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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dreieckskonfiguration für einen
Gitterträger,
insbesondere einen freitragenden Träger. Noch genauer bezieht sich
diese Erfindung auf die Dreieckskonfiguration eines Auslegerelements
in Gitterbauweise oder eines Gegenausleger-Elements in Gitterbauweise
für einen Turmdrehkran.
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Wie
allgemein bekannt ist, besteht ein Ausleger eines Turmdrehkrans,
an dem entlang sich üblicherweise
ein Ausleger-Laufwagen bewegt, aus einer Folge von Auslegerelementen,
die eine gerade Linie bilden und so miteinander verbunden sind,
dass sie einen Ausleger mit gewünschter
Länge bilden.
Jedes Auslegerelement ist eine Struktur des Typs Gitterträger mit
dreieckigem, rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt, der Gurte
umfasst, die jeweils paarweise ebene Flächen definieren. In jeder dieser ebenen
Flächen
sind die zwei Gurte durch längliche Teile,
in der Art von Stäben,
miteinander verbunden, die zusammen das bilden, was man eine „Dreieckskonfiguration" nennt. Dieser Strukturtyp
wird auch für Gegenausleger
von Turmdrehkränen
verwendet, die ein Gegengewicht tragen, das den Ausleger und eventuell
die gehobene Last im Gleichgewicht hält.
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Diese
Art von Gitterträgern
hat hinsichtlich der Seitenflächen
die Besonderheit, dass sie einen immer gespannten Obergut und einen
immer unter Druck stehenden Untergurt haben, wenn der Träger in Arbeitsstellung
ist.
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Die
zur Zeit häufigste
Dreieckskonfiguration bei Auslegerelementen von Turmdrehkränen ist
diejenige, die in 1 des beigefügten schematischen Zeichnungssatzes
gezeigt ist, die perspektivisch einen Abschnitt eines Auslegerelements
zeigt. Da es sich in diesem Fall um ein Auslegerelement mit dreieckigem
Querschnitt handelt, ist sein einziger Obergurt mit 2 bezeichnet,
während
seine zwei Untergurte mit 3 bezeichnet sind.
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Die
Dreieckskonfiguration, die sich in Längsrichtung im Schritt P und
bei jeder Seitenfläche
des betrachteten Auslegerelements wiederholt, umfasst:
- – Stäbe 4 und 5,
die zu den Gurten 2 und 3 senkrecht stehen und
von denen jeder den Obergurt 2 mit einem der Untergurte 3 verbindet;
- – weitere
Stäbe 6 und 7,
die schräg
verlaufen, wobei jeder schräge
Stab, „Diagonale" genannt, die Spitze
eines der vorigen Stäbe 4 oder 5 mit
der Basis des folgenden dieser Stäbe verbindet.
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Die
untere, horizontale Fläche
des Auslegerelements hat eine andere Struktur mit Traversen 8, 9, 10 und
abwechselnden Diagonalstäben 11, 12.
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Als
Beispiel für
eine solche bekannte Dreieckskonfiguration bei einem Auslegerelement
wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung
FR 2773550 A im Namen des
Antragstellers, oder auf deren Äquivalent,
das Dokument
EP 0928769
A .
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Wenn
man, stets mit Bezug auf 1, die Kräfte in den Stäben der
seitlichen Dreieckskonfigurationen im Bereich von zwei aufeinanderfolgenden Schritten
P betrachtet, sind diese Kräfte,
unabhängig von
dem Wert der vom Kran gehobenen Last oder der Position der Last,
die folgenden:
- - bei den Stäben 4 und 5:
Druckkräfte;
- - bei den anderen Stäben 6 und 7:
Zugkräfte.
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Infolgedessen
muss die Länge
der Stäbe 4 und 5 so
gering wie möglich
sein, um ihr Knicken aufgrund des Drucks zu vermeiden. Die Länge der
anderen Stäbe 6 und 7 kann
größer sein.
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Der
hauptsächliche
Nachteil dieser Art von Dreieckskonfiguration besteht darin, dass
sie nicht optimal dimensioniert ist und dass insbesondere die entsprechende
Struktur immer noch ein relativ hohes Gewicht besitzt.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen,
also die Konstruktion eines Trägerelements
in Gitterbauweise, speziell eines Ausleger-Elements oder Gegenausleger-Elements
für Turmdrehkräne, zu optimieren,
indem die Anzahl der Bauteile des Elements verringert wird, damit
das Gewicht dieses Elements reduziert wird, und damit auch dessen
windausgesetzte Seitenfläche
reduziert wird, was folglich Herstellkosten und Betriebskosten des
Krans verringert.
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Zu
diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Dreieckskonfiguration
für einen
Gitterträger,
insbesondere für
ein Auslegerelement in Gitterbauweise oder für ein Gegenausleger-Element
in Gitterbauweise, eines Turmdrehkrans, wobei diese Dreieckskonfiguration
einer Seitenfläche
dieses Trägers
oder dieses Elements in Gitterbauweise, welche von einem Obergurt
und einem Untergurt definiert ist und in Längsrichtung in einem vorherbestimmten Schritt
P unterteilt ist, folgendes umfasst:
- – Druckstäbe, die
im wesentlichen senkrecht zu den Gurten stehen und von denen jeder
den Obergurt mit dem Untergurt verbindet, wobei diese Druckstäbe in einem
Abstand aufeinander folgen, der dem doppelten Schritt P entspricht;
- – schräge Zugstäbe geringerer
Länge,
von denen jeder die Spitze eines Druckstabes mit dem Untergurt verbindet,
und zwar in einem Punkt, der um einen Schritt P vor der Basis dieses
Druckstabes liegt;
- – weitere
schräge
Zugstäbe
größerer Länge, von denen
jeder die Spitze eines Druckstabes mit dem Untergurt verbindet,
und zwar an einem Punkt, der um zwei Schritte P vor der Basis dieses Druckstabes
liegt, also an der Basis des nachfolgenden Druckstabes.
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Die
Dreieckskonfiguration, die Gegenstand der Erfindung ist, ist demnach
gekennzeichnet durch die Kombination von weiter auseinander liegenden Druckstäben, die
demnach weniger zahlreich sind, und von „Diagonalen" zweier Arten, die
einen kürzer und
die anderen länger.
Festzustellen ist ferner, dass die Struktur durch spezielle Knotenpunkte
am Obergurt gekennzeichnet ist, wobei jeder dieser Knotenpunkte
ganz allgemein der Konvergenzpunkt eines Druckstabes, eines „kurzen" schrägen Stabes
und eines „langen" schrägen Stabes
ist.
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Die
Druckstäbe
gewährleisten
die Aufnahme von Hauptkräften.
Die schrägen „langen" Zugstäbe haben
ebenfalls eine Funktion bezüglich
der Aufnahme von Hauptkräften.
Was die schrägen „kurzen" Zugstäbe angeht,
so haben diese spezielle Funktionen bei der Aufnahme vertikaler
Kräfte,
nämlich
aufgrund des Durchlaufs des Laufwagens und der Gegen-Knickung des
Untergurts.
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Alle
diese Stäbe,
ob es sich um Druckstäbe oder
schräge „kurze" und „lange" Zugstäbe handelt, werden
vorzugsweise hergestellt aus Rohren mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt
mit abgeflachten und abgeschnittenen Enden für die Bildung der Knotenpunkte.
Insbesondere für
die Realisierung der oberen Knotenpunkte, die die Konvergenzpunkte für die drei
Arten von Dreiecksgitter-Stäben
bilden, ist vorteilhafterweise folgendes vorgesehen:
- – die
Druckstäbe
haben ein oberes abgeflachtes und abgeschnittenes Ende mit einer
oberen Kante, die geradlinig und parallel zur Längsachse des Obergurts verläuft und
an diesen Gurt geschweißt ist;
- – die
schrägen
Zugstäbe
größerer Länge haben ein
oberes abgeflachtes und abgeschnittenes Ende mit einer oberen Kante,
die geradlinig und parallel zur Längsachse des Obergurts verläuft und
an diesen Gurt geschweißt
ist, wobei das obere abgeflachte Ende dieser Stäbe auch eine im wesentlichen
senkrechte hintere Kante hat, die gegen eine entsprechende vordere
Kante des oberen abgeflachten Endes eines Druckstabes zu liegen
kommt, und wobei diese zwei aneinanderstoßenden Kanten miteinander verschweißt sind;
- – die
schrägen
Zugstäbe
geringerer Länge
haben ein oberes abgeflachtes und abgeschnittenes Ende, das die
benachbarten oberen abgeflachten Enden eines Druckstabes und eines
schrägen längeren Zugstabes überdeckt,
wobei die Peripherie des oberen abgeflachten Endes jedes schrägen kürzeren Zugstabes
auf die oberen abgeflachten Enden der anderen Stäbe geschweißt ist, die sie überdeckt.
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Bei
einer speziellen Ausführung
dieser Dreieckskonfiguration laufen die jeweiligen neutralen Fasern
der Druckstäbe
und der schrägen
längeren
Zugstäbe
in Punkten zusammen, die in einer horizontalen Ebene liegen, die
die neutrale Faser des Obergurtes enthält.
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Im
Fall eines Trägers
oder eines Auslegerelements mit dreieckigem Querschnitt laufen die
jeweiligen neutralen Fasern der Druckstäbe und der schrägen längeren Zugstäbe, die
zu den zwei Seitenflächen
gehören,
alle zusammen in Punkten, die in einer vertikalen Ebene liegen,
die die neutrale Faser des Obergurtes enthält.
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Im
Fall eines Auslegerelements mit dreieckigem Querschnitt laufen auch
die jeweiligen neutralen Fasern der schrägen kürzeren Zugstäbe, die
zu den zwei Seitenflächen
gehören,
stets in Punkten zusammen, die in der vertikalen Ebene liegen, die
die neutrale Faser des Obergurtes enthält.
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Insgesamt
wird so eine seitliche Dreieckskonfiguration eines Auslegerelements
für Turmdrehkräne erreicht,
die folgendes bietet:
- – eine Verringerung der Zahl
der Bestandteile bei der Herstellung des Auslegerelements;
- – einen
Gewinn bezüglich
des Gewichts dieses Auslegerelements, was wiederum eine Reduzierung
des Ballastes des Gegenauslegers und auch der Struktur des Gegenauslegers
nach sich zieht;
- – eine
Verkleinerung der dem Wind ausgesetzten Seitenfläche des Auslegerelements, was
wiederum eine Reduzierung des Ausgleichsfläche für den Winddruck beim Gegenausleger
nach sich zieht.
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Die
Summe dieser Vorteile bringt ihrerseits einen beachtlichen wirtschaftlichen
Gewinn, und zwar sowohl bei der Herstellung der Auslegerelemente
und des Krans als auch beim Betrieb dieses Krans, insbesondere bei
seinem Aufbau auf Baustellen.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden mit Hilfe der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf den beigefügten schematischen Zeichnungssatz, der
beispielhaft, aber nicht einschränkend
ein Ausführungsbeispiel
dieser Dreieckskonfiguration darstellt, das bei einem Auslegerelement
für Turmdrehkräne verwendet
wird:
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1 (bereits
erwähnt)
ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines Auslegerelements
mit einer Dreieckskonfiguration nach dem Stand der Technik;
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2 ist
eine Seitenansicht des Auslegerelements mit dieser Dreieckskonfiguration
nach dem Stand der Technik;
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3 ist
eine Seitenansicht eines Auslegerelements mit einer Dreieckskonfiguration
entsprechend der Erfindung;
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4 ist
eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines Auslegerelements mit
einer Dreieckskonfiguration entsprechend der Erfindung;
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5 ist
eine Perspektivansicht in vergrößertem Maßstab, die
einen oberen Knotenpunkt der erfindungsgemäßen Dreieckskonfiguration im
Detail zeigt;
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6 ist
eine Seitenansicht dieses Knotenpunkts;
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7 ist
eine Querschnittsansicht des oberen Teils des Auslegerelements mit
der erfindungsgemäßen Dreieckskonfiguration.
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1 zeigt
noch einmal das Prinzip einer bekannten Dreieckskonfiguration an
einem Abschnitt eines Auslegerelements für Turmdrehkräne. Ergänzend hierzu
zeigt die 2 das komplette Auslegerelement,
mit 13 bezeichnet, das in dieser Dreieckskonfiguration
ausgeführt
ist, die sich über
die ganze Länge
des Auslegerelements 13 im Schritt P wiederholt. Da es
sich um eine Seitenansicht handelt, zeigt diese 2 insbesondere
die seitliche Dreieckskonfiguration des Auslegerelements 13 mit
den im wesentlichen senkrechten Stäben und den schrägen Stäben.
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Zum
Vergleich zeigt die 3 ein Auslegerelement 13,
das bezüglich
seiner zwei Seitenflächen mit
einer Dreieckskonfiguration realisiert ist, die der Erfindung entspricht,
und die auch perspektivisch (an einem Abschnitt dieses Auslegerelements)
in 4 dargestellt ist.
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Da
es sich um ein Auslegerelement 13 mit dreieckigem Querschnitt
handelt, ist hier im einzelnen die Dreieckskonfiguration der einen
oder der anderen der zwei Seitenflächen zu sehen, die vom Obergurt 2 und
einem der zwei Untergurte 3 definiert werden.
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Die
seitliche Dreieckskonfiguration umfasst Druckstäbe 14, die im wesentlichen
senkrecht stehen und von denen jeder einen Punkt 15 des
Obergurtes mit einem Punkt 16 des Untergurtes 3 verbindet.
Die Druckstäbe 14 folgen
in einem regelmäßigen Intervall 2P aufeinander,
das dem doppelten Wert des vorher definierten Schritts P entspricht.
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Die
seitliche Dreieckskonfiguration umfasst außerdem schräge Zugstäbe 17, von denen jeder
die Spitze 15 eines Druckstabes 14 mit einem Punkt 18 des
Untergurtes 3 verbindet, wobei der Punkt 18 sich um
einen Schritt P vor der Basis 16 dieses gleichen Druckstabes 14 befindet.
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Schließlich umfasst
die Dreieckskonfiguration weitere Zugstäbe 19, die schräg verlaufen
und länger
sind als die vorigen. Jeder Zugstab 19 verbindet die Spitze 15 eines
Druckstabes 14 mit einem Punkt 20 des Untergurtes 3,
der sich um zwei Schritte P vor der Basis 16 desselben
Druckstabes 14 befindet, demnach im Bereich der Basis des
nachfolgenden Druckstabes 14.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass die Spitze 15 jedes
Druckstabes 14 einen oberen Verbindungsknoten bildet, wo
(bezüglich einer
Seitenfläche
des Auslegerelements 13) ein Druckstab 14, ein
schräger
Zugstab 17 geringerer Länge
und ein schräger
Zugstab 19 größerer Länge zusammenlaufen,
und wo diese drei Stäbe 14, 17, 19 außerdem direkt
oder indirekt mit dem Obergurt 2 verbunden sind.
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Was
die horizontale Unterseite des Auslegerelements 13 betrifft,
so bleibt diese in herkömmlicher Ausführung mit
Traversen 8, 9, 10, die in regelmäßigen Abständen im
Schritt P angeordnet sind, und mit regelmäßig abwechselnden Diagonalstäben 11, 12.
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Mit
Bezug auf die folgenden 5, 6 und 7 werden
nun am Beispiel einer bevorzugten Ausführung die Einzelheiten der
seitlichen Dreieckskonfiguration beschrieben, die vor allem den oberen
Verbindungsknoten 15 betreffen.
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Die
verschiedenen Stabtypen 14, 17 und 19 sind
alle aus Rohren mit kreisförmigem
Querschnitt gebildet, deren Enden abgeflacht sind und mit einer Kontur
abgeschnitten sind, die für
die Bildung der Verbindungsknoten geeignet ist. Insbesondere die oberen
Enden der Druckstäbe 14,
der schrägen
kürzeren
Zugstäbe 17 und
der schrägen
längeren
Zugstäbe 19 sind
abgeflachte und abgeschnittene Enden, die jeweils mit 21, 22 und 23 bezeichnet
sind und die für
die Bildung der oberen Verbindungsknoten 15 zugerichtet
sind.
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Das
abgeflachte obere Ende 21 jedes Druckstabes 14,
das eine allgemein rechtwinklige oder Parallelogramm-Form aufweist,
hat speziell eine obere Kante 24, die geradlinig und parallel
zur Längsachse A
des in diesem Fall rohrförmigen
Obergurtes 2 verläuft.
Diese Kante 24 ist am Obergurt 2 längs einer Mantellinie
dieses Gurtes 2 angeschweißt.
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Das
obere abgeflachte Ende 23 jedes schrägen Zugstabes 19 größerer Länge weist
eine allgemein fünfeckige
Form auf und hat speziell eine obere geradlinige Kante 25 und
eine hintere geradlinige Kante 26. Die obere Kante 25,
die parallel zur Längsachse
A des Obergurtes 2 verläuft,
ist an diesen Obergurt 2 längs einer Mantellinie dieses
Gurts in der Verlängerung
der Schweißnaht
der oberen Kante 24 des oberen abgeflachten Endes des Druckstabes 14 angeschweißt. Die
im wesentlichen senkrechte hintere Kante 26 kommt gegen
die vordere Kante 27 des oberen abgeflachten Endes 21 des
Druckstabes 14 zu liegen. Die zwei aneinanderstoßenden Kanten 26 und 27 werden
miteinander verschweißt.
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Das
obere abgeflachte Ende 22 jedes kürzeren schrägen Zugstabes 17,
das eine allgemein rechteckige Form aufweist, wird außen gegen
die oberen abgeflachten benachbarten Enden 21 und 23 eines
Druckstabes 14 und eines längeren schrägen Zugstabes 19 gelegt,
so dass diese zwei abgeflachten Enden 21 und 23 überdeckt
werden. Die Peripherie 28 des oberen abgeflachten Endes 22 des
schrägen
Zugstabes 17 wird dann auf die abgeflachten Enden 21 und 23 der
anderen Stäbe 14 und 19 geschweißt.
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Schließlich werden
mit Bezug auf die 6 und 7 ergänzende genaue
Angaben gemacht hinsichtlich der neutralen Fasern der diversen Stäbe 14, 17, 19 der
seitlichen Dreieckskonfiguration des Auslegerelements 13.
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Für jede Seitenfläche des
Auslegerelements 13 betrachtet man zunächst die neutrale Faser 29 eines
Druckstabes 14 und die neutrale Faser 30 des längeren schrägen Zugstabes 19,
der ihm zugeordnet ist. Die zwei neutralen Fasern 29 und 30 laufen
in einem Punkt 31 zusammen, der sich in einer horizontalen
Ebene P1 befindet, die die neutrale Faser des Obergurtes 2 enthält, die
in diesem Fall zusammenfällt
mit der Längsachse
A dieses Obergurtes 2.
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Betrachtet
man nun die symmetrischen Stäbe,
die jeweils zu den zwei Seitenflächen
des Auslegerelements 13 gehören, so laufen die jeweiligen neutralen
Fasern 29 der Druckstäbe 14 und 30 der längeren schrägen Zugstäbe 19 alle
in Punkten 33 zusammen, die sich in der vertikalen Ebene
P2 befinden, die die neutrale Faser (Achse A) des Obergurtes 2 enthält. Analog
hierzu laufen die jeweiligen neutralen Fasern 32 der kürzeren schrägen Zugstäbe 17, die
zu den zwei Seitenflächen
des Auslegerelements 13 gehören, in Punkten zusammen, die
sich in der vertikalen Ebene P2 befinden, die die neutrale Faser (Achse
A) des Obergurtes 2 enthält.
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Rechnerisch
ist nachgewiesen worden, dass die vorstehend beschriebene seitliche
Dreieckskonfiguration eine vorteilhafte Lösung hinsichtlich der Gewichtsverringerung
ist, insbesondere für
relativ hohe Auslegerelemente, zum Beispiel für Auslegerelemente mit einer
Höhe von
mehr als etwa einem Meter.
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Aus
dem Vorstehenden ergibt sich, dass die seitliche Dreieckskonfiguration,
die Gegenstand der Erfindung ist, vor allem bei der Herstellung
des Auslegers eines Turmdrehkrans ohne Mastkopf einsetzbar ist,
was ihre Anwendung bei Turmdrehkränen mit Mastkopf als Auslegerträger nicht
ausschließt,
insbesondere für
die freitragenden Teile des Auslegers von Kränen mit Auslegerträger.
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Man
würde den
Rahmen der Erfindung, so wie sie in den anhängenden Patentansprüchen definiert
ist, nicht verlassen, wenn:
- – die Dreieckskonfiguration
mit Stäben
jeder Art, beispielsweise rohrförmigen
Stäben
mit ovalem oder rechteckigem Querschnitt oder Winkelprofilen oder
auch mit flachen Stäben
realisiert wird, wobei diese Stäbe
einen gleichbleibenden oder einen über ihre Länge variablen Querschnitt aufweisen
können;
- – die
konstruktiven Details, wie etwa diejenigen des oberen Verbindungsknotens
abgeändert
werden;
- – Änderungen
der Abmessungen vorgenommen werden, zum Beispiel durch Vorschieben
oder Zurückschieben
der Position des oberen Verbindungsknotens;
- – die
Positionen der Punkte geändert
werden, in denen die neutralen Fasern zusammenlaufen;
- – die
gleiche Dreieckskonfiguration an den Seitenflächen von Auslegerelementen
verwendet wird, die einen anderen als dreieckigen Querschnitt haben,
beispielsweise einen rechtwinkligen oder trapezförmigen Querschnitt;
- – diese
Dreieckskonfiguration bei Gegenausleger-Elementen für Turmdrehkräne oder
auch bei anderen Trägern
oder Trägerelementen
in Gitterbauweise verwendet wird.