DE918229C

DE918229C - Mast, tower or similar construction

Info

Publication number: DE918229C
Application number: DEH8163A
Authority: DE
Inventors: Archibald Milne Hamilton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-13
Filing date: 1951-04-13
Publication date: 1954-09-23

Description

Mast-, Turm- oder ähnliche Konstruktion Die Erfindung betrifft eine Mast-, Turm- oder ähnliche Konstruktion. Derartige hochragende, frei stehende oder wesentlich frei stehende, aufrechte Konstruktionen müssen sowohl Torsionskräften als auch Druck, Biegung und Scherkräften widerstehen, die durch von ihnen getragene Lasten, durch Wind oder durch andere Belastung hervorgerufen werden. Solche Bedingungen ergeben sich beispielsweise bei Masten zum Tragen von Kraftübertragungsleitungen, und die Erfindung bezieht sich im besonderen auf solche. Der Ausdruck im wesentlichen frei stehende Konstruktionen ist dahin zu verstehen, daß er auch solche Konstruktionen einschließt, die mit Hilfe von Verankerungen oder Streben in aufrechter Lage gehalten werden.Mast, tower or similar construction The invention relates to a Mast, tower or similar construction. Such towering, free-standing or Substantially free-standing, upright structures must have both torsional forces as well as withstand pressure, bending, and shear forces borne by them Loads caused by wind or other loads. Such conditions result, for example, from masts for carrying power transmission lines, and the invention particularly relates to such. The expression in essence free-standing constructions is to be understood as meaning that he also has such constructions includes held in an upright position by means of anchors or struts will.

Ein Mast, Turm od. dgl. gemäß der Erfindung enthält einen oder mehrere geschlossene dünnwandige Hohlkörper, die im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt und zylindrische oder leicht konische Form haben; diese sind aus Metall oder anderem von Natur starrem Material hergestellt und mit Verbindungs- oder Montagemitteln an einem oder beiden Enden versehen, die in einer zur Torsionsübertragung geeigneten Art konstruiert oder angeordnet sind, wobei der Hohlkörper bzw. jeder Hohlkörper mit einer Gasfüllung versehen ist, die auf ihn einen inneren Druck ausübt. Dieser Druck setzt den Hohlkörper unter Umfangs- und Längsspannung und leistet Formänderungen seiner Wand Widerstand; auf diese Weise werden Verbeulungen, Wellungen und ähnliche Vorstufen des Wandungsbruchs unter ,der angreifenden Last verhindert und der wirksame Widerstand des Hohlkörpers gegenüber den von dem starren Material der Konstruktion normalerweise ertragenen Torsions- und anderen Kräften erhöht. Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß durch das Unterdrucksetzen eines solchen Höhlkörpers oder solcher Hohlkörper eine sehr wesentliche Festigkeitserhöhung in bezug auf Torsion erreicht wird.A mast, tower or the like according to the invention contains one or more closed thin-walled hollow body that is generally circular in cross-section and are cylindrical or slightly conical in shape; these are made of metal or other Made of naturally rigid material and with fasteners or assembly means provided at one or both ends, in one suitable for the transmission of torsion Art constructed or arranged, the hollow body or each hollow body is provided with a gas filling that exerts an internal pressure on it. This Pressure puts the hollow body under circumferential and longitudinal tension and changes its shape its wall resistance; in this way there will be bumps, undulations and the like The preliminary stages of the wall break, the acting load prevented and the effective Resistance of the hollow body to that of the rigid material of the construction normally endured torsional and other forces increased. It was unexpectedly found that by pressurizing such a cavity or such Hollow body achieved a very substantial increase in strength with regard to torsion will.

Die Konstruktion kann aus einem einzigen unter Innendruck gesetzten Hohlkörper bestehen oder aus einer Anzahl solcher Hohlkörper aufgebaut sein. Ein Hohlkörper kann in eine Anzahl von unter Druck gesetzten Abschnitten unterteilt sein.The construction can consist of a single pressurized air Consist of hollow bodies or of a number of such hollow bodies. A Hollow body can be divided into a number of pressurized sections be.

Die Erfindung ermöglicht die Erreichung zusätzlicher Festigkeit oder eine Gewichtsersparnis, gegebenenfalls auch beides zugleich. Auf diese Weise können Konstruktionen mit Sicherheit größer ausgeführt oder ihre Belastung erhöht werden, oder es kann bei Konstruktionen gleicher Größe und Belastung eine Ersparnis an Metall und Kosten erreicht werden. Des weiteren können Konstruktionen einfacher gestaltet und leichter aufstellbar gemacht werden, indem starre Verstrebungen und ähnliche Hilfsteile verkleinert oder weggelassen werden können, weil der Innendruck die Aufgabe solcher Verstrebungen übernimmt.The invention enables the achievement of additional strength or a weight saving, possibly both at the same time. That way you can Constructions are certainly made larger or their load is increased, or it can save metal with constructions of the same size and load and costs can be achieved. Furthermore, constructions can be made simpler and made easier to erect by using rigid struts and the like Auxiliary parts can be reduced in size or omitted because the internal pressure does the job such bracing takes over.

Die Erfindung kann dadurch von Nutzen sein, daß sie die Festigkeit gegenüber allen Arten von Beanspruchungen, ausgenommen einfache Zugspannung, erhöht; sie ist besonders vorteilhaft, wo kombinierte Beanspruchungen auftreten. Die Hohlkörperform ist jedenfalls nach allen Richtungen biegungs- und torsionsfest und hat einen guten Ouerschnittskoeffizienten für Druck- bzw. Knickbeanspruchungen. Mit der Unterdrucksetzung des Hohlkörpers kann aber aus ihrer Gestalt der größte Vorteil gezogen werden, da die Hohlkörperwand dünn und mit großem Durchmesser ausgeführt «-erden kann, ohne daß sie zum Knicken neigt oder unter der Hauptlast oder unter örtlichen Belastungen unstabil wird. Es können die Kräfte gut verteilt und hohe örtliche Beanspruchungen vermieden werden. Endlich trägt die dämpfende Wirkung des Innendrucks .dazu hei, das Auftreten gefährlicher Schwingungen im Hohlkörper zu verhindern.The invention may be useful in that it provides strength increased against all types of stresses, with the exception of simple tensile stress; it is particularly beneficial where combined stresses occur. The hollow body shape In any case, it is resistant to bending and torsion in all directions and has a good one Cross-sectional coefficients for compressive or buckling loads. With the pressurization of the hollow body, however, the greatest advantage can be drawn from its shape, since the hollow body wall can be made thin and with a large diameter, without that it tends to buckle or under the main load or under local loads becomes unstable. The forces can be well distributed and high local stresses be avoided. Finally, the dampening effect of the internal pressure contributes to this, to prevent the occurrence of dangerous vibrations in the hollow body.

Nunmehr sollen verschiedene Ausführungsformen im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben werden; in dieser ist Fig. i eine Seitenansicht eines Mastes für elektrische Hochspannungsleitungen, Fig.2 ein Aufriß des mittleren Mastteils in größerem Maßstab, wobei verschiedene Teile abgebrochen dargestellt sind, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 ein Aufriß des Mastfußes, Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine Seitenansicht einer anderen Form des Mastes, Fig. 7 eine Seitenansicht einer einfacheren Mastform und Fig.8 eine Seitenansicht einer weiteren Mastkonstruktion.Various embodiments in connection with FIG to be described in the drawing; in this Fig. i is a side view of a Mast for electrical high-voltage lines, Figure 2 is an elevation of the central mast part on a larger scale, with various parts shown broken off, Fig. 3 a section along the line III-III in FIG. 2, FIG. 4 an elevation of the mast base, Fig. 5 is a section along the line V-V in Fig. 4, Fig. 6 is a side view of a another shape of the mast, Fig. 7 is a side view of a simpler mast shape and 8 shows a side view of a further mast construction.

Der in Fig. i bis 5 dargestellte Mast besteht im wesentlichen aus einem unter Innendruck gesetzten Metallrohr, das von im allgemeinen zylindrischer Form ist, sich aber von der Mitte gegen die Enden leicht verjüngt. Wie dargestellt, ist das Rohr ungefähr in mittlerer Höhe in einen oberen Abschnitt 2 geteilt; aber es kann je nach der Höhe zweckdienlich sein, wenn das Rohr einstückig oder aus mehr als zwei Abschnitten zusammengesetzt ist. Die verschiedenen Leitungsdrähte 3 sind an Ouerarmen 4 aus Gitterwerk aufgehängt, und ein Erdleiter 5 wird von der Mastspitze getragen. Der Mast ruht verspannt von Ankerseilen 7 auf einem S tahlbeltonsockel 6.The mast shown in Fig. I to 5 consists essentially of a pressurized metal tube made of generally cylindrical Shape, but tapers slightly from the center towards the ends. As shown, the tube is divided into an upper section 2 at approximately mid-height; but it can be useful, depending on the height, if the pipe is made in one piece or more is composed as two sections. The various lead wires 3 are suspended from latticework on Ouerarm 4, and an earth conductor 5 is from the top of the mast carried. The mast rests braced by anchor ropes 7 on a steel-belted base 6th

Die Fig. 2 und 3 stellen eine Verbindung der Gitterarme 4 mit dem, Rohrabschnitt i dar. Die Gurte 8 der Arme sind zum Beispiel durch Verschraubungen zwischen den Flanschen von auf dem Rohr sitzenden Winkelringen 9 befestigt. Jeder Ring 9 ist in kurzen Abständen mit Löchern io versehen, durch die Weichlötmaterial an die Rohroberfläche herangebracht ist. Auf diese Weise kann auch dann, wenn das Rohr aus hochfestem, z. B. vergütetem Metall besteht, eine wirksame Befestigung hergestellt werden, ohne Gefahr einer Festigkeitsverringerung .des Metalls, die mit seiner hochgradigen Erhitzung verbunden wäre. Wenn aber hierauf keine wesentliche Rücksicht genommen zu werden braucht, können @die Ringe 9 an das Rohr i hartgelötet oder angeschweißt werden.2 and 3 show a connection of the lattice arms 4 with the pipe section i. The straps 8 of the arms are fastened, for example, by screw connections between the flanges of angle rings 9 seated on the pipe. Each ring 9 is provided with holes 10 at short intervals through which the soft soldering material is brought to the pipe surface. In this way, even if the pipe is made of high strength, e.g. B. tempered metal, an effective attachment can be made without the risk of a reduction in strength .des metal, which would be associated with its high level of heating. But if this does not need to be taken into account, the rings 9 can be brazed or welded to the tube i.

Fig. 2 und 3 stellen auch dar, wie die beiden Rohrabschnitte i und 2 miteinander verbunden werden können: Die aneinanderstoßenden wie auch die entfernten Enden der Abschnitte sind durch pfannenartig geformte Endstücke- i i abgeschlossen, die innerhalb der genannten Rohrenden, z. B. durch Schweißen, befestigt sind. Besteht die Gefahr einer Festigkeitsverringerung des Metalls während des Schweißens, so kann es vorteilhaft sein, die Gesamtlänge der Schweißverbindung zu vergrößern, indem z. B. das Ende des Rohrabschnittes mit V-förmigen Kerben, Schlitzen od. dgl. ausgebildet wird, so daß eine zickzackförmige Schweißnaht gebildet werden kann. Statt dessen können auch andere Verbindungsarten, z. B. Schraub- oder Nietverbindungen, angewendet und durch zusätzliche Dichtungsmittel in bekannter Weise gasdicht gemacht werden. Die Endstücke ii sind mit radialen Rippen 13 ausgebildet oder mit solchen, z. B. durch Anschweißen, versehen (in der Zeichnung drei an der Zahl), die über die Endstücke vorragen und durch mit ihnen verschraubte oder vernietete Knotenbleche 14 aneinander befestigt sind. In einer solchen Verbindung halten die Rippen 13 allen auftretenden Kräften einschließlich Torsion, Innen- und Außendruck sowie Biegungskräften wirksam stand und übertragen sie von einem Rohrabschnitt auf den anderen.Figs. 2 and 3 also show how the two pipe sections i and 2 can be connected to each other: the abutting as well as the distant The ends of the sections are closed by pan-shaped end pieces- i i, within said pipe ends, e.g. B. by welding, are attached. Consists the risk of a decrease in the strength of the metal during welding, so it can be advantageous to increase the overall length of the weld joint by z. B. the end of the pipe section with V-shaped notches, slots or the like so that a zigzag weld can be formed. Instead of this can also use other types of connection, e.g. B. screw or rivet connections applied and made gas-tight by additional sealing means in a known manner. The end pieces ii are formed with radial ribs 13 or with such, for. B. by welding, provided (three in number in the drawing) over the end pieces protrude and by screwed or riveted with them gusset plates 14 to one another are attached. In such a connection, the ribs 13 keep all occurring Forces including torsion, internal and external pressure and bending forces are effective stand and transfer them from one pipe section to the other.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, kann eine ziemlich ähnliche torsionsfeste Anordnung für die Aufstellung des Rohrabschnittes 2 verwendet werden: Wie dargestellt, ist das Endstück i i mit einer kreuzförmigen Anordnung von Rippen 13' versehen, die durch Knotenbleche i4' mit ähnlichen Rippen einer im Betonfundament 6 durch Balzen 16 verankerten Grundplatte 15 verbunden sind. Die Verbindung kann steif ausgeführt sein, indem die Bleche 14! stramm an die Rippen angeschraubt werden. Statt dessen kann, wie dargestellt, das Gewicht des Mastes durch eine in der Mitte angeordnete Stahlkugel 17 getragen und die Verbindung so ausgebildet werden, daß sie eine leichte Abweichung von der Vertikalen zuläßt.As shown in FIGS. 4 and 5, a fairly similar torsion-resistant arrangement can be used for the erection of the pipe section 2: As shown, the end piece ii is provided with a cruciform arrangement of ribs 1 3 ' , which by gusset plates i4' with similar Ribs of a base plate 15 anchored in the concrete foundation 6 by bolts 16 are connected. The connection can be made rigid in that the sheets 14! be screwed tightly to the ribs. Instead, as shown, the weight of the mast can be borne by a steel ball 17 arranged in the middle and the connection can be designed so that it allows a slight deviation from the vertical.

Nach Fig. 2 sind die Ankerseile 7 mit an den Knotenplatten 14 angeformten Augen 18 verbunden. Wenn die Seile an einem glatten Rohrteil des Mastes befestigt werden müssen, kann jedoch ein Ring mit zweckentsprechenden Augen am Rohr wie einer der Ringe 9 befestigt werden. Die Ankerseile 7 sind durch Spannschlösser i9 mit Verankerungen 20 (Fig. i) verbunden, die im Fundament 6, z. B. an Bewehrungseinlagen 21 desselben, befestigt sind. Das Fundament selbst kann einfach aus drei Armen bestehen, die unterhalb des Mastes sich radial nach außen erstrecken. Bei vier Ankerseilen 7 werden das Fundament und die Verbindung 13, 14 kreuzförmig angeordnet.According to FIG. 2, the anchor ropes 7 are molded onto the node plates 14 Blindfolded 18. When the ropes are attached to a smooth tubular part of the mast need to be, however, a ring with appropriate eyes on the pipe like a the rings 9 are attached. The anchor ropes 7 are with turnbuckles i9 Anchors 20 (Fig. I) connected, which in the foundation 6, z. B. on reinforcement inserts 21 of the same, are attached. The foundation itself can simply consist of three arms, which extend radially outward below the mast. With four anchor ropes 7 the foundation and the connection 13, 14 are arranged in a cross shape.

Der Innendruck der gewöhnlich aus Luft oder einem neutralen Gas, wie Stickstoff, bestehenden Füllung wird durch eine Rohrleitung 22 zugeführt, die bei 23 (Fig. 4) mit einer Anschlußver'bindung und einem Hahn versehen ist. Eine Rohrleitung 24 (Fig. 2) dient zur Übertragung des Druckes auf den Abschnitt i. Ein Manometer 25 kann mit der Rohrleitung 22 verbunden sein, oder es kann ein fernanzeigendes oder von weitem sichtbares Manometer vorhanden sein. Der Druck kann selbsttätig durch einen Kompressor aufrechterhalten werden, der in Abhängigkeit vom Druckzustand angelassen und stillgesetzt wird, oder durch einen Hochdruckbehü.lter mittels eines Reduzierventils. Statt dessen 'kann der Druck auch periodisch oder nach Bediarf durch eine transportable Druckerzeugungsanlage wiederhergestellt werden. Der ganze Mastfuß ist vorzugsweise von einem bei 26 (Fig. 4) angedeuteten geschlossenen Mantel umgeben.The internal pressure which is usually made up of air or a neutral gas such as Nitrogen, existing filling is fed through a pipe 22, which at 23 (Fig. 4) is provided with a connection and a tap. A pipeline 24 (Fig. 2) is used to transfer the pressure to section i. A manometer 25 can be connected to the pipeline 22, or it can be a remotely indicating or a manometer visible from afar. The pressure can be automatic be maintained by a compressor, which depends on the pressure state is started and stopped, or by a high-pressure container by means of a Reducing valve. Instead of this, the pressure can also be periodic or as required can be restored by a transportable pressure generation system. The whole The mast base is preferably of a closed jacket indicated at 26 (FIG. 4) surround.

Nur beispielsweise sei angeführt, daß für einen derartigen Mast von 30 m Höhe der Durchmesser des Rohres, wenn dieses aus Stahlblech besteht, in der Mitte 1,2o m und an der Spitze und am Fuß o,9o m betragen kann. Die Wanddicke des Rohres würde je nach Art des verwendeten Stahls und der Belastung des Mastes zwischen 1,5 und 3 mm liegen. Ein Innendruck von 5,5 bis 7 kg/cm2 wäre dann angemessen. Der Druck sollte aber jedenfalls mehr als der Druck oder Sog eines sehr schweren Sturmes betragen.It should only be mentioned as an example that for such a mast of 30 m height the diameter of the tube, if it is made of sheet steel, can be 1.2o m in the middle and 0.9o m at the top and at the base. The wall thickness of the pipe would be between 1.5 and 3 mm, depending on the type of steel used and the load on the mast. An internal pressure of 5.5 to 7 kg / cm2 would then be appropriate. In any case, the pressure should be more than the pressure or suction of a very severe storm.

Soweit tunlich, sollte das Rohr nahtlos sein oder nur Längsnähte haben, wobei die Nähte so stark wie das Blech sind. Die Nähte werden vorzugsweise stumpfgeschweißt; das Überschußmetallwird abgeschliffen, um eine gleichmäßige Verteilung der Beanspruchung zu erzielen.As far as possible, the pipe should be seamless or only have longitudinal seams, the seams being as strong as the sheet metal. The seams are preferably butt welded; the excess metal is abraded away to evenly distribute the stress to achieve.

Fig. 6 stellt einen Mast von etwas stärkerer Konstruktion dar. Ein einziger unter Innendruck gesetzter Rohrteil i ist auf drei gespreizten, unter Innendruck stehenden Beinen 27 mit voneinander getrennten selbständigen Fundamenten 28 montiert. Mit einer solchen Dreibeinunterstützung hat der Mast eine hohe Standfestigkeit, und die Arme 4 können unter 'beliebigem Winkel an den Oberteil i angesetzt sein, um am besten den Zug der Leitungen aufzunehmen, die in den erforderlichen Richtungen vom Mast abgehen. Die Achsen der Beine schneiden sich in einem Punkt 29, der ein gutes. Stück äbe1-halb der wirklichen Verbindung bei 30 durch verlaschte Rippen liegt. Dies hilft dazu, das Biegun.gsmoment zu verringern, das im Teil i im Fall eines ungewöhnlichen Zuges am obersten Artn 4 entstehen könnte.6 shows a mast of a somewhat stronger construction. A single tubular part i, which is placed under internal pressure, is mounted on three spread legs 27 which are under internal pressure and with independent foundations 28 which are separate from one another. With such a tripod support, the mast has a high level of stability, and the arms 4 can be attached to the upper part i at any angle in order to best accommodate the pull of the lines that go off the mast in the required directions. The axes of the legs intersect at a point 29, which is a good one. Piece about 1-half of the real connection is at 30 by lashed ribs. This helps to reduce the bending moment that could arise in part i in the event of an unusual pull on the topmost type 4.

Im allgemeinen werden in einer Konstruktion, die mehrere Hohlkörperabscbnitte oder mehrere Hohlkörper enthält, diese sämtlich miteinander oder zu einem gemeinsamen Komplex verbunden. Indessen können. -in einer -zusammengesetzten Konstruktion einzelne Hohlkörper oder Gruppen von Hohlkörpern unabhängigen Drücken unterworfen werden, vor allem dann, wenn Hohlkörper von wesentlich verschiedenen Abmessungen verschiedene Drücke wünschenswert machen.In general, in a construction that has multiple hollow body sections or contains several hollow bodies, all of them with one another or together Complex connected. In the meantime, you can. -in a -composed construction single Hollow bodies or groups of hollow bodies are subjected to independent pressures, especially when hollow bodies of significantly different dimensions are different Make pressures desirable.

Für geringe Anforderungen können einfache, unter Innendruck gesetzte Rohrmaste, Pfähle oder Ständer mit oder ohne Verankerungen, Streben od. g1. verwendet werden. So :kann ein Rohrmast aus einem einzigen dünnwandigen zylindrischen Metallrohr bestehen, das durch eine Gasfüllung unter Druck gesetzt ist. Fig. 7 zeigt einen Mast, bestehend aus einem unter Innendruck stehenden konischen Hohlkörper 49 mit .solcher starrer Aufstellung auf einem Fundament, daß er Torsionskräften widersteht. In diesem Beispiel enthalten die die Hochspannungsleitung tragenden Arme 5o ehenfalls Hohlkörperelemente unter Innendruck.For low requirements, simple, pressurized Tubular masts, posts or stands with or without anchoring, struts or g1. used will. So: a tubular mast can be made from a single thin-walled cylindrical metal tube exist, which is pressurized by a gas filling. Fig. 7 shows one Mast, consisting of a conical hollow body 49 under internal pressure with .such a rigid installation on a foundation that it withstands torsional forces. In this example, the arms carrying the high-voltage line also contain 5o Hollow body elements under internal pressure.

Verwickeltere Turm- oder Mastkonstruktionen können in Gestalt von Fachwerken aufgebaut werden, die unter Druckstehende Hohlkörper mit anderen nicht unter Druck stehenden Konstruktionsteilen oder ohne .solche enthalten. Fig. 8 stellt eine Spreizbeinkonstruktion dar, die aus drei unter Druck stehenden zylindrischen Rohren 51 besteht, die an ihren Spitzen zusammenstoßen, während ihre Füße eine breite Basis bilden. Die in gestrichelten Linien beispielsweise dargestellten Füllglieder enthalten unter Innendruck gesetzte Rohrelemente 53 als Druckglieder und normale Zugstreben 54. Nach Wunsch können die Hauptrohre 51 in Unikleidungen von geringem aerodynamischem Widerstand eingeschlossen sein, die um die Röhre drehbar sind. um dem Wind geringsten Widerstand zu bieten. Wie dargestellt, dient der Mast als Träger eines großen Windrades 52, das einen Generator treibt.More intricate tower or mast structures can be in the form of Trusses are built, the pressurized hollow body with others not Structural parts under pressure or without .such included. Fig. 8 represents a splaybone construction, consisting of three pressurized cylindrical Pipes 51 is made, which collide at their tips, while their feet have a wide Form the basis. The filler links shown in dashed lines, for example contain pressurized tubular members 53 as compression members and normal ones Tension struts 54. If desired, the main tubes 51 in plain clothes of little aerodynamic drag included, which are rotatable around the tube. around to offer the least resistance to the wind. As shown, the mast serves as a carrier a large wind turbine 52 that drives a generator.

In allen solchen Konstruktionen kann die Dicke und @bzw. oder der Querschnitt der Hohlkörper örtlich vergrößert werden, um für an besonderen Stellen auftretende Kräfte oder Biegungsmomente Vorsorge zu treffen. So können Endabschnitte dementsprechend aus dickerem Metall gemacht werden. Soweit möglich, wird man aber die Dicke durchweg einheitlich machen, um die Konstruktion und die Materialbeschaffung zu vereinfachen. Wenn nötig, können die Hohlkörper mit quer liegenden Trennwänden versehen sein, die ihnen zusätzlich örtliche Festigkeit verleihen. Bei dem Entwurf von Masten, Türmen und ähnlichen Konstruktionen gemäß der Erfindung können bekannte Entwurfsformeln und Kennwerte für die Elastizitätsgrenze angewendet werden, aber das genaue Außmaß, bis zu welchem die einzelnen Materialien besonderen Formeln und Kennwerten entsprechen, sollte experimentell nachgeprüft werden. Die folgenden Bemerkungen können hier allgemeine Unterstützung bieten: Die Festigkeit von nicht unter Innendruck gesetzten dünnwandigen Hohlkörpern fällt mehr oder weniger im umgekehrten Verhältnis ab, wenn das Verhältnis dIt (Durchmesser/Wandstärke) über gewisse kritische 'Werte (für Stahl bei Torsion ungefähr 10o, etwa 300 für Druck oder Biegung und einen Mittelwert für Scherung) hinaus vergrößert wird. Bei Unterinnendrucksetzung der Hohlkörper können dagegen Festigkeiten, die den theoretischen, für dickwandige Rohre anwendbaren Entwurfsfestigkeiten entsprechen, auch oberhalb dieser kritischen Werte erreicht werden. Der optimale Innendruck hängt von den Umständen einschließlich der Art der Hauptbelastung ab. Im allgemeinen aber kann der Druck zweckentsprechend so. groß sein, daß er eine Umfangsbeanspruchung von ungefähr 1/2 bis 2/a der Elastizitätsgrenze hervorruft; diese Regel ergibt einen Druck, der sich umgekehrt zu dem d/t-Verhältnis ändert. Ein dünnwandiger Hohlkörper wird dann seine Form etwa so lange aufrechterhalten, als die maximale spezifische Beanspruchungdurch äußere- Belastung nicht die durch den Innendruck hervorgerufene spezifische Mindestspannung überschreitet. Das Unterdrucksetzen von Hohlkörpern kann bis herab :zu d/t-Werten von etwa 5o vorteilhaft sein oder bei Materialien mit einem kleinen Elastizitätsmodul bis zu noch niedrigeren Werten und hinauf bis zu theoretisch unendlich hohen Werten von dlt. In der Praxis, besonders für dem Wind ausgesetzte Stahlkonstruktionen, kann dIt mit ungefähr 30 ooo bis 4.o ooo begrenzt werden. Wendet man sehr hohe Werte von dIt und ein leichtes Gas, wie Helium oder Wasserstoff, an, so können die Konstruktionen sehr leicht oder sogar gewichtslos .gemacht werden, so daß außergewöhnliche Höhen oder Größen möglich werden.In all such constructions, the thickness and @bzw. or the cross-section of the hollow body can be enlarged locally in order to take precautions for forces or bending moments occurring at special points. Accordingly, end sections can be made of thicker metal. As far as possible, however, the thickness will be made uniform throughout in order to simplify the construction and the procurement of materials. If necessary, the hollow bodies can be provided with transverse partition walls, which give them additional local strength. In the design of masts, towers and similar structures according to the invention, known design formulas and parameters for the elastic limit can be used, but the exact extent to which the individual materials correspond to particular formulas and parameters should be verified experimentally. The following remarks can provide general support here: The strength of thin-walled hollow bodies not placed under internal pressure decreases more or less in the inverse proportion if the ratio dIt (diameter / wall thickness) exceeds certain critical values (for steel in torsion about 10o, for example 300 for compression or deflection and an average value for shear). If the hollow body is pressurized, however, strengths that correspond to the theoretical design strengths applicable to thick-walled pipes can also be achieved above these critical values. The optimal internal pressure depends on the circumstances, including the nature of the main stress. In general, however, the pressure can be used accordingly. be large that it causes a hoop stress of about 1/2 to 2 / a of the elastic limit; this rule gives a pressure that changes inversely with the d / t ratio. A thin-walled hollow body will then maintain its shape for about as long as the maximum specific stress caused by external loading does not exceed the specific minimum stress caused by the internal pressure. Pressurizing hollow bodies can be advantageous down to d / t values of around 50 or, in the case of materials with a low modulus of elasticity, even lower values and up to theoretically infinitely high values of dlt. In practice, especially for steel structures exposed to the wind, dIt can be limited to around 30,000 to 4,000,000. If very high values of dIt and a light gas such as helium or hydrogen are used, the constructions can be made very light or even weightless, so that extraordinary heights or sizes are possible.

In der Praxis ist die sehr genaue Aufrechterhaltung des Innendrucks gewöhnlich nicht von kritischer Bedeutung. Um d ie Gefahren, die durch Druckverluste entstehen, zu verringern, kann aber der d/t-Wert so gewählt werden, daß die Konstruktion auch ohne irgendeinen Innendruck einen gewissen Teil ihrer Festigkeit behält. So kann ein glatter zylindrischer Stahlhohlkörper mit dIt = 5oo etwa die Hälfte seiner Festigkeit behalten, wenn der Druck verlorengeht. Bei einem ursprünglichen Sicherheitsfaktor von etwa 21/2 würde die Konstruktion daher unter normalen Bedingungen nicht unmittelbar versagen, wenngleich ihre verringerte Festigkeit für extreme Bedingungen von starkem Wind oder anderer Belastung ungenügend sein kann.In practice, the very precise maintenance of the internal pressure is usually not of critical importance. In order to reduce the dangers caused by pressure losses, however, the d / t value can be chosen so that the construction retains a certain part of its strength even without any internal pressure. A smooth, cylindrical hollow steel body with dIt = 500 can retain about half of its strength if the pressure is lost. With an original safety factor of around 21/2, the structure would not fail immediately under normal conditions, although its reduced strength may be insufficient for extreme conditions of strong winds or other loads.

Da bei einer Hohlstrebe mit Innendruck der Durchmesser leicht groß gemacht werden kann, ist es nicht schwierig, das wichtige Verhältnis Z/k (Länge geteilt durch den kleinsten Verdrehungsradius) klein zu halten. Optimale 1/k-Verhältnisse von 6o bis 9o (die niedrigeren Werte für hochdehnbare Stähle) können im Entwurf angestrebt werden.Since the diameter of a hollow strut with internal pressure is slightly large can be made, it is not difficult to find the important ratio Z / k (length divided by the smallest twist radius). Optimal 1 / k ratios from 6o to 9o (the lower values for high tensile steels) can be specified in the design to be striven for.

Durch das Unterinnendrucksetzen dünnwandiger Hohlkörper wird es möglich, bei solchen Hohlkörpern, die keine Rolle als Zugglieder spielen, die hohe Grenzfestigkeit hochdehnbarer Metalle auszunutzen. Ebenso kann die Möglichkeit ausgenutzt werden, die Elastizitätsgrenze von härtbaren Metallen hinaufzusetzen. Bearbeitungshärte kann durch Kaltwalzen, Strecken usw. hervorgebracht werden oder durch vorübergehende Beanspruchung des Hohlkörpers über die Elastizitätsgrenze hinaus mittels eines den normalen Arbeitsdruck übersteigenden Innendrucks. Es können auch andere Materialien als Stähle verwendet werden, insbesondere die festen, wärmebehandelten Leichtmetalllegierungen. In allen Fällen ist es aber wichtig, sicherzustellen, daß die Gefahr einer Korrosion des Hohlkörpers sowohl innen als auch außen vermieden wird. So kann die äußere Oberfläche von Leichtmetallhohlkörpern zuweilen mit Vorteil aus reinem Aluminium hergestellt werden.By applying internal pressure to thin-walled hollow bodies, it is possible with such hollow bodies, which do not play a role as tension members, the high limit strength Exploit highly ductile metals. The possibility can also be used to raise the elastic limit of hardenable metals. Machining hardness can be produced by cold rolling, stretching, etc., or by temporary Stress on the hollow body beyond the elastic limit by means of a den internal pressure exceeding normal working pressure. Other materials can also be used be used as steels, especially the solid, heat-treated light metal alloys. In all cases it is important to ensure that there is no risk of corrosion the hollow body is avoided both inside and outside. So can the outer surface of light metal hollow bodies sometimes advantageously made of pure aluminum will.

Der innere Gasdruck, worunter auch ein Dampfdruck verstanden sein soll, kann auch anders als durch einen mechanischen Kompressor hervorgebracht werden, z. B. durch eine mittels Hitze herbeigeführte chemische Wirkung oder durch die Verdampfung aus einer Flüssigkeitsmenge, die sich im Hohlkörper befindet oder mit dieser in Verbindung steht.The internal gas pressure, which also includes vapor pressure can also be produced in a way other than a mechanical compressor, z. B. by a chemical effect brought about by means of heat or by evaporation from an amount of liquid that is located in the hollow body or with this in Connection.

Durch automatisches Abdichten kleiner Löcher kann für die Verringerung des Leckens gesorgt werden. So können an sich bekannte lufttrocknende oder klebrige Substanzen innerhalb des Hohlkörpers versprüht werden.Automatically sealing small holes can be used for reducing of leakage to be taken care of. So can known air-drying or sticky Substances are sprayed within the hollow body.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mast, tower or similar construction, in particular for carrying power transmission lines, characterized in that the construction one or more closed thin-walled hollow bodies made of metal or other of Nature of rigid illaterial with fasteners or assembly means on one or both Contains ends constructed or constructed in a manner suitable for the transmission of torsion are arranged, and that the hollow body or bodies are provided with a gas filling, which on the hollow body provide resistance to a change in shape .der the hollow body wall Exerts internal pressure.

2. Construction according to claim i, characterized in that the hollow body is divided into a number of sections under internal pressure is.

3. Construction according to claim i or 2, characterized in that two or more hollow bodies or hollow body sections (i, 2) with one another so are related that they are subjected to the same internal pressure.

4. Construction according to one of claims i to 3, characterized in that the hollow body or Hollow body section (i or 2) closed by a pan-shaped part (i I) which is fixed in the end in question - and with a rib system (i3 or 13 ') is provided, through which the hollow body or hollow body section with another Part, especially with another section (2 or i) or a foundation (i5, 6), mechanically connected in such a way that it is capable of transmitting torsion.

5. Construction according to one of claims i to 4, characterized in that the Internal pressure is so great that it has a circumferential stress of approximately in the hollow body I / 2 to 2 / s of the elastic limit of the hollow body material causes.

6. Construction according to one of claims i to 5, characterized in that the ratio of the Diameter to the wall thickness of the hollow body is chosen so that the construction in case of loss of internal pressure endures normal load without collapsing.

7. Process for increasing the elastic limit of the material of hollow bodies for a construction according to one of claims i to 6, characterized in that that the hollow body is temporarily overstressed by internal pressure and in the circumferential and is slightly stretched lengthways. Printed publications: French Patent No. 454200.