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Kranbrückenträger in Verbundbauweise Die Erfindung bezieht sich auf
einen Kranbrückenträger in Verbundbauweise, bestehend aus Werkstoffen mit unterschiedlichem
Elastizitätsmodul, wobei auf dem aus Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls bestehenden
Trägerhauptteil am Obergurt und/oder Untergurt Verstärkungsprofile aus Werkstoff
höheren Elastizitätsmoduls, insbesondere Laufschienen, mittragend befestigt sind.
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Es ist bekannt, zur Erzielung eines möglichst geringen Gewichtes den
Kranbrückenträger aus hochfesten Aluminiumlegierungen zu erstellen, wobei die Verbindung
der einzelnen Bauelemente durch Nietung, Schweißung oder Klebung erfolgt. Da derartige
Aluminiumlegierungen gleiche oder annähernd gleiche Festigkeitseigenschaften wie
übliche Baustähle aufweisen, aber einen erheblich kleineren Elastizitätsmodul besitzen,
der nur etwa ein Drittel des Elastizitätsmoduls des Stahls beträgt, wäre theoretisch
eine fast gleiche Dimensionierung wie bei einem Stahlträger möglich, praktisch wäre
eine solche Lösung aber infolge der ungefähr dreimal so großen Durchbiegung zur
Unbrauchbarkeit verurteilt. Es ist daher häufig ein Kompromiß geschlossen worden,
indem die Bauhöhen und die Wandstärken derart vergrößert worden sind, daß die Durchbiegung
in gleicher Größe wie bei einem Kranträger aus Stahl bleibt. Dann wird aber die
Bauweise unwirtschaftlich, da der geringere Gewichtsgewinn mit den höheren Materialkosten
des Aluminiums nicht mehr in Einklang gebracht werden kann.
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Es ist ferner in der eingangs angegebenen Weise bekannt, diese nachteilige
Auswirkung des kleineren Elastizitätsmoduls des Aluminiums dadurch abzuschwächen,
daß eine Gemischbauweise angewendet wird, z. B. durch zweckmäßige Kombination von
Aluminium und Stahl, indem Verstärkungsprofile aus Stahl am Obergurt und/oder Untergurt
eines aus Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls, in der Regel aus einer Aluminiumlegierung
bestehenden Trägerhauptteils, mittragend befestigt werden. Als natürliche Verstärkung
des Obergurts bieten sich dabei die Kranlaufschienen an. In entsprechender Weise
kann auch der Untergurt durch Profile aus Stahl verstärkt werden. Auch Verstärkungen
aus Stahl an allen vier Ecken einer Kranträgerbrücke aus Aluminium in Kastenbauweise
sind bekannt. In allen bekannten Fällen dieser Gemischbauweise ist die Verbindung
der Verstärkungsprofile mit dem eigentlichen Kranträger aus Aluminium stetig, d.
h. über die ganze Länge, in gleicher Weise durch Nietung oder Verschraubung durchgeführt.
Dadurch treten gemäß dem Hookschen Gesetz gleiche Dehnungen an den Berührungsstellen
der beiden Werkstoffe verschiedenen Elastizitätsmoduls auf. Dabei entstehen dann
in jedem Werkstoff Spannungen, die proportional seinem Elastizitätsmodul sind, d.
h., das Verhältnis der Spannungen der beiden verschiedenen Werkstoffe ist gleich
dem Verhältnis ihrer Elastizitätsmodule. Wählt man nun beispielsweise für das Verstärkungsprofil
den Werkstoff Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 210 kg/mm2 und als Werkstoff
für den eigentlichen Kranbrückenträger eine Aluminium-Walzlegierung mit einem Elastizitätsmodul
von 70 kg/mm2, so ergibt sich an der Verbindungslinie der beiden Materialien ein
Verhältnis der Spannung im Aluminium zur Spannung im Stahl von 1: 3. Daraus ergibt
sich, daß selbst bei Verwendung eines hochwertigen Baustahls, wie z. B. St 52 mit
einer Bruchfestigkeit von 52 kg/mm2 und einer Streckgrenze von 36 kg/mm2, gepaart
mit einer gut schweißbaren Aluminiumlegierung, wie z. B. AlZnMg 1 F 36 mit einer
Bruchfestigkeit von 36 kg/mm2 und einer Streckgrenze von 28 kg/mm2, die relativ
hohe Festigkeit der Aluminiumlegierung auf diese Weise nur etwa zur Hälfte ausgenutzt
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kranbrückenträger
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem im Gegensatz zu den geschilderten
bekannten Lösungen eine bessere Ausnutzung der zulässigen Festigkeit des aus Werkstoff
niederen Elastizitätsmoduls bestehenden Trägerhauptteils zu erreichen. Diese Aufgabe
wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Befestigung jedes Verstärkungsprofils
in an sich bekannter Weise ausgebildet ist als eine unverrückbare Festlegung nur
der Enden des Verstärkungsprofils, das zwischen den Enden durch seitliche Führungsstücke
gegen Abheben und seitliches Verschieben gegenüber dem Trägerhauptteil gesichert
ist. Durch die unverrückbare Festlegung nur der Enden des Verstärkungsprofils wird
erreicht, daß die Dehnung des Ober- bzw. Untergurts des Trägerhauptteils
genauso
groß ist wie die Dehnung des Verstärkungsprofils, gemessen über die.'gesamte Länge
des Kranbrückenträgers. Da bei dem maßgebenden Belastungsfall, nämlich der auf der
Mitte des Kranbrückenträgers befindlichen Wanderlast, eine dreieckförmige Momentenfläche
vom äußeren Auflager bis zur Mitte des Kranbrückenträgers entsteht; das mittlere
Moment und damit auch .die mittlere Spannung nur etwa halb so groß sind wie das
Spitzenmoment und damit die Spitzenspannung in der Mitte des Kranbrückenträgers,
wird dem Verstärkungsprofil nur eine halb so große Spannung aufgezwungen wie in
dem weiter oben beschriebenen bekannten Fall der laufenden stetigen Verbindung von
Verstärkungsprofil und Trägerhauptteil. Damit wird bei dem weiter oben angegebenen
Beispiel das Verhältnis der zulässigen Spannungen im Aluminium und im Stahl gleich
2: 3. Wird das oben angegebene Beispiel des Aufbaus des Kranbrückenträgers aus den
Werkstoffen St 52 und ALZnMg 1 F 36, so ergibt sich, daß die Festigkeit der Aluminiumlegierung
nunmehr praktisch vollständig ausgenutzt werden kann, da die Festigkeit der Aluminiumlegierung
etwa zwei Drittel derjenigen des Stahls ist. Zusammengefaßt und allgemein ergibt
sich daher eine entscheidende Verbesserung der Ausnutzung der zulässigen Spannungsfestigkeit
des Trägerhauptteils aus dem Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls.
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Es ist an sich bei Kranbahnen bekannt, nur die Endender Laufschiene
unverrückbar festzulegen und sie auf dem übrigen Bereich gegen Abheben und seitliches
Verschieben zu sichern. Bei dieser bekannten Bauweise ist jedoch in keinem Fall
an eine Verbindung von Bauteilen aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul,
geschweige denn an eine Spannungsausnutzung gedacht.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Niete,
mittels derer die Enden des Verstärkungsprofils mit dem Trägerhauptteil verbunden
sind. Eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Festlegung der Enden der Verstärkungsprofile
ist gekennzeichnet durch Endklötze und Paßkeile, die zwischen die Enden des Verstärkungsprofils
und die auf dem Trägerhauptteil befestigten Endklötze spielfrei eingepaßt sind.
Ferner sind zweckmäßig in weiterer Ausbildung der Erfindung die Führungsstücke in
bekannter Weise als auf den Seiten des Verstärkungsprofils angeordnete und diese
teilweise übergreifende Anschläge ausgebildet.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 :eine Seitenansicht eines Kranbrückenträgers mit einer Laufschiene
als Verstärkungsprofil, F i g. 2 eine Schnittansicht des Brückenträgers nach F i
g. 1 zur Darstellung der Führungsstücke für die Laufschiene, F i g. 3 eine teilweise
Seitenansicht eines Kranbrückenträgers mit Laufschiene mit einer anderen Ausführungsform
der Befestigung der Enden der Laufschiene, F i g. 4 einen Kranbrückenträger mit
einer Laufschiene in Schnittansicht bei zentrisch angreifender Last, F i g. 5 eine
Schnittansicht eines Kranbrückenträgers mit Laufschiene bei exzentrisch angreifender
Last und mit einem zusätzlichen Stahlprofil am Untergurt. Die Zeichnung zeigt in
F i g. 1 einen Kranbrückenträger in Verbundbauweise, nämlich einen Trägerhauptteil
l aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung mit einer Laufschiene 2 aus Stahl
als Verstärkungsprofil. Wie die F i g. 1 zeigt, ist die Laufschiene 2 unverrückbar
mit ihren Enden auf dem Trägerhauptteil l festgelegt, nämlich zwischen zwei unverrückbare
auf dem Trägerhauptteil angeordneten Endklötzen 3 mit Paßkeilen
4 spielfrei eingepaßt. Zwischen ihren Enden ist die Laufschiene 2 durch seitlich
angeordnete Führungsstücke 7 gegen seitliches Verschieben und Abheben gegenüber
dem Trägerhauptteil 1 gesichert, dabei jedoch frei gegenüber dem Trägerhauptteil
längsverschieblich. Wie die F i g. 2 zeigt, ist die Laufschiene auf einer Isolierschicht
6 verlegt und an dem Obergurt 5 des Trägerhauptteils mit Hilfe von die Laufschiene
teilweise übergreifenden Anschlägen 7 so gehalten, daß bei freier Verschieblichkeit
der Laufschiene 2 in Längsrichtung ein Ausweichen der Laufschiene senkrecht zur
Längsrichtung verhindert wird.
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F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Festlegung der Enden
der Laufschiene 2 an dem Trägerhauptteil 1, nämlich durch Niete B. Die Befestigung
der Laufschienenenden kann jedoch auch durch Schweißen oder mit Hilfe von Paßschrauben
erfolgen.
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F i g. 4 zeigt den Trägerhauptteil 1 mit der Laufschiene 2 bei einer
zentrisch angreifenden Last 9. Im Gegensatz dazu ist bei der Ausbildung des Kranbrückenträgers
gemäß F i g. 5 die Laufschiene 2 am Obergurt des Trägerhauptteils la exzentrisch
befestigt, so daß auch die Last 14 exzentrisch angreift. Wie die F i g. 5
zeigt, ist in einem solchen Fall am Untergurt des Trägerhauptteils 1 a ein zweites
Verstärkungsprofil mit höherem Elastizitätsmodul, nämlich ein zusätzliches Stahlprofil
11, z. B. ein Winkelprofil, befestigt. Dieses Stahlprofil 11 ist ebenso wie
die Laufschiene 2 an seinen Enden unverrückbar am Trägerhauptteil
1 a befestigt, zwischen seinen Enden jedoch frei längsverschieblich gesichert.