerüst (VG2) ein spezielles Universalgerüst mit nachführbaren Achsen und das Vorgerüst (VG3) ein Duogerüst mit nicht profilierten Walzen ist und dass das Universalträgerwalzwerk (UTW) zur Weiterverarbeitung der Vorprofile zu den tragenden Elementen aus mindestens drei speziellen Universalgerüsten (RG), (EG) und (FG) mit nachführbaren Achsen, ein oder mehreren, vom Reversierbetrieb entkoppel- ten, kontinuierlich arbeitenden Warm-Walzprofiliergerüsten (WPG1 ) bis (WPGn) mit nachführbaren Achsen, sowie ggf. einer integrierten Rührreibschweißvorrichtung (RRS) zur Herstellung von Schalentragelementen mit mehr als zwei Rippen besteht, wobei die Wärme aus dem Walzprozess genutzt wird und dass die Vergütungsanlage Rollenherdofen (RHO), Durchlaufquette (DQ), Anlassglühofen (AGO) und Warm- richtmaschine (WR) mit nachführbaren Achsen beinhaltet.  33. Apparatus for producing load-bearing elements or standardized profiles, characterized in that the continuous casting plant (SG) contains a casting mold (KO) for the production of slabs (BRA) with one or two-sided taper and that the roughing mill (VWW) for the production of Bone- or H-shaped pre-profiles (VP) in addition to the roughing stand (VG1) comprises two further roughing stands (VG2) and (VG3), wherein the roughing stand (VG1) a Duogerüst with caliber roll and controllable nip, the roughing stand (VG2) a special universal scaffolding with trackable axes and the roughing stand (VG3) is a Duo scaffolding with non-profiled rolls and that the Universal Beam Rolling Mill (UTW) for the further processing of the pre-profiles to the load-bearing elements from at least three special universal scaffolds (RG), (EG) and (FG) with traceable axes, one or more, from reversing operation decoupled, continuously working hot roll forming stands (WPG1) to (WPGn) with nachführbaren axes, and possibly an integrated Rührreibschweißvorrichtung (RRS) for the production of shell support elements with more than two ribs, the heat from the rolling process is used and that the tempering roller hearth furnace (RHO), continuous flow (DQ), tempering furnace (AGO) and Hot straightening machine (WR) with traceable axes.
34. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkokille (KO) über einen regelbaren Gießspalt (GSP) verfügt, der aus zwei zwischen den Backen (BK1 ) und (BK2) verschiebbar angeordneten, auswechselbaren Schiebern (SCH1 ) und (SCH2) besteht und dass die Backen zur Abdichtung der Kokille während des Gießvorgangs über Zylinder, Kniehebel o.ä. mit der Druckkraft (FB) gegen die Schieber gedrückt werden und dass die Stirnseiten der Schieber zum Gießspalt hin mit einem Steigungswinkel (Q) kleiner oder gleich 90 Grad abgeschrägt sind, welcher der benötigten ein oder beidseitigen Keilform der Bramme entspricht und links bzw. rechts unterschiedlich groß sein kann und dass die Schieber während des Gießvorgangs über NC-gesteuerte Stellantriebe mit konstanter Geschwindigkeit (VS), die gleich dem Quotienten aus der Vorschubgeschwindigkeit der Bramme (VBR) und dem Tangens des Winkels (Q) ist, nach außen bewegt werden. 34. An apparatus for producing load-bearing elements according to claim 33, characterized in that the casting mold (KO) has a controllable casting gap (GSP) consisting of two between the jaws (BK1) and (BK2) slidably arranged, interchangeable slides (SCH1) and (SCH2) and that the jaws for sealing the mold during the casting over cylinders, toggle or similar. with the pressure force (F B ) pressed against the slide and that the front sides of the slide to the casting gap with a pitch angle (Q) is less than or equal to 90 Degrees are beveled, which corresponds to the required one or two-sided wedge shape of the slab and left and right can be different sizes and that the slide during the casting process via NC-controlled actuators with constant speed (V S ), which is equal to the quotient of the feed rate the slab (V B R) and the tangent of the angle (Q) is to be moved outwards.
35. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die speziellen Universalgerüste mit nachführbaren Achsen für das Vorwalzwerk und Universalträgerwalzwerk aus zwei spiel- symmetrisch zueinander angeordneten, zur Mitte hin offenen C-Bügeln (C) mit jeweils einer seitlichen Walze (SWR1 ) und/oder einem Walzenpaar (OR1 ) und (UR1 ) mit Vorschubantrieben (AOR1 ) und (AUR1 ) bestehen und dass die Walzen mit ihren Achsen in Lagerbügeln (LBO), (LBU) und (LBS) drehbar gelagert und über die zugehörigen Linearachsen (LAO), (LAU) bzw. (LAS) verschiebbar am C-Bügel befestigt sind, so dass die entsprechenden Walzspalte eingestellt werden können und dass die 35. A device for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the special universal scaffolding with nachführbaren axes for the roughing mill and universal beam rolling mill of two play symmetrically arranged to each other towards the middle open C-arms (C), each with a lateral Roller (SWR1) and / or a pair of rollers (OR1) and (UR1) with feed drives (AOR1) and (AUR1) exist and that the rollers with their axes in bearing brackets (LBO), (LBU) and (LBS) rotatably mounted and the corresponding linear axes (LAO), (LAU) or (LAS) are slidably mounted on the C-bracket, so that the corresponding roll gaps can be adjusted and that the
C-Bügel jeweils mit einer Schwenkachse (SWA) am Maschinenfundament bzw. an einem stabilen Rahmen (RA) schwenkbar gelagert sind, so dass die Schwenkwinkel der Walzenachsen beider Gerüsthälften getrennt, entsprechend der jeweiligen Flanschneigung einstellbar sind und dass die C-Bügel zur seitlichen Nachführung der Walzenachsen entsprechend der veränderlichen Flanschabstände über LinearachsenC-bracket are each pivotally mounted with a pivot axis (SWA) on the machine foundation or on a stable frame (RA), so that the pivot angle of the roller axes of the two halves halves separately, according to the respective flange inclination are adjustable and that the C-bracket for lateral tracking the roll axes according to the variable flange distances via linear axes
(LAC) mit NC-gesteuerten, lagegeregelten Stellantrieben verfügen, die mit dem Walzenvorschub synchronisiert sind und dass die Gerüste (VG2), (RG), (EG) und (FG), die Warm-Walzprofiliergerüste (WPG1 ) bis (WPGn), sowie die Gerüste der Warmrichtmaschine (WR) diesem Aufbau entsprechen. (LAC) have NC-controlled, position-controlled actuators synchronized with roll feed, and that the stands (VG2), (RG), (EG) and (FG), the hot rollforming stands (WPG1) to (WPGn), and the frameworks of the hot straightening machine (WR) correspond to this structure.
36. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenachsen der Walzen (OR1 ) und (UR1 ) der jeweiligen Gerüsthälfte zur Verbreiterung der Stützbasis (SB) mindestens mit den Lagern (L10R1 ), (L20R1 ), (L1 UR1 ) und (L2UR1 ) dreh- und höhenverstellbar im Maschinengestell (MG) gelagert sind und dass die seitliche Walze (SWR1 ) im Ma- schinengestell in einer austauschbare Kassette KA gelagert ist und dass das Gerüst beim Walzen über Schwenkachse (SWA) und Linearachse (LAG) entsprechend dem Flanschverlauf eingestellt und nachgeführt wird. 36. A device for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the roller axes of the rollers (OR1) and (UR1) of the respective frame half for widening the support base (SB) at least with the bearings (L10R1), (L20R1), (L1 UR1) and (L2UR1) are mounted in the machine frame (MG) such that they can be adjusted in rotation and height, and that the side roller (SWR1) is mounted in the machine frame in an exchangeable cassette KA and that the frame is mounted above the pivot axis (SWA) and Linear axis (LAG) adjusted and tracked according to the flange.
37. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufquette mehrere getrennt ge- regelte, zwischen und über den Rollen eines Rollgangs angeordnete Hochdruckkühlgruppen zum Vergüten der tragenden Elemente enthält und dass die Kühldüsen (KDO) und (KDU) der Kühlgruppen reihenweise zueinander versetzt angebracht sind und dass zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Kühlung und Gefügeausbildung der gesamten Bauteilkontur spezielle Düsenköpfe, bestehend aus halbkalottenförmig angeordneten Einzeldüsen zum Einsatz kommen, die durch die unterschiedliche Düsenorientierung fächerartige, insbesondere kegelförmige Kühlwasserstrahlen mit dem Öffnungswinkel (φϋ) erzeugen, so dass auch die seitlichen Flansche bzw. Rippen benetzt werden, wobei die Gleichmäßigkeit der Kühlung durch eine richtungs- und/oder kontur- und/oder wandstärkenabhängige Anpassung des Volumenstroms über Düsendurchmesser und/oder Düsenabstand und/ oder Düseneinstellung und/oder ser- vohydraulische Regelung einzelner oder aller Düsen erreicht wird und dass der Vo- lumenstrom, ausgehend von der Lotrechten bis jeweils 45 Grad Abstrahlwinkel stetig zunimmt, um dann wieder kontinuierlich abzunehmen und dass im Rollgang (ROG) entweder Rollen mit kammartigen Ausnehmungen für Aufnahme und Zentrierung der Flansche (FLu) zum Einsatz kommen, so dass sich ein konstanter, flanschhöhenun- abhängiger Abstand (AKD) der Bauteilunterseite zu den Kühldüsen ergibt oder dass Rollen mit glatter Oberfläche zum Einsatz kommen, auf denen die tragenden Elemente mit den Flanschkanten aufliegen und dass der flanschhöhenabhängige Abstand (AKD) in diesem Fall über die Durchflussmenge ausgeglichen wird. 37. A device for producing load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the Durchlaufquette several separately regulated, arranged between and above the rollers of a roller table high pressure cooling groups for tempering the supporting elements and that the cooling nozzles (KDO) and (KDU ) of the cooling groups are mounted in rows offset from each other and that to ensure a uniform cooling and structural formation of the entire component contour special nozzle heads, consisting of halbkalottenförmig arranged individual nozzles are used, which produce fan-like, in particular conical cooling water jets with the opening angle (φϋ) through the different nozzle orientation, so that the lateral flanges or Ribs are wetted, wherein the uniformity of the cooling by a directional and / or contour and / or wall thickness-dependent adjustment of the volume flow over the nozzle diameter and / or nozzle spacing and / or nozzle adjustment and / or ser- vohydraulische control of individual or all nozzles is achieved and that the volume flow increases steadily from the perpendicular to a beam angle of 45 degrees at a time, in order to decrease continuously again and that in the roller table (ROG) either rollers with comb-like recesses for receiving and centering the flanges (FLu) Use, so that there is a constant, flanschhöhenun- dependent distance (AKD) of the component underside to the cooling nozzles or that smooth-surfaced rollers are used, on which the supporting elements rest with the flange edges and that the flange height dependent distance (AKD) in In this case, the flow rate is compensated.
38. Vorrichtung zur Herstellung tragender Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmrichtmaschine zum Warmrichten der tragenden Elemente mindestens zwei Richtscheiben (RS1 ) und (RS2) enthält und dass die einzelnen Richtscheiben (RS1 ) und (RS2) der nicht parallelen Flansche (FL) bzw. Rippen (Rp) in Universalgerüsten auf getrennten, schwenk- und nachführbaren Achsen (ARS1 ) und (ARS2) gelagert sind, so dass die Achsen zum Flansch- bzw. Rippenverlauf unabhängig voneinander rechtwinklig eingestellt und NC-gesteuert nachgeführt werden können und dass optional fest eingebaute und/oder robotergeführte Brenner (BRE) für automatisiertes Flammrichten enthalten sind.  38. Device for the production of load-bearing elements according to one of the preceding claims, characterized in that the hot straightening machine for hot straightening the load-bearing elements at least two straightening discs (RS1) and (RS2) contains and that the individual straightening discs (RS1) and (RS2) of the non-parallel Flanges (FL) or ribs (Rp) are mounted in universal stands on separate, swiveling and traceable axes (ARS1) and (ARS2), so that the axes to the flange or rib course are adjusted independently of each other at right angles and tracked with NC control and that optional built-in and / or robotic burners (BRE) are included for automated flame straightening.
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