Der Stahlbau : Beilage zur Zeitschrift die Bautechnik, Jg. 3, Heft 9

DER STAHLBAU

Verantwortliche Schriftleitung: 2)r.=3ng. A. H e r t w l g , Geh. Regierungsrat, Professor an der Technischen Hochschule Berlin B erlln-Charlottenburg 2, Technische Hochschule. — Fernspr.: Steinplatz 0011

B e i .l a g e . T ^ T H T D A T r r r ? r ' X J r \ T T T Z

Fachschrift für das ge- z u r

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sam te Bauingenieurwesen

Preis des Jahrganges 10 R.-M. und Postgeld

3. Jahrgang BERLIN, 2. Mai 1980 Heft 9

S tah lskelettb au d es n eu en U m sp an n w erk s „ S ch arn h orst“ der B e w a g zu Berlin.

aiic Rechte vorbcimiien. Von O berregierungs- und -baurat Sr.=$Sng. F rie d ric h H erb st, Berlin.

1. E in fü h ru n g .

Zu den großen Vorzügen des sich im mer m ehr einführenden Stahl- skelctthochbaus unserer auf schnelle und wirtschaftliche Arbeit ein­

gestellten Zeit gehört zweifellos die seiner Eigenart entsprechende Mög­

lichkeit, die Bauteile — als große Einzelstücke — in geschlossenen, wettergeschützten Räumen völlig einwandfrei, verläßlich und sachgemäß unter dauernder Arbeitskontrolle vorzubereiten und fertigzustellen, sic dann auf Land- bzw. W asserweg unbeschädigt zur Baustelle zu schaffen und hier — unabhängig von Kälte, Hitze, Sturm und Nässe — in jeder Jahreszeit mit geeigneten M ontageeinrichtungen in verhältnismäßig einfacher A rbeitsw eise schnell,

paßrecht und völlig sicher zum Traggerüst des G ebäudes zu fügen.

Gerade diese Unabhängigkeit von der das Bauen so stark be­

einflussenden W itterung und die damit zusam m enhängende Güte von Arbeit und Material, auch die Behandlung ln großen Stücken, bringen für Bauleitung und Bau­

herrn das sichere Gefühl der Ruhe, aber auch das V ertrauen mit sich, daß die H auptbauteile des von ihnen getragenen und versteiften G ebäudes durch ner­

vöse Hast und die M ängel der Bauarbeit, wie sie unter dem Einfluß von ungünstiger Witte­

rung denkbar w ären und beim Massivbau leicht zu Schäden des Baues führen können, nicht irgend­

wie leiden w erden.

Mit solcher von der Jahres­

zeit wenig oder gar nicht beein­

flußten, eine um ständliche W etter- schutzeinrichtung entbehrenden

Bauweise ist ferner für alle Beteiligte die G enugtuung verbunden, daß das Bauunternehmen, sicher und schnell durchgeführt, in möglichst kurzer Zeit zum produktiven G enüsse bzw. zur wirtschaftlichen Nutzung führt. Die auch beim Stahlbau unentbehrlichen M aurer- bzw. M assivarbeiten treten betreffs des Einflusses der W itterung zurück, well sie w andfüllenden, nicht tragenden Charakter haben, ihre M asse auch viel geringer als beim M assivbau ist.

Solche Vorzüge eines Baues, der schnell unter das schützende Dach kommt, hat m ancher Architekt und Ingenieur, der in der G roßstadt auf gedrängtem Raum und in der Zeit vor Einbruch des Winters mit mög­

lichster Beschleunigung und Sparsamkeit zu bauen gezw ungen ist, zur Genüge kennen und schätzen gelernt.

F ür die Errichtung des Stahlskeletts im m odernen Zweckbau hat die gut disponierte, das Baufeld beherrschende, gew andte wie schnelle Montage der zur Baustelle gebrachten S tahlbauteile einen bedeutenden Einfluß.

(Siehe in diesem Zusam m enhang den Aufsatz von Professor W. R e in über den Stahlbau vom Kraftwerk Klingenberg in der Zeitschrift „Der Bauingenieur“, 9. Jahrgang 1928, H eft 42.)

2. D er N e u b a u d es U m sp a n n w e rk s „ S c h a rn h o rst“,

Ein interessantes und charakteristisches Beispiel für ein solches Montageverfahren des Stahlbaues großen Stils bietet uns die Aufführung des neu errichteten U m spannw erks .S charnhorst“, das die Berliner Elek­

trizitätswerke auf dem ihnen von der Stadt zur Verfügung gestellten Grundstück an der Seilerstraße (Nordwesten Berlins) für die Verteilung

des elektrischen Stromes zu Kraft- und Beleuchtungszwecken — für die Umformung von 3 0000 auf 6000 Volt Spannung — im Jahre 1928 er­

richten ließ (Beginn der Stahlm ontage am 5. März 1928).

Auf die hochwertige, nach dem neuesten Stand der Elektroindustrie bem essene Einrichtung dieses Werkes, das hochgespannten der Stadt Berlin zugeführten Strom in hilfsbereite Kraft für gew erbliche und industrielle Betriebe verw andeln soll, kann an dieser Stelle nicht eingegangen w erden.

Für dieses G ebäude, das lediglich dem genannten Betriebszweck dienen sollte, w ar von der Bauleitung grundsätzlich als Haupttraggerippe Stahlbau mit Ziegelausm auerung und K llnkerverblendung sowie mit

M assivdecken im Trägerrost, ferner bei der Unsicherheit des Bau­

grundes die A nordnung von tief reichenden Fundam entbanketts vorgesehen.

Aus Zweck und Eigenart, aus Organisation und Betrieb dieses durch Klarheit der Auffassung, durch G eräum igkeit und Übersicht ausgezeichneten Umspannwerks entw ickelte sein Schöpfer die Größe, die bautechnische Ein­

richtung und die architektonische G esam tgestaltung in einfachen und ansprechenden Formen. Auch in diesem Hochbau verbindet sich wie in so manchen Zweckbauten unserer Epoche sparsamen und zweckentsprechenden Bauens die hochentw ickelte Ingenieurw issen­

schaft mit der Form und Raum gestaltenden Kraft der Architektur.

Die G esam terscheinung des überragenden Hochbaues gibt der nächsten U m gebung, die der städtebaulichen Reize entbehrt, ein charakteristisches und lebendiges Gepräge (am Nordhafen und Span­

dauer Schiffahrtskanal); sie wird in Abb. 1 veranschaulicht.

Wie dieses neueU m spannw erk „Scharnhorst“ geplant war und ausgeführt wurde, zeigen die E n t w u r f s p l ä n e in Abb. 2 bis 4, aus denen Bauanlage, Einrichtung, G estaltung, Raum verteilung und alle Abmessungen — ohne viel Erläuterung — ersichtlich sind (Längsschnitt, Grundriß, Querschnitt).

Das zwischen Panke und Sellerstraße gelegene G ebäude w eist ein Kellergeschoß von 3,45 m H öhe, sechs Geschosse von 3,73 m bis 4,05 m Höhe und ein Dachgeschoß auf; es ist über G elände 27,260 m hoch, im übrigen 79,40 m lang und 32,460 m breit; seine G rundplatten mußten etwa 4,10 m tief Im U ntergrund angenom m en w erden. Das Werk, das, wie schon erwähnt, seine innere und äußere G estaltung nach dem Charakter der ihm zugew iesenen Aufgabe erhalten hat, stellt also einen Hochbau großen Ausmaßes im Rechteckgrundriß dar.

Die für die Bem essung der Tragteile des G ebäudes m aßgebende, aus der Benutzung der Räume resultierende N utzlast w ar im Mittel zu 500 kg/m 2 in den einzelnen Geschossen, auch in dem Schalthaus, zu 1000 kg/m 2 in der W arte und in den K abelräum en angenom m en; das Eigengew icht der elektrischen Einrichtung ist darin eingeschlossen.

Für alle tragenden Teile, an die sich Decken sowie Innen- und Außen­

mauern anlehnen, also für die Stützen, für die U nterzüge, für die Decken und Ringträger, für die V erbände und zum Teil für die Dachkonstruktionen war als geeigneter Baustoff St 37 mit einer zulässigen Beanspruchung von 1400 kg/cm 2 vorgesehen.

Abb. I. Gesam tansicht des Umspannwerkes.

98 D E R S T A H L B A U , Heft 9, 2. Mai 1930.

cs-— j - — in

Abb. 2. Längsschnitt.

Abb. 3. G rundriß (Schnitt a fl). .Scharnhorst-Straße Es ist hier besonders zu erw ähnen, daß die Be­

ratenden Ingenieure Kuhn & J. H. Schaim , B erlin, in deren H änden die Beratung, Projektierung und Berech­

nung der Ingenieurkonstruktionen lag, den kontinuier­

lichen Träger im Sinne der neuen Theorie von Grüning und M aier-Leibnitz ausgenutzt haben (vgl. Schaim: .D er durchlaufende Träger un ter Berücksichtigung der Plasti­

z itä t“ , «Der S tahlbau“ , Jahrgang 1930, H eft 1). Die m eisten D eckenträger sind kontinuierlich über zwei Felder durchgeführt worden und bei den Stützen durch­

gesteckt, w odurch ein steifes Rahmensystem entsteht, ln derselben W eise, w ie von den vorerw ähnten Ingenieuren schon w iederholt auch bei anderen Stahlskelettbauten mit Erfolg durchgeführt. D ie konstruktive Anordnung des ungestoßenen durchlaufenden Trägers hat eine Ver­

einfachung der W erkstattarbeit und eine V erringerung der K onstruktionsgewichte zur Folge.

Das vom Fundam ent aufsteigende Stahlskelett — ein statisch und konstruktiv festes und klares, quer- und längsversteiftes, V ertrauen erw eckendes Gefüge — ist aus später genannten Bauaufnahmen ersichtlich.

Eine typische Einzelkonstruktion von Stützen und Trägerlage zeigt Abb. 5.

Man erkennt aus den genannten D arstellungen auch die einzelnen V erbindungen von U nterzügen und Ring­

trägern mit den Stützen, sowie der Träger m it jener, ferner die Anordnung der aussteifenden Massivdecken und die V erbindung der A ußenm auer mit dem Stahlwerk.

Auf den Schutz desselben gegen Rost und Feuer durch entsprechende U m m antelung w urde besonderer Wert gelegt, w eil diese Teile des G ebäudes, im Falle eines umsichgreifenden Brandes die Standsicherheit in erster Linie zu gew ährleisten haben.

Der größte Druck ln den vom F undam ent bis zum Dach in einem Zuge durchgehenden Stützen des G e­

bäudes hat sich zu etwa 365 t und das G esam tgewicht der Stahlkonstruktion zu 1700 t ergeben.

Der Querschnitt der stärksten Stützen im untersten Schuß ist aus I I 40 bis 45, der der Ringträger aus 1 4 0 , der der mittleren U nterzöge aus 1 5 5 , der 1,68 m entfernt liegenden Deckenträger aus 1 4 0 gebildet. Die verblen­

deten A ußenw ände sind 38 cm stark; sie sind innen ge­

schläm m t, außen mit Klinkern lebhafter Färbung ver­

kleidet. Die w ichtigsten Innenw ände sind ebenfalls 38 c m . stark, sowie innen und außen geputzt bzw. geschlämm t.

Die zum Teil 6,60 bis 7,40 m w eitgespannten Decken sind massiv als H ohlsteinplatten (10 bis 15 cm stark) zwischen Stahlträgern ausgeführt und mit Steinholz belegt.

Das ln Holzkonstruktion errichtete Dach ist flach {_

geneigt und mit einer Decke aus Doppelpappe auf | Schalung versehen; die Pfetten und Stiele des Daches sind in Holz ausgeführt.

Der Baugrund besteht aus einem sehr feinen Sande, und es m ußte mit einem G rundw asserstand von etwa 4 m unter G elände gerechnet w erden. Nach voran­

gegangener Probebelastung entschied man sich für die An­

nahm e einer größten B augrundpressung von rd. 2 kg/cm 2.

Man ließ sich die Sicherheit der G ründung zur unbedingten V erm eidung einseitigen Setzens, sowie den Schutz des aufgehenden, ins G rundw asser eintauchendcn G ebäudes gegen eindringende Feuchtigkeit besonders angelegen sein; man traf die entsprechenden Baumaß­

nahm en, wie sie aus Zeichnungen und den später ge­

nannten Bauaufnahm en hervorgehen.

Es ist unter dem G ebäude keine durchgehende G ründungsplatte, sondern eine A nordnung von Fuuda-

m entbanketten aus Eisenbeton gew ählt, die nach dem Druck und nach der Stellung der Stützen, sow ie nach der zulässigen Bodenpressung bei den Vorgefundenen U ntergrundverhältnissen für W ahrung einer möglichst gleichm äßigen Lastübertragung mit größter Sorgfalt in Entwurf und Aus­

führung bem essen und angelegt sind.

Der eigentliche N eubau w urde Im Monat Januar 1928 begonnen und trotz m ancher H em m ungen — ungew öhnlich harter W inter 1928/1929 — so w eit gefördert, daß am 14. O ktober 1928 - - nach V ollendung aller elektrotechnischen Einrichtungen — der erste Transformator in Betrieb ging. Der zw eite Transformator kam am 28. O ktober 1928 und der dritte am 6. Novem ber 1928 in Betrieb. Der G esam taufbau w urde im April 1929 beendet.

Mit großer Sorgfalt w urde zunächst die — 4,10 m unter G elände reichende — Gründung vorbereitet und ausgeführt; einen Blick auf die

G ründungsplatten und die die Baugrube säum enden Abdichtungsmauern gestattet Abb. 6.

Bel der A usschachtungsarbeit stieß man w ider V erm uten auf eine ganze Reihe von Baumstämm en zwischen Ord. —.4,0 und — 5,0, die wohl im alten Pankebett angeschw em m t waren. Das G elände m ußte des­

w egen 30 cm tiefer gelegt w erden als zunächst angenom m en w ar, und zwar w urde K ellerdecke auf = p 0 ,0 , früheres G elände auf — 1,10, Keller­

fußboden auf — 3,45, Fundam entoberkante auf — 3,75, guter Baugrund auf etw a — 4,70, G rundw asserstand in M ittel auf — 5,10, U nterkante­

fundam ent auf — 5,05 und U nterkante der D ichtungsplatte auf — 5,20 endgültig angenom m en.

Besonders w ertvoll und interessant bei diesem Bau w ar die schon eingangs allgem ein als sehr charakteristisch für den Stahlbau bezeichnete M o n ta g e der E inzelteile; sie ist hier verm öge einer sehr gew andten, groß-

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Sammelschiet en

Drosselspulen 6 KU

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Drosselspulen 6K.U Sammelschienen

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21220

B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „ Di e B a u t e c h n i k “. 99

Abb. 4. Q uerschnitt.

IPUS

zügigen und eigenartigen Einrichtung seitens der Stahlbauunternebm ung sehr schnell und sicher — ohne jede Störung — durchgeführt worden.

Ein H auptteil des ganzen G ebäudes konnte bei der gew ählten Bauweise und Disposition — in einem Zuge und in standsicherer Form auf dem kürzesten Wege vom Wagen bis zur V erbaustelie — errichtet und an­

schließend mit massiven W änden und Decken stufenw eise ausgebaut w erden. Eine solche M ontagebauweise, wie sie hier zur A usführung kam, kann vom Standpunkt der A rbeitsforcierung mit geeigneten Baumaschinen, unter möglichster A usschaltung der teuren M enschen­

kraft, als vorbildlich bezeichnet werden.

Die Einteilung der Bauabschnitte und die Ein­

richtung bei der M ontage, w ie sie die mit dem Auftrag betraute Firma H e i n , L e h m a n n & C o. vorgesehen und durchgeführt hat, zeigen die Pläne, die auch das V erhältnis von M ontageanordnung zum Baukörper ver­

anschaulichen (Abb. 7),

Es wurden — nach der Reihenfolge der V ergebung d er A rbeit seitens der Bauleitung — erst der Stahlbau in dem Bauabschnitt I, etwa 500 t umfassend, in drei W ochen, dann der Bauabschnitt l a , etw a 300 t um ­ fassend, auch in drei W ochen, und schließlich der Bauabschnitt II, etwa 500 t, in drei Wochen auf­

gestellt.

Bel der M ontage in Abschnitt I waren für das Aufheben und V erbauen der Stahlteile, die auf einer besonders eingelegten Rampe zur V erwendungsstelle angefahren w urden, im ganzen zwei gegeneinander und gegen das Gelände mit Drahtseilen abgespannte große Turmkrane von 50 m Höhe aufgestellt, welche drehbar eingerichtet und mit in senk­

rechtem Sinne bew eglichen A uslegerarrnen versehen, den ganzen M ontage­

raum von 20,3 m Breite, 25,45 m Länge und von 29,50 m H öhe beherrschen und bestreichen konnten.

Bel der Montage im Bauabschnitt I a von 9,14 X 25,45 m Größe, so­

wie von rd. 25,70 m Höhe, wo es sich vor allem um ein reines Träger­

gerüst handelte, ist mit Standbäum en und Schwenkern — für den unteren, w ie für den oberen Teil — vorgegangen.

In dem nach Abschnitt I und Ia vorgenom m enen (später vergebenen) Bauabschnitt II von rd. 26 m Breite und 25,45 m Länge, sow ie von rd. 29 m Höhe w urde mit einem sehr hohen Kran ähnlich wie in Abschnitt I, aber von 60 m Höhe m ontiert, dem die Stahlteile ebenfalls auf einer Rampe II (s. Plan) zugeführt w urden; ohne U m stapelung konnten die Stahlteile vom Wagen unm ittelbar zur Einbaustelle befördert werden.

Hier konnte also mit nur einem Mast ein Baukörper dieses Aus­

maßes völlig beherrscht werden, eine M ontageleistung ersten Ranges.

Eine Lichtbildaufnahme der Montage nebst Masten geben Abb. 8, 9 und 10.

Die in leichtem Stahlfachwerk gebildeten Türme vom Abschnitt I mit einem viereckigen Q uerschnitt von 1,5 X 1,5 m A bm essung w iesen die genannte Höhe von 50 bis 60 m auf, überragten also das 33 m breite und etwa 30 m über G elände sich erhebende G ebäude noch um 20 bis 30 m. Am Turmm ast war in 29 m Höhe ein 13 m langer, in senkrechtem Sinne bew eglicher G ltterausleger von 3 t Tragfähigkeit fest angebracht, mit dem die Stahlteile bew egt werden konnten.

Dieser drehbare Mast war unten auf einer Kugel drehbar angeordnet und am Kopf mit einem Ring versehen, an dem die A bspannselle be-

ADb. b.

Ansicht der Fundam entierung und A ufstellung der Stützen.

Abb. 5.

Konstruktive Durchbildung des Stützenfußes und der Träger­

anschlüsse.

jDÈR S T A H L B A U , H eft 9, 2. Mai 1930.

Eine gute V orstellung, ein lebendiges Bild des ganzen M ontagebaues — auch der überragenden Turm m aste — , ferner der auch den Trägerrost der Decken um fassenden Stahlkonstruktion zum Teil in V erbindung mit der an diese angeschlossenen A usm auerung geben — ohne viel Elnzel- erläuterung — die Bauaufnahm en Abb. 8 bis 11; diese zeigen an manchen Stellen auch Einzelheiten der hier interessierenden Konstruktion, wie z. B.

die A usbildung der in 5 m Entfernung gestellten Stützen mit dem über einen Trägerrost g e ­ stellten Fuß, ferner den Anschluß der Ringträger (Außenmauern) an den Stützen, den Rost der nur 1,68 m entfernten D eckenträger und ihre einfache Auflagerung auf den U nterzügen und Ringträgern, schließlich die U m m auerung der letzteren und der Stüt­

zen, sowie die einfache Konstruktion des flach geneigten Holzdaches.

Für die Beförderung von Baustoffen und sonstigen Zubehörteilen beim Bau w aren 2 Last- aufziige in leichter Stahl­

konstruktion von der Firma des M assivbaues errichtet.

Der ganze durch die G liederung des Auf­

baues gegebene Stahl­

skelettbau zeichnet sich durch große Einfachheit und Übersichtlichkeit aus, was natürlich der H erstellung und W irt­

schaftlichkeit des Bau­

unternehm ens zugute kom m t.

Die A ußenwände — Ziegelm auerw erk mit K linkerverblendung — sind durchgehend 38 cm stark, die leichteren Zwischenwände, sofern sie keine großen Ab­

teilungen abschließen, sind im M auerwerk 13 cm stark gew ählt.

Die A usm auerung und V erblendung des Stahl­

sk eletts zeigt die Abb. 11.

Die aus der Un­

sicherheit des U nter­

grundes resultierenden Schwierigkeiten konnten dank der aufgew endeten Sorgfalt und der äußerst gew andten Fundam en­

tierung glücklich über­

w unden w erden.

Der im Januar 1928 begonnene N eubau, der nach den ersten Dis­

positionen nicht in dem endgültigen Aus­

festigt waren. Diese w aren so angeordnet, daß der A usleger in keiner Richtung gegen sie anstoßen konnte. Am Fuße der M ontagem aste b e ­ fand sich ein Kranz, um den ein Seil um gelegt war. Durch die Betätigung einer Winde w urde der Mast entsprechend den Befehlen des M ontage­

leiters gedreht, ln dem drehbaren Teil am Fuße des M astes befanden sich zwei elektrisch betriebene W inden, eine zum H eben des Schwenkers und eine zum H eben der Lasten.

Spannseil

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drehbar in den von Spannsei­

len gehaltenen Ring

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S e i l e r - S t r a ß e

Abb. 7a.

A bb. 7 b.

M ontagetürm e.

M ontageplan.

Abb. 7 c. M ontageturm in A bschnitt II.

Die ganze M ontageeinrichtung der Hein, Lehmann & Co., A.-G. wies eine bedeutende Leistung auf; denn es konnte ohne V ersetzung von einer Zentralstelle aus der ganze Stahlbau aufgeführt w erden. Bei dieser M ontage­

disposition — Beherrschung des B aufeldes durch die Krantürm e —• die sich sehr g u t bew ährt und viel zum G elingen beigetragen hat, konnte die ganze Stahlm enge von rd. 1300 t in überraschend kurzer Zeit vollkom m en fertig aufgestellt w erden.

maß aufgeführt werden so llte, konnte im April 1929 völlig voll­

endet w erden.

Das G ebäude nach seiner V ollendung stellt die eingangs genannte Abb. 1 dar; es hinterläßt — gerade im Rahmen der w enig reizvollen U m gebung — bei seiner G röße und verständigen Zweckform einfacher Linie und lebendig w irkender K linkerverblendung einen im ponierenden Eindruck; ein Industriezwcckbau m odernen Stils.

E ntw urfsbearbeitung und Bauleitung des nach den Dispositionen der Bewag errichteten Baus lagen in den H änden des Baubüros der Bewag

B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „Di e B a ut e ch ni k* . 101

Abb. 9. Montage des Stahlskeletts. Abb. 10.

schon anfangs erw ähnt, in den H änden der Beratenden Zivilingenieure K u h n & J. H. S c h a im , Berlin.

Von B auunternehm ern waren beim Bau vor allem beteiligt: Die H e in , L e h m a n n & Co. A.-G., Berlin u. Düsseldorf, die vom Stahl-

Die U nterlagen zum Aufsatz sind mir in entgegenkom m ender Weise von Herrn Baurat M üller, von Herrn Zivilingenieur Schaim und von der Hein, Lehmann & Co., A.-G. zur Verfügung gestellt w orden; ich spreche ihnen an dieser Stelle noch meinen besonderen Dank aus.

Abb. 8.

Die 50 m hohen Montagetürme.

unter der Leitung des B a u r a t s H. M ü l le r . Die Bearbeitung der Ent­

würfe für die G ründung nebst Baugrunduntersuchung und für den Kon­

struktionsaufbau des ganzen H auses, die umfangreichen Arbeiten statisch­

konstruktiver Art, ferner ein großer Teil der Bauüberwachung lagen, wie

bau rd. 1300 t geliefert und wie beschrieben aufgestellt hat, ferner die Firma Braß & H ertslet, die 400 t Stahlbau geliefert u n d , in anderer Art wie oben beschrieben, montiert hat, schließlich die Held &

Franke A.-G. für die G ründung und den Massivbau. Die Lieferung von Ziegeln und Klinkern war der „Ilse“ Bergbau A.-G. in Senftenberg N.-L., die elektrotechnische Einrichtung der AEG. Berlin übertragen.

Das neue Umspannwerk „Scharnhorst“ der Bewag darf als ein w ert­

volles Glied in der Reihe der Stahl- und Klinker-Hochbauten Berlins angesehen w erden; es verdient, einem w eiteren Kreis der Bauwelt b e ­ kannt zu werden, zumal gerade die äußerst vorteilhafte, den W ert des Stahlbaus hebende und n e u a r t i g e M o n t a g e w e i s e d e r B a u a u s ­ f ü h r u n g e in c h a r a k t e r i s t i s c h e s G e p r ä g e g a b .

Abb. 11.

A usm auerung des Stahlskeletts.

102 D E R S T A H L B A U , lieft 9, 2. Mai 1930.

D ie -/.-Werte für die B e r e ch n u n g d er M om en te und Q uerkräfte v o n S traßenbrücken nach DIN 1072.

Von Dipl.-Ing. H a rry G o ttfeld t.

einer tabellarischen, praktisch verw endbaren A usw ertung leicht zugänglich ist, so daß kein G rund vorliegt, eine genäherte Kurve zu benutzen.

Für x < a ergibt sich eine in gleicher W eise w ie Gl. 1 leicht ab­

zuleitende kubische Parabel, die an die quadratische Parabel tangential

A lle R e c h te V o r b e h a lte n .

M it der V ereinheitlichung der Vorschriften über die Belastungen und B eanspruchungen der Straßenbrücken ist ein erster wichtiger Schritt zur Vereinfachung der Berechnung derartiger Bauwerke getan. Für den in der Praxis stehenden Ingenieur ebenso wichtig w äre es, w enn es gelingen würde, auf den bisher herausgegebenen N orm alblättern aufbauend, eine einfache M ethode zur Berechnung der erforderlichen statischen Größen zu erlangen, wie es fiir Eisenbahnbrücken in den B. E. hinsichtlich der Längsträger, Q uerträger und H auptträger einfacher Balkenbrücken durch­

geführt ist. Versuche in dieser Richtung sind bereits w iederholt angestellt w orden1) 2). Die V erhältnisse liegen bei Straßenbrücken jedoch w esentlich schwieriger als bei Eisenbahnbrücken; daher kom m t es wohl auch, daß, wie sich im folgenden zeigen wird, die Ergebnisse der in den Fußnoten angeführten Arbeiten durchw eg nicht einwandfrei sind. Es soll daher zunächst die Frage nach der genauen Form der Kurve der größten M om ente (G rcnzm omentenlinie) für das in Abb. 1 dargestellte Belastungs­

schema nochmals aufgenom m en und zu einer endgültigen Lösung ge­

bracht w erden.

Ü ber die G röße und das gegenseitige Verhältnis der Lasten wird zunächst nur die eine V oraussetzung getroffen, daß der Einfluß der Einzellasten derart überw iegt, daß sich zur Erzielung des größten M om entes die Strecke „c* über der Spitze der Einflußlinie befinden muß. (Andern­

falls w äre an Stelle der Einzellasten durchw eg mit gleichm äßig verteilter Verkehrslast zu rechnen.) Es läßt sich dann in der üblichen Weise leicht zeigen, daß zur Erzielung des absolut größten M om entes an der Stelle a- eine der beiden Einzeilasten über der Spitze der Einflußlinie stehen muß, und zwar selbstverständlich die größte Last ^{P v} Fraglich ist dann nur noch, auf w elcher Seite P 2 aufzustellen ist. Die beiden möglichen Stellungen sind in Abb. 2 dargestellt. Es gilt offenbar Stellung „ a “, wenn ^{P 2} größer als ^{p a} ist, Steilung ^{,b ‘} im um gekehrten Fall. (Hierbei ist der Einfachheit halber a' = a " — * angenom m en, wie es bei dem Lastenschema nach DIN 1072 der Fall ist.)

Es w erde zunächst Fall ^„a“ betrachtet, gibt sich

anschließt. Auf eine genauere Besprechung dieses Teiles kann verzichtet w erden, da in diesem Bereich wohl stets eine freihändige Ergänzung der Kurve genügen wird.

Im Fall . b ‘ der Abb. 2

liegen die V erhältnisse w esent- Fatt.a

lieh komplizierter. Im m ittle­

ren Teil erhält man allerdings wiederum eine quadratische Parabel, deren G leichung in diesem Fall lautet:

F a tt.b ' 1 ■' — •

sP

¡I IIIÉ p 1 1 líllliílll!! 1 fililí!1,1

; q 1 b 1 a i

Abb. 1. Abb. 2.

(2)

max Af,. p (a -i b)-

2 -P .,b

Pl ⁺ Pn ^4"

^{ä L + p 1 — p c}

p b c 2

i

■P, b

Ei,

l

x - D_b-

A- § l 4. P l

2 2

max M r

(<— I)

- p c - j

■ A x - g x -

+ P r p ( x -

L - + P-, ■

■ a) (x + a) 2

- . V ' /

(1)

p a -

2 ^{+ x}

1 (p ‘

+ p 2+ W - + D -a £ 4i I

( P , + p« + 4 p + p,2 ‘ — p c p i

21 — p e j D„

- x- ■

Der G ültigkeitsbereich endet in diesem Fall aber bereits bei x — a + b, hieran schließt w iederum tangential eine kubische Parabel an, die Auf elem entare W eise er- a jjer nur fyr a<C.x<a-\- b gilt, da für x < a P 2 den Träger

verläßt; daher ergibt sich für o < x < . a w ieder eine andere, ebenfalls kubische Parabel, die aber, da die Ä nderung des Lastenzuges diesmal im Fortfall einer Einzellast be.steht, mit dem vorhergehenden Zw eig k e i n e gem einsam e Tangente hat. Zu alledem besteht noch die Möglichkeit, daß die dem Fall ^{na “} der Abb. 2 entsprechende quadratische Parabel in der Nähe von ^{x = a} in die dort vorhandene Spitze einschneidet. Im p b c I allgem einsten Fall besteht ^also die mathem atisch genaue G rcnzm om enten­

linie für den Lastenzug der Abb. 1 in jeder Trägerhälfte aus vier Ästen, die abw echselnd Parabeln zw eiten und dritten Grades angehören (Abb. 3).

D ie Kurve w eist im ganzen bis zu fünf Knickpunklen auf. Der hier vor allem interessierende m ittlere Teil besteht aus einer quadratischen Parabel, die bei V erlängerung über den G ültigkeitsbereich hinaus n i c h t durch den Auflagerpunkt geht.

f) -

P , b —

Dies ist die G leichung einer quadratischen Parabel; selbstverständlich gilt dieselbe nur, solange der betrachtete Lastenzug tatsächlich Platz auf dem Träger findet, im vorliegenden Falle also für jr'Sfc a.

Die Kurve nach Gl. 1 unterscheidet sich von denjenigen der in den Fußnoten genannten Arbeiten dadurch, daß sie (bei V erlängerung über . ihren G ültigkeitsbereich hinaus) n i c h t durch den Koordinatenanfangspunkt geht oder, analytisch-geom etrisch gesprochen, durch das V orhandensein eines konstanten G liedes in Gl. 1. In der erstgenannten A rbeit wird irrtüm lich von der Behauptung ausgegangen, daß die K urve der größten Mom ente „bekanntlich" aus zwei Parabelästen mit geradlinigem Zwischen­

stück besteht, was bekanntlich nur eine für Eisenbahnbrücken zugelassene und mit ziemlich erheblichen Fehlern behaftete N äherung ist. In der anderen A rbeit wird der Lastenzug in m ehrere T eilbelastungen zerleg t;

die G renzm om entenlinien für diese Teilbelastungen w erden dann addiert.

Es ist einleuchtend, daß dies Verfahren ebenfalls keine genauen W erte ergeben kann, da die T eilbelastungen nicht alle zugleich in der für sie allein ungünstigsten Stellung stehen können. D ieses V ersehen ist bereits aus Abb. 4 der genannten A rbeit zu erkennen. W eder in dieser A bbildung noch in der zugehörigen Rechnung spielen die W erte ^a' und ^a" der neben­

stehenden Abb. 1 eine Rolle; die gegenseitige Lage der einzelnen Teil­

belastungen ist also überhaupt nicht festgelegt. Inw iew eit alle diese ungenauen Kurven als N äherung verw ertbar sind, steht hier nicht zur Diskussion, zum al sich im folgenden zeigen wird, daß die genaue Kurve

*) H a u m e r , Beitrag zur B erechnung des absolut größten M om entes und des Belastungsgleichw ertes für einen allgem einen beweglichen Lasten­

zug. Eisenbau 1920, Heft 4.

2) D o m k e , Die M om entengrenzlinie. Stahlbau 1929, H eft 18.

2uei Knickpunkte oder ein Knickpunkt

bei x-b

Gemeinsame Tangente

‘Scheitet Abb. 3. A llgem einste Form der G renzm om entenlinie

für die Belastung nach Abb. 2.

S etzt man in die Gl. 1 u. 2 Zahlenw erte nach DIN 1072 ein, so findet man, daß Gl. 1 für Kl. I und II, Gl. 2 für KI. III gilt. Es rührt dies daher, daß die H interräder der D am pfwalze nach Kl. III sehr leicht sind. H ier­

durch ergibt sich eine recht bedauerliche V erschiedenheit in der Berechnung der Straßenbrücken, die jedoch dadurch etw as gem ildert wird, daß die für Kl. III genau nur bis , i = 4 ,5 m geltende quadratische Parabel ohne großen F ehler bis etw a x = 3,0 m benutzt w erden kann. Man erhält dann etw^as zu große W erte, w eil der vorhin erw ähnte Knickpunkt bei x — 3,0 m unberücksichtigt bleibt. Dies ist nicht ganz unberechtigt, w eil dieser Knickpunkt, wie oben gezeigt w urde, sich nur b ei ganz bestim m ten

B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „Di e B a l l t e c h n i k “ 103

Verhältnissen P 1 : P 2 ausbilden kann und seine Lage von den Ab­

messungen a und b abhängig ist, w ährend die Brücke tatsächlich doch von Fahrzeugen m it den verschiedensten Achslasten und Achsständen befahren wird.

Für die praktische Anwendung der vorstehenden Entwicklungen bleibt der Einfluß der ständigen Last zunächst unberücksichtigt. Das gleiche gilt für die Belastung der Fußwege und, sow eit die Fahrbahn­

breite kein ganzes V ielfaches oder m ehr als das Dreifache der Spuren­

breite von 2,5 m beträgt, auch für die Belastung dieses restlichen Fahrbahn­

streifens. (Mehr als drei nebeneinanderstehende Fahrzeuge brauchen nach DIN 1072 nicht berücksichtigt zu werden.) Das Belastungsschema ver-

(n-i.2,ij

I ^I

i i*

M M

F— —

, OTr.

-M.Tr

Abb. 4.

einfacht sich dann zu dem in Abb. 4 w iedergegebenen. Sind R u R, und Rp die Resultierenden der Raddrücke und der gleichmäßig verteilten Last und x 1 und x 2 ihre H ebelarm e in bezug auf die Fahrbahnm itte

— unter „Fahrbahn“ sei hier und im folgenden stets ein Vielfaches von 2,5 m verstanden — (x p = 0), ferner X p der Abstand der Fahrbahnm itte von dem schwächer belasteten H auptträger und a der Hauptträgerabstand, so ist der auf den stärker belasteten H auptträger entfallende Anteil:

x P R i + A i

(3) Pz =

xr xi\ + ;i/j,

a

KF xP , + XP

a

x F y.

a

Falle konstanter Feldw eiten noch x durch m l und / durch n so erhält man die G urtkräfte in der Form

( D l — E D V --- — — m -

n n

Soll die Kurve zeichnerisch aufgetragen w erden, so em pfiehlt es sich, Gl. 1 bzw. 2 wie folgt zu schreiben:

(8) r S - i C + m l

(9)

max M r = C — E - y -|- D JL

2

X ( l — A')

2

i"-- 1

Fatt.a'x-a Fall b ■■ x-a+b

Quadrat. Parabel.

Abb. 5. Graphische Erm ittlung der Grenzniom entenlinie.

(Die O rdinate C— E kann auch positiv sein.)

Die G renzm om entenlinie wird demnach von einer quadratischen Parabel mit dem Pfeil ^ g eb ild et, die von einer geneigten Geraden aus auf­

zutragen ist; letztere hat in den A uflagerpunkten die O rdinaten C bzw.

C — E (Abb. 5). Selbstverständlich kann beim Aufträgen der Parabel der Einfluß der ständigen Last und derjenige der Belastung der Fußw ege und des restlichen Fahrbahnstreifens gleich mit berücksichtigt w erden. Man ersieht hieraus w eiter, daß die W erte C und E als Einspannungsm om ente g e ­ deutet werden können, während D eine über den Träger w andernde Einzellast ist. Diese V orstellung, bei der die G renzm om entenlinie eines T a f e l 1.

Klasse Spuren- j zahl

2__________ P ^c D E P , (Abb. 6)

X • t

X v! ^{X!t X} x" x' ^X,” *' ^X _XH x"

l 13,0 0 10,0 0 1,25 0 1,406 0 15,5 + 0 ,6 2 5 / 0 18,75 0 2,625 0

1 2 19,0 8,75 13,0 8,75 2,50 0 2,813 0 17,0 + 1,250/ 17,5 16,50 26,25 2,875 2,969

3 25,0 17,50 16,0 17,50 3,75 0 4,219 0 18,5 + 1,875 / 35,0 14,25 52,50 3,125 5,938

1 9,0 0 7,0 0 1,125 0 1,266 0 9,25 + 0,563 l 0 10,875 0 1,625 0

II 2 13,5 5,625 8,5 6,875 2,250 0 , 2,531 0 8,50 + 1,125 l 12,5 5,250 20,625 1,625 2,031

3 18,0 11,250 10,0 13,750 3,375 0 3,797 0 7,75 + 1,688 l 25,0 — 0,375 41,250 1,625 4,063

1 5,0 0 2,0 0 1,0 0 4,125 0 1,0 + 0,5 / 0 3,00 0 0,25 0

III 2 9,5 0,625 3,5 0,625 2,0 0 9,750 — 1,875 1,0 + / 1,25 7,50 — 1,875 0,25 0,313

3 14,0 1,250 5,0 1,250 3,0 0 15,375 — 3,750 1,0 + 1,5 / 2,50 12,00 — 3,750 0,25 0,625

Die W erte * sind in Tafel I angegeben. Die Tafel kann insbesondere auch zur einfachen Berechnung der W erte P v P2 und p dienen, wenn dieselben z. B. für die A usw ertung von Einflußlinien gebraucht werden.

Für die Ermittlung der G renzm om entenlinie ist dagegen die Kenntnis der Lasten nicht erforderlich. Setzt man nämlich jetzt die W erte nach Gl. 3 in Gl. 1 bzw. 2 ein, so erkennt man, daß sich auch C, D und E auf die .Normalform*

(4)

\.F * S

+ xs

(5)

max /Vf

(6) an der Stelle — ln Trägermitte ist

(7) max Af

: C +

E 2D -C+

D - D

(Abstand von Trägermitte).

D — 2 E

l

- X _ _

¡iiiiiiiiiiuK'■pt

bringen lassen. Die ü-W erte für C, D und E sind in Tafel I ebenfalls angegeben. Nach Erm ittlung dieser Faktoren können mittels Gl. 1 bzw. 2 die G rößtm om ente in den einzelnen Knotenpunkten sofort erm ittelt werden. F ür das absolute G rößtm om ent findet man

Lastenzuges durch diejenige einer gedachten Einzellast ersetzt w ird, ist jedenfalls besser als die übliche, bei der an Steile einer G re n z m o m e n te n - linie die M om entenlinie einer r u h e n d e n Belastung tritt, was leicht zu

Irrtümern Anlaß gibt.

Hinsichtlich der Grenzm om enten- jrnuniiirrrrrrnnrnviT7-',-T!iuii;~(iirrnnmiiniir kurve für Brücken über 30 m Stütz- T " *■ w eite, bei denen nach DIN 1072 die

Einzellasten durch eine gleichm äßig verteilte Last ersetzt werden können, sei nur kurz bem erkt, daß dieselbe durch eine gew öhnliche Parabel mit

der Pfeilhöhe

Pi P , P-2 c {2 l — c)

8 + 8

Abb. 6.

gebildet wird (Abb. 6).

Die vorliegende Arbeit w ürde

Für den U nterschied der beiden M om ente nach Gl. 5 und Gl. 7 findet man den stets seh r kleinen W ert max — maxAfml(te

E2

[ ' Handelt es sich um einen parallelgurtigen Fachw erkträger, so können die Beiwerte C, D und E selbstverständlich zuvor durch die System höhe h dividiert w erden; man erhält dann sofort die G urtkräfte. Ersetzt man im

1 __

——---

--- ...

i 1 \ --- ' i Ä

i ..

f * "

___ r

- ... ... - - ...- Abb. 7.

ihren Zweck nur unvollkom m en er­

füllen, wenn nicht noch kurz auf die Erm itt­

lung der Q uerkräfte ein­

gegangen würde. Die B etrachtung wird auf den Fall der m ittel­

baren Lastübertragung und konstanter F eld­

w elte sowie auf den Belastungsfall der A bb.4 beschränkt.

104 D E R S T A H L B A U , Heft 9, 2. Mai 1930.

Die Auswertung der Einflußlinie nach Abb. 7 erfolgt m ittels der Theorie des stellvertretenden Balkens. In Gl. 1 ist dem nach zu ersetzen

x durch ).

I durch l l — x .1— 1 l — x l — l

Das Ergebnis ist dann noch mit dem Q uotienten aus der wirklichen Q uer­

kraftordinate und der M om entenordinate des stellvertretenden Balkens zu m ultiplizieren, also mit

, 1 „ j .

' < - 7 = i • < '- * » '

Nach Durchführung dieser Umformungen erhält man die größte Querkraft an der Stelle jc - m l mit tri — n — m in der Form

n C — E , , \ I D „ \ . . F (10) m ax (J,n = , + rn

l ( « F I + m' • ■1

Hierin ist

(11) p l

2

x F x p }- 2 a

Die vorstehende Form el für die Q uerkräfte, bzw. eine entsprechend aus

l _

Gl. 2 abzuleitende, gilt genau nur solange l ■ ^ 1,5 m (Kl. I, II) bzw. a 4,5 m (Kl. III) ist. Bei neuzeitlichen Fachw erkbrücken werden F eldw eiten von weniger als 3 m kaum Vorkommen. Der G renzw ert von 1,5 m w ird dann auch für die Streben nächst Trägerm itte nicht unter­

schritten. Für Kl. III sind die Form eln allerdings nicht anw endbar. Aus M angel an Raum und mit Rücksicht darauf, daß Kl. III an sich seltener angew endet wird, soll auf w eitere

Untersuchungen für diese Be- lastutigsklasse hier verzichtet w erden.

Der Auflagerdruck kann eben­

falls m ittels eines stellvertreten­

den Balkens erm ittelt w erden; zu diesem Zweck ist nach Abb. 8 das M om ent an der Stelle x — 1,5 m für einen Balken von der Stützw eite /' = / + l , 5

zu erm itteln und dann durch \ zu dividieren. Es braucht nur der 1,0 ~j~ L

W ert D' für die Stützw eite l' neu erm ittelt zu w erden, da C und E nicht von l abhängig sind. Man findet dann

D' max A ■■ T

(12⁾

C + ( 1 - 1 ) . , , • 2,25 1 >5 4 -1 1,5 • / - C • 1 - - + 1 + D'

1,5-1

E l

M in

T

^H

Abb. 9.

„ 3 ,35-2,813 , C — - ’ = 1,450 ^tm,

b,oU

D = 3,3 5 ' 5-2A ± i Z ’A ⁼ 29,492 ^t, D , = 3 .3 5 -5 3 875 + 17,5_ = 30|459

6.50

£ = = 3 ,3 5 -1 6 ,5 + 26,25 12 542 tn)>

6.50 3^35 • 2,50 ■ 3,5

2 - 6 ,5 ....

F = 2,254 t.

yar, s s etf

j y K u i x i / i M / i y S

u, u, +

8.3.5 -28.0 - M -H

Abb. 10.

G urtkräfte:

c 1,36

rp • o

3,50 1,450 + m ^

= 0,3886 [1,450 + m (101,652 — tu • 12,903)]

= 0,563 + m (39,502 — 5,014 tri).

Streben:

29 ,4 9 2 -2 8 ,0 — 12,542 29,492 ■ 3,50 8

• D — 1,36 0,7071 1,923-1

8 - 1 ,4 5 0 — 12,542 29,492 + /« '( - o

0,322)]

-2 ,2 5 4 + tri 2,254' 28,0

- 0,034 + /«' (1,432 + i? ! '-

= _ o,065 + tn' (2,755 + m.' ■ 0,619)].

Auflagerdruck: 9Q C IO C49

<r - A = 1,36 1,450 - - g g + 30,459 - ..

= 1,36 1,018 + 30,459 - 0,448] = 1,36 • 31,029 = 42,2 t.

Die Stabkräfte sind hiernach in Tafel II erm ittelt.

Zur Kontrolle der Zahlenrechnung dient die Beziehung D t c o s < ? = U l.

Hinsichtlich der Berechnung der D urchbiegungen von Parallelfachwerk- trägern sei auf die A rbeit des Verfassers: „Der Trapezträger als Typ der E isenbahnbrücke m ittlerer S tützw eite“, Bauing. 1928, Heft 42 hingewiesen, ln der ein einfaches V erfahren zur Erm ittlung der genauen Einflußlinic für die D urchbiegung ln Trägerm itte angegeben ist. Für Straßenbrücken dürfte es auch bei kleinerer Stützw eite genügen, für die Berechnung der Durch­

biegung den Belastungsfall nach Abb. 6 zugrunde zu legen und weiterhin die Streckenlast p 2 c als E inzellast in Trägerm itte anzubringen. Zur Be­

rechnung von p 2 bei Brücken unter 30 m Stützweite sind in Tafel I die z-Werte angegeben. Es genügt dann die K enntnis der m ittelsten O rdinate und diejenige der Sum m e aller O rdinaten. A us der a. a. O.

abgeleiteten Reduktionsform el 1 v - 1

‘ ‘

folgt für die O rdinate in T rägerm itte:

_Tn

2

t + s m , c

+ m r ...

(13) 1 m-

Auch diese G leichung gilt nur für die Klassen I und II. Hinsichtlich der Klasse III sei nur darauf hingew iesen, daß die ungünstigste Laststellung für den Auflagerdruck die in Abb. 9 w iedergegebene ist.

Zum Schluß soll das V orstehende durch ein Zahlenbeispiel erläutert w erden. Zu berechnen sei die in Abb. 10 skizzierte Brücke für Kl. 1.

(Stoßzuschlag f = 1 ,3 6 .)

1 ' m und für die O rdinatensum m e:

n

(14) I . l - m2

f£ 1 1

Hierin ist

;,3 •

•" ~ /:/(•••

F — G urtquerschnitt /

n

~2 -f ~ '

1

C

F i

c==

n 4 -1 — 2 m_ _ _ _ _

1 (d.:

2r ' U ,

Strebenquerschnitt.

T a f e l II.

m — 1 ”

2

_{3 | 4 m ' = ; 7 6} 5 4 3

39,502 — 5,014 nt m (39,502 — 5,014 m)

• S Stabkraft inf.

Belastg. d. Fußw ege usw.

Stabkraft inf. ständ. Last max 5

34,488 34,49

0,56

29,474 58,95

0,56

24,460 73,38

0,56

19,446 77,78

0,56

2,754 + 0 ,6 19 m' tri (2,754 + 0,619 tri)

f • D

m ax D

7,087 40,61

— 0,07

6,468 38,81

— 0,07

5,849 29,25

— 0,07

5,230 20,92

— 0,07

4,611 13,83 ... 0,07 35,05 59,51 73,94

, . . . .

■

78,34 49,54 38,74 29,18 20,85 13,76

. . . ! ^{. . . . . .}

B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „Di e B a u t e c h n i k “. 105

Für den Träger nach Abb. 10 wird z. B.

= 4 -+;- 7

F., + + t e

^ ^

24

+ +

16 3) 2 Z7_Ot

64 3) 2 / V,

+ c(

1

,

1

,

1

, 1 'j ' Fo a ‘ f dJ

/ ^ 5 3 1 \

U , Ft D3 + >dJ 3) Der nur einm al vorkom m ende m ittlere G urtstab ist mit dem doppelten Q uerschnitt einzuführen.

H ierm it sind alle für den H auptträger erforderlichen Berechnungen auf eine denkbar einfache Form gebracht. Ähnliches ist ohne Zweifel auch für die Längs- und Q uerträger m öglich, jedoch kann hierauf zur Zeit nicht näher eingegangen w erden.

Wird die m ittelste Vertikale durch die Belastung beansprucht, so kommt in Gl. 13 und 14 noch das Glied j--- hinzu.

E

A lle R c c h te V o r b e h a lte n .

D e r n e u e Entwurf zu „Richtlinien für die A usführung g e s c h w e iß t e r S tah lb auten “.

Nachdem Ende vorigen Jahres eingehende Beratungen im Fach­

ausschuß für Schweißtechnik beim V erein deutscher Ingenieure, und zwar in einer Sonderkom mission unter Vorsitz von Professor S r.^ n f l. H i l p e r t unter Hinzuziehung von V ertretern der Baupolizeibehörden, der Reichs­

bahn und der beteiligten industriellen Kreise stattgefunden hatten, wurde im Januar d. J. der nachstehend abgedruckte Entwurf zu den „Richtlinien für die Ausführung geschw eißter Stahlbauten“ veröffentlicht.1)

Der Anstoß zur A usarbeitung dieses Entwurfes war gleichzeitig von Baupolizeibehörden und von W erken der Stahlbauindustrie gekommen.

Denn als nach den anfänglich im Schiffbau und M aschinenbau erzielten Erfolgen die Schw eißtechnik m ehr und mehr auf das G ebiet des Stahl­

baues Übergriff, klaffte hier eine empfindliche Lücke. Ist doch das Bau­

wesen durch strengere und in bezug auf Berechnung und Konstruktion ins einzelne gehende Vorschriften w eit stärker gebunden als andere Gebiete der Technik. Sollte also hier die Entwicklung nicht aufgehalten werden, so m ußte schnellstens dem entw erfenden Ingenieur und dem prüfenden Baupolizeibeam ten ein brauchbares Hilfsmittel in die Hand gegeben w erden.

Der Entwurf w urde durch seine Veröffentlichung zur allgemeinen Kritik gestellt und gleichzeitig einer ganzen Reihe von amtlichen Stellen zugesandt. Es ist zu erw arten, daß in einer Reihe von Ländern Deutsch­

lands, u. a. auch in Preußen, auf Grund des Entwurfes ergänzende Bau- polizeibestimmungen herauskom men w erden. Die Vorarbeiten hierzu sind im Gange.

Die Richtlinien geben keine Ä nderung, sondern lediglich eine Ergänzung der in den verschiedenen deutschen Ländern bestehenden amtlichen Bestimmungen für die Ausführung von Stahlhochbauten. Bei den Beratungen w urden, um das Erscheinen nicht zu verzögern und um nur allgem ein anerkannte G rundsätze aufzunehm en, verschiedene Ein­

schränkungen getroffen. Brückenbauten sind vorläufig nicht behandelt;

die zulässigen Spannungen in den Schw eißnähten sind zunächst nur für normalen Flußstahl und die hierfür üblichen Schweißdrähte angegeben.

Eine Erhöhung dieser Spannungen bei hochwertigen Stählen und hierzu geeigneten Schw eißdrähten, ebenso eine Erhöhung der zulässigen Beanspruchungen bei Berücksichtigung gleichzeitiger ungünstigster Kraft­

einwirkungen, einer den strengsten Anforderungen genügenden Durch­

bildung, Berechnung und Ausführung usw. (vgl. z .B . Abschnitt B 3 der Preußischen Bestim m ungen über zulässige Beanspruchungen von Fluß­

stahl usw. vom 25. Februar 1925) Ist von dem vorherigen Nachweis der Güte und Festigkeitsziffern der Schweißung durch Versuche abhängig gemacht.

Aus den oben genannten G ründen und um der Entwicklung Freiheit zu lassen, w urde auch auf die A ufnahme einer Sammlung von Konstruktions­

beispielen verzichtet. Im Laufe der Zeit wird sich der K onstrukteur nicht nur bezüglich der Anschlüsse, sondern auch bezüglich der Querschnitts- Bem essung-und -A usbildung von G rund aus um stellen -— und als Folge hiervon w erden, aller Voraussicht nach, auch die W alzwerke neue Profile in ihr Programm aufnehm en müssen. Für die G urte leichterer Fachwerk­

binder wird mit Vorteil ein einfaches parallelsteglges undparallelflanschiges X-Profil V erwendung finden können, das bei geringerem Gewicht und Arbeitsaufwand größere Steifigkeit aufweist als das jetzt schon öfters benutzte durch H albieren eines IP -T rägers hergestellte. Auch wird der Rohrquerschnitt die ihm zukom m ende erhöhte Bedeutung erlangen. In Aussicht genom m en ist, gegebenenfalls später, als A nhang zu den Richt­

linien, eine solche Sam m lung von M usterkonstruktionen anzufügen.

Von dem veröffentlichten Entwurf der Richtlinien sind für den ent­

werfenden Ingenieur besonders w ichtig der A bschnitt: Berechnung und zulässige Spannungen, für den ausführenden der A bschnitt: Schweißer­

prüfung.

Die Länge der Schw eißnähte ist unter Abzug der nicht tragenden Kraterenden in die Berechnung einzuführen bzw. diese sind bei der Werk­

stattausführung zuzugeben. Als Dicke der Schweißnaht ist — bei den hauptsächlich verw andten K ehlnähten — nicht etw a ein Anlageschenkel anzunehmen, sondern die Höhe des einbeschriebenen gleichschenkligen Dreiecks (vgl. Abb. 1). H ierauf ist besonders scharf zu achten, da sich die zugelassenen Spannungen auf dieser V oraussetzung aufbauen.

') Zeitschrift .D ie Elektroschw eißung“, 1930, Heft 1.

Die Schweißerprüfung, für die ein einfaches und erprobtes Verfahren angegeben ist, dient gleichzeitig dazu, einen Maßstab für die G üte der laufend in der W erkstatt und auf M ontage ausgeführten Schwcißungen ohne Zerstörung des Werkstückes zu geben. Zu diesem Zweck soll — außer zu Beginn seiner Tätigkeit — jeder Schweißer in regelm äßigen Abständen solche Probestücke anfertigen, die als Stichproben für die von ihm hergestelltcn Arbeiten dienen. Die A bm essungen der Probestücke sind so g ehalten, daß sie den verschiedenen Materialdicken angepaßt werden und anderseits doch so gering bleiben, daß sie bequem auf jeder kleinen Zerreißmaschine geprüft werden können. — Von dieser Schweißerprüfung zu unterscheiden ist die G üteprüfung von Schweißungen, die auch die Eignung von M aterial und Schweißdraht nachzuwcisen hat.

Abb. 1. K ehlnahtquerschnllte und m aßgebende Dicke.

Alles in allem stellen die neuen Richtlinien ein brauchbares Hilfs­

mittel dar für die Stahlbauindustrie und für die Baupolizeibehörden. Sie sind der erste Schritt zur Schaffung von einheitlichen Baupolizeibestim- mungen auf diesem neuen G ebiet, das erst im Anfang einer großen Entwicklung steht.

Der neue Entwurf lautet:

Entwurf.

R ichtlinien für d ie A u sfü h ru n g g e s c h w e i ß t e r Sta h lb a u ten . A. H o ch b au ten .

1. A llg e m e i n e s .

a) Diese Richtlinien2) sind als Anhang zu den in den deutschen Ländern bestehenden amtlichen Bestimm ungen für die Ausführung von H ochbauten gedacht.

b) Die V oraussetzung für die A nwendung dieser Richtlinien bildet die Ausführung der geschw eißten Konstruktionen durch zuverlässige Firmen, die zur Durchführung der Prüfung und Bauüberwachung über Fachingenieure verfügen, w elche auf den G ebieten der Statik, des Stahl­

baues und der Schweißtechnik besondere K enntnisse und Erfahrungen besitzen.

c) Die Errichtung geschw eißter Konstruktionen bedarf w ie die der genieteten der v o r h e r i g e n G enehm igung der zuständigen Behörde.

2. W e r k s to f f e .

a) Als Baustoffe sind alle jene zugelassen, die zu genieteten Bau­

werken gem äß den am tlichen Bestimmungen und Dinormen verw endet w erden, soweit ihre Eignung für die Schweißung feststeht; darüber hinaus solche, deren Eignung für die Schweißung nachgewiesen wird.

b) Die Schw eißdrähte sind je nach räum licher Lage der Schweißnaht (waagerecht, lotrecht, Überkopf) so zu w ählen, daß sie sich einw andfrei verschweißen lassen.

3. S c h w e i ß v e r f a h r e n .

Lichtbogenschweißung gilt als Regelverfahren, elektrische W iderstand­

schw eißung und Gasschm elzschweißung können angew endet werden. Die Wahl des Schweißverfahrens und der Schw elßgeräte ist dem U nternehm er überlassen.

4. B e r e c h n u n g u n d z u l ä s s i g e S p a n n u n g e n .

a) Jed e geschw eißte Kraftverbindung ist in ihrer Festigkeit rechnerisch nachzuweisen. Die tatsächlich auszuführenden Maße der Schweißnaht und deren Anordnung sind in der Berechnung und den Zeichnungen anzugeben.

Als Berechnungsgrundlage kann folgende Form el gelten:

P ~ F . « t ^{u l .} wobei

F — a- l . 2) Hierzu vgl. DIN 1910, 1911, 1912.

106 D E R S T A H L B A U , Heft 9, 2. Mai 1930.

Hierin bedeuten:

P die durch die Schw eißnaht zu übertragende Kraft, F den Bruchquerschnitt,

a die Dicke der Schweißnaht,

b e i K e h l n a h t : die Höhe des einbeschriebenen gleichschenke- ligen Dreiecks der K ehlnaht, nicht einen Anlageschenkel (Abb. 2);

Abb. 2. Dicke von K ehlnähten.

b e i S t u m p f n a h t : die Dicke der zu verbindenden Q uerschnitte, bei verschiedenen Dicken die kleinere (Abb. 3),

Abb. 3. Dicke von Stum pfnähten.

I die Länge der Schweißnaht abzüglich der Kraterenden, rf , die unter c) angegebenen zulässigen Spannungen.

b) Bei Bauteilen, die auf B ie g u n g beansprucht sind, können zur Aufnahme der Schubspannungen unterbrochene Schw eißnähte angeordnet werden.

c) Als zulässige Spannungen sind in den Schw eißverbindungen an­

zusetzen: auf Z u g ... 850 kg/cm 2 . D r u c k ... 1100 ,

» B i e g u n g ...850 , A b s c h e r u n g ...750

d) Die Zulassung höherer als der unter c) angegebenen zulässigen Spannungen ist an den Nachweis durch V ersuche gebunden.

5. K o n s t r u k t i o n e n .

Für K onstruktionen, die geschw eißt werden sollen, gelten hinsichtlich des Entwurfs, der Form gebung und der A usführung die gleichen G rund­

sätze wie bei genieteten Konstruktionen. Die Stabquerschnittsform en und Anschlüsse sind dagegen der Besonderheit der Schweißtechnik anzupassen.

6. S c h w e i ß e r p r ü f u n g .

Die Prüfung soll nicht die G üte des Werkstoffs, sondern die Fähigkeit der am Bau beschäftigten Schw eißer nachw eisen. Die Probeschw eißung soll mit dem Schw eißdraht und möglichst auch m it der M aschinenart erfolgen, die der U nternehm er bei der H erstellung des Baues verw endet.

Es kann folgende Prüfung ver- ^

langt w erden:

K e h l s c h w e i ß u n g . Es w er­

den zwei Längsbleche senkrecht an ein Q uerblech angeschweißt, wie Abb. 4 zeigt, so daß im Q uer­

schnitt eine Kreuzform entsteht.

Die Schw eißnähte sind quer zur W alzrichtung zu legen. Die Länge des Stabkreuzes beträgt etwa 300 mm plus Blechdicke s.

Die dem Schweißer vorge­

schriebene N ahtdicke a soll 0,6 mal Blechdicke s sein. Die an das Q uerblech anzuschw eißenden beiden Längsbleche sind in ihrer Breite etw a 20 mm geringer als das Q uerblech zu w ählen, so daß an den beiden zurückstehenden S tirnenden die H eftung erfolgen kann. Anfang und Ende der Schw eißnaht bleiben beim H eraus­

schneiden der Streifenkreuze außer acht. Von den vier K ehlnähten sind zwei (1 und 2) in waage-

V 0-0.6S A.

A i ,

180

Z -

l i i

j-Heftpunhte 150

■ Abb. 4.

Probestück zur Schweißerprüfung

(Stirnkehlnähte).

nun nun'

35 35

Trennschnitte.

K ommen an einem Bauwerk Ü berkopfschw eißungen vor, so kann verlangt w erden, daß zwei N ähte des Probestückes überkopf geschw eißt w erden.

7. G ü t e p r ü f u n g v o n S c h w e i ß u n g e n . Es können folgende Prüfungen verlangt w erden:

a) Prüfung einer Stirnkehlschw eißung w ie unter Ziffer 6.

b) Prüfung einer Flankenkehlschw eißung:

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s-mm b-mm bis 10 5s 10-15 f s überi5 3S

Abb. 5. Probestück zur Schw eißungsprüfung (Flankenkehlnähte).

Es w erden vier Flacheisen oder Blechstreifen entsprechend der Profil­

dicke der Bauteile nach Abb. 5 durch Flankenkehlnähte in w aagerechter oder senkrechter Richtung zu einem Probestück zusam m engeschweißt.

Die Länge der N ähte ist ungefähr gleich der Breite der Laschen aus­

zuführen. H ierbei m uß der B ruchquerschnitt eine Scherfestigkeit von m indestens 24 kg/m m 2 ergeben.

c) Prüfung einer Stum pfschw eißung:

Es w erden zw ei Bleche von je 6 oder 12 mm Dicke entsprechend der Profildicke der Bauteile durch V- oder X-Nähte nach Abb. 6 zu einem Probestück zusam m engeschweißt. Die K anten der Einschweißfurche sollen einen W inkel von m indestens 60 ° bilden.

Cifss.

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Abb. 6. Probestück

zur Schw eißungsprüfung (Stumpfnähte).

Die Probestücke können einem Zug- oder Biegeversuch nach DIN 1605 unterworfen w erden.

Bei dem Zugversuch muß eine Festigkeit von m indestens 30 kg/m m 2 erreicht w erden.

Bei dem Biegeversuch an Blechen bis zu 20 mm Dicke ist ein Biege­

stem pel von zweifacher Blechdicke mit einem A brundungsradius von Blechstärke genau auf die Mitte der N aht aufzusetzen, und zw ar bei V-Nähten auf die Scheitelseite der N aht; die Scheitelschw eißnaht Ist

rechter Richtung, und zwar bei lotrechter und w aagerechter Lage der Bleche, und zwei (3 und 4) in lotrechter Richtung zu verschw eißen.

Aus diesem kreuzförmig verschw eißten Blechgebilde w erden drei Streifenkreuze von je etw a 35 mm Breite kalt herausgeschnitten und in der Prüfm aschine in Richtung U7— W zerrissen. Hierbei muß die Bruch­

last, bezogen auf die Einheit des unter Ziffer 4 a angegebenen Q uer­

schnitts F, m indestens 30 kg/m m 2 ergeben. Andernfalls ist der Schw eißer zurückzuw eisen.

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U -ii—-4

Abb. 7. V orrichtung für den B iegeversuch.

vorher zu ebnen. Der lichte Abstand der A uflagerollen beträgt 5 s (Abb. 7).

Die Versuche sollen sich im allgem einen auf Bleche von 6 und 12 mm Dicke beschränken.

Die Probe soll sich bis zum ersten Anriß um m indestens 6 0 ° biegen lassen.

8. A u f s t e l l u n g ,

a) Die Lage der Schw eißverbindungen, die auf der Baustelle her­

zustellen sin d , muß schon in der W erkstatt an den einzelnen Bauteilen angezeichnet w erden. Als Richtlinien für das Verschw eißen auf der Bau­

stelle haben zu gelten: H eftschweißen dürfen nur in spannungslosem Zustand gesetzt w erden; Zusam m enzw ängen einzelner Teile ist unzulässig;

B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „Di e B a u t e c h n i k “. 107

Klammern und Schraubstöcke dienen nur dazu, gegenseitige Verschiebung

der Bauteile zu h indern, solange die Schw eißarbeit nicht beendet ist.

Alle O berflächen, die geschw eißt w erden sollen, müssen frei von Rost, Zunder, ö l, Farbe und Schmutz sein.

b) Bei Schw eißarbeiten auf der Baustelle ist für geeignete Einrich­

tungen zur G ew ährleistung g u ter Schw eißungen zu sorgen. Außerdem sind die Schw eißarbeiten durch Fachingenieure zu überwachen.

9. A b n a h m e .

Zur A bnahm e, die den zuständigen Behörden Vorbehalten bleibt, sind sämtliche Schw eißverbindungen g u t zugänglich zu halten. Die in der W erkstatt ausgeführten Schw eißverbindungen dürfen vor Verlassen der W erkstatt gestrichen w erden.

Die Art der Prüfung der Schw eißverbindungen am Bauwerk bleibt dem Ermessen der prüfenden Behörde Vorbehalten.

M o n ta g e h a lle . Das G ebäude, das von einem Laufkran von 180 t Tragfähigkeit bestrichen wird, dient zur M ontage außerordentlich schwerer Maschinen. Die Länge des G ebäudes beträgt 32,2 m (im Lichten 31,7 m), die Breite 13,654 m (im Lichten 13,15 m) und die Traufenhöhe 18,0 m. Im Querschnitt stehen in Abständen von 6 m Bogenbinder (s. Grundriß Abb. 1). In der Längsrichtung wird das G ebäude gegen Wind und die Bremskräfte des Krans durch H albportale nach Längsansicht Abb. 1 ausgesteift. Die D acheindeckung besteht aus armiertem Bimsbeton mit Vouten an den Pfetten. Das Fachwerk der W ände ist nach außen nicht sichtbar; cs ist durch die 1-Stein starken A ußenmauern verdeckt.

zudem durch zwei aufgenietete W inkel 100 - 65 -11 verstärkt. Oberhalb der Kranträger sind die eingezogenen, nunm ehr parallel verlaufenden Pfosten auf M anneshöhe in den W andungen durchbrochen, um den freien Durchgang über den ln Kranschienenhöhe liegenden Laufsteg zu erm ög­

lichen. Der Laufsteg ist mit gelochtem Blech abgedeckt und m it G e­

länder versehen (Abb. 4, Schnitt a—a). U nm ittelbar an den Laufsteg schließt der Bremsträger an, der aus einem unter der Kranschiene liegenden Stehblech 660 • 15 besteht, das durch einen W inkel 80 • 80 • 8 g e ­ säum t ist. Die Kranträger sind als Blechträger ausgebildet. Der hohe Raddruck bedingt das verhältnism äßig dicke Stehblech und die enge

Abb. 1.

Q uerschnitt, Längsansicht, Toransicht und Grundriß der Montagehalle.

Der Q uerschnitt Abb. 1 und das M ontagebild Abb. 2 zeigen, daß Linienführung und Breitenabm essungen der Bogenbinder gute Abmessungs­

verhältnisse aufweisen. Vom Fußgelenk bis zum Kranträgerauflager laufen die aus einem Stehblech und 4 Winkeln 150 -150 -13 bestehenden Stüfz- pfosten (Abb. 3) einseitig schräg zu. In Höhe des Torsturzes in der Längswand (Abb. 4, Schnitt a— a) sind sie durch H orizontalträger gegen seitliches Ausknicken gesichert. D ie W andung unter dem Kranträger ist

Teilung der Aussteifungswinkel, die im Feld oben und an den Auflagern beiderseits eingepaßt sind. Die an den Kanten gebrochene Flachstahl- schlene 120-50 ist auf das vorerwähnte w aagerechte Stehblech ver­

senkt genietet. Die B inderriegel bestehen aus Stehblechen 7 5 0 -1 0 und 4 Winkeln 1 5 0 -1 0 0 -1 0 (Abb. 3). Gegen seitliches Ausknicken ist der U ntergurt durch Kopfbänder an den Pfetten gesichert (Abb. 3, Schnitt b—b).

Der Firstpunkt ist mit Rücksicht auf einfache M ontage fest vernietet.

M— U-

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