DE3310421C1 - Tragendes, dünnwandiges stabförmiges Konstruktionsprofil von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt - Google Patents

Description

• Bei einer solchen Ausbildung des Konstruktionsprofils mit vorbestimmtem Schlankheitsgrad wird die Einspannwirkung an den Längsrändern des Profils durch die Eckschrägen wesentlich erhöht. Es entsteht durch die Doppelkante der Eckschräge eine starke Einspannwirkung, die sich schon bei verhältnismäßig kleinen Eckschrägen in einer starken Erhöhung der aufnehmbaren Beulspannung auswirkt Bei größeren Eckschrägen nimmt die Einspannwirkung wieder ab und es bleibt nur noch der ungünstige Einfluß der Breitenahnahme. Weiterhin wird die Schräge der Ecken- auf den ökonomischen Mindestwert gebracht, der die statisch günstigste Auswirkung dieser Ausbildung auf das Stabilitätsverhalten eines Stabes der bestimmten Querschnittsform gewährleistet. Man erhält ein Profil mit hoher Ausnutzung durch die Versteifung, insbesondere die Beulfestigkeit, wobei der Querschnitt des Profils grundsätzlich beibehalten wird, ohne daß sich die anfangs genannten Nachteile ergeben. Man erhält durch diese Maßnahme den optimalen Bereich in bezug auf die Steifigkeit des quadratischen oder rechteckigen Profils mit Eckabschrägung zwischen dem Profil mit definiert begrenzten Ecken und dem z. B. Achteck-Profil. Die Einspannung läßt sich durch eine relativ kleine Fläche der Eckabschrägungen erheblich vergrößern. Es wird hierbei festgelegt, welchcs Verhältnis der Eckabschrägung in bezug auf die Projektion der angrenzenden Profillänge einzuhalten ist, damit man in dem optimalen Bereich für die hohe Beulfestigkeit unter Beibehaltung der Dünnwandigkeit bzw. des Schlankheitsgrades des Profils zu liegen kommt.
• Wenn die Konstante der mathematischen Formel in der Größe von 3,4 bis 3,9 gewählt wird, kommt man dem Optimalwert sehr nahe. Der Optimalwert ergibt sich vornehmlich bei einer Konstante von 3,5.
• Die Profile können aus Stahl, Metall oder Kunststoff bestehen. Der Querschnitt kann u. a. hutförmig, C-förmig oder von sonstiger prismatischer Hohlprofilform sein.
• I)ie tragenden Konstruktionsprofile sind für die Zwecke bestimmt, bei denen die Profile einer Biegebelastung und/oder einer Längskraft (z. B. Knicken) ausgesetzt sind. Dabei kommen die Profile als konstruktionsteile in Bauwerken oder Anlagen sowie für die tragenden Teile einer Dach- oder Wandkonstruktion und im Hallenbau in Betracht, ferner als Stäbe von Fachwerken, bei Hebezeugen, Förderanlagen, beim Regalbau, beim Fahrzeugbau und sonstigem Aufbau, im Schiffbau, als Träger für Schalungen und Gerüste und in Stahlkonstruklionen u. dgl.
• In den Fig. 1 und 2 sind Diagramme von Kurven dargestellt, die das jeweilige Optimum der Eckschrägung bei Profilen mit verschiedenem Schlankheitsgrad erkennen lassen, wobei die Werte rechnerisch ermittelt worden sind.
• F i g. I zeigt eine Kurvenschar bei einem Profil am beispielsweise quadratischen Querschnitt (a= 1) mit unterschiedlichem Dicke-Höhe-Verhältnis, wobei als Abszisse das Verhältnis der Projektion der Eckabschrägung zur Seitenlänge und als Ordinate die Beulspannung als Verhältnis von Or zu z jo angegeben ist. Dabei gibt OKifl die Spannung ohne Eckschräge an. Beides ins Verhältnis gesetzt, ergibt den Nutzungsgrad. Die einzelnen Kurven beziehen sich auf das jeweilige Verhältnis der Wanddicke zur Höhe des Profils. Bei einem Profil mit einem Dicke-Länge-Verhältnis von 1 :200 steigt die aufnehmbare Beulspannung auf etwa den zweifachen Wcrt (1,9) an, während danach das Anwachsen dieser Beulspannung, d. h. der Beulfestigkeit, wesentlich langsauer vor sich geht. Dies bedeutet, daß eine Vergrößerung der Eckschräge sich nur wenig auswirkt Der durch die Verringerung der ebenen Querschnittsteile bzw.
• durch die Erhöhung der Wanddicke angestrebte Gewinn geht durch die Verringerung der Einspannwirkung zum größten Teil wieder verloren. Bei rechteckigen Querschnitten bezieht sich diese Aussage auf die längere Seite. In dem Bereich der Kurven-Knickpunkte liegt das ökonomische Optimum für die Ausbildung der Eckschräge in bezug auf die Eckschrägen-Projektion zur Höhe des Profils und damit den jeweils höchsten Nutzungsgrad. Dicscr Bereich ist für das Maximum der Beulfestigkeit anzustreben. Je nach den Verhältnissen kann man auch in der Nähe der Knickpunkte bleiben, die durch die mathematische Formel bestimmt sind. Die Wertc sind auch grundsätzlich für offene Querschnitte, d. h. für die der Öffnung abgekehrte Seite des Profils, gültig. Die mathematische Formel gibt an, wo das optimallc Verhältnis von Eckschräge zur Profilhöhe zu finden ist.
• In Fig.2 ist entsprechend der Fig. 1 eine Kurven schar veraiisellaulicht, bei der die Kurven in Abhängigkeit von dem lIöhe-Breite-Verhältnis des Profils dargestellt sind, wobei zugleich daneben die Eckschrägen bei dem Profil angedeutet sind. Die Eckschrägen bei quadratischen Hohlprofilen verlaufen grundsätzlich unter einem Winkel von 45". le unterschiedlicher die Rechteckseiten werden, desto geringer wird der Erhöhungswert.
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Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Tragendes, dünnwandiges stabförmiges Konstruktionsprofil von geschlossenem oder offenem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt, das auf Biegung und/oder Längskraft beansprucht ist, z. B. als tragender Stab oder Träger, für Fachwerke, Dach- und Wandkonstruktionen u. dgi., und das zur -Erhöhung der Beulfestigkeit Eckversteifungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Eckschrägen die Eckversteifungen bilden und daß das Profil bei vorbestimmten Dünnwandigkeitsverhältnis von Wanddicke (t) zur Profil höhe (a) im Verhältnis der Projektion (so) der Eckschräge in bezug auf die Profilhöhe (nach der mathematischen Formel SO - K . (t + 0,01) ausgebildet ist, wobei bedeuten: K r Konstante in dem Bereich zwischen 2,8 und 7 a = Profilhöhe, d. h. die Länge des größten anschiießenden Flächenteils, so = Projektion der Eckschräge in bezug auf Profilhöhe, 1 - Wanddicke.
2. 2. Konstruktionsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante in der mathematischen Formel 3,4 bis 3,9 beträgt.
3. 3. Konstruktionsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante in der mathematischen Formel den Wert 3,5 aufweist.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein tragendes, dünnwandiges stabförmiges Konstruktionsprofil von geschlossenem oder offenem, vorzugsweise quadratischem oder rechteckigem Querschnitt, das auf Biegung und/oder Längskraft beansprucht ist, z. B. als tragender Stab oder Träger für Fachwerke, Dach- und Wandkonstruktionen u. dgl., und das zur Erhöhung der Beulfestigkeit Eckversteifungen aufweist.

   Bei dünnwandigen, aus ebenen Profilen gebildeten Konstruktionsteilen von offenem oder geschlossenem Querschnitt ist der Gesamtausnutzungsgrad u. a. von einem bestimmten Schlankheitsgrad des Profils, nämlich dem Verhältnis der Länge der ebenen Teile des Profils zur Wanddicke desselben abhängig. Insbesondere kommt es bei solchen Profilen auf die Beulfestigkeit an.

   Jede Maßnahme, die zur Erhöhung der aufnehmbaren Beulspannung führt, erhöht den Ausnutzungsgrad des Profils Als Maßnahmen, die zur Steigerung der aufnehmbaren Beulspannung führen können, stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung.

   Man kann unter Beibehaltung von Querschnittsform und -fläche die Länge der ebenen Teile verringern und/ oder deren Dicke erhöhen. Damit wird eine höhere Beulfestigkeit durch niedrigere Knickspannungen erkauft. Es ist ferner möglich, die ebenen Teile des Querschnitts durch Längssicken zu unterteilen oder durch Überleitung zum polygonalen Querschnitt (z. 13. Sechseck, Achteck usw.) die Länge der ebenen Teile zu verringern. Mit beiden Maßnahmen sind beispielsweise gegenilber dem normalen Quadrat- oder Rcchtcckhohlprofil oder auch offenem Profil konstruktive Nachteile verbunden.

   Im DE-GM 1911705 ist ein gattungsgemäßes rohrförmiges Konslruktionsprofil von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt beschrieben bei dem zur Idr-Erhöhung der Beulfestigkeit Eckversteifungen in Porm von Sicken vorgesehen sind, über dercn Größe bezüglich des Profilquerschnitts jedoch nichts ausgesagt wird.

   Aus Fertigungsgründen werden die Querschnitte im allgemeinen nicht scharfkantig, sondern mit mehr oder weniger- großen Ausrundungen hergestellt. Diese verringern nur geringfügig die Breite der ebenen Teile und haben auch keinc Einspannwirkung.

   Aufgabe der Erfindung ist es, ein tragendes, dünnwandiges Konstruktionsprofil der anfangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine wesentliche Erhöhung der Beulfestigkeit bei gleich guter Biegefestigkeit unter .möglichst geringer Verformung des quadratischen bzw.

   rechteckigen Ausgangsquerschnittes erreicht wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei dem gattungsgemäßen Konstruktionsprofil die Eckschrägen die Eckversteifungen bilden und daß das Profil bei einem vorbestimmten Dünnwandigkeitsverhältnis von Wanddicke zur Profilhöhe im Verhältnis der Projektion der Eckschräge in bezug auf die Profilhöhe nach der mathematischen Formel s0 = K # #t + 0,01) a a ausgebildet ist, wobei bedeuten: K = Konstante in dem Bereich zwischen 2,8 und 7, a = Profilhöhe, d. h. die Länge des größten anschließenden Flächenteils, so = Projektion der Eckschräge in bezug auf Profilhöhe, t = Wanddicke.