DIE BAUTECHNIK
10. Jahrgang B E R L IN , 28. September 1932 Heft 42
/ Jsolierung
I - -frsenbefonpfohl 3I/3H P /a tfe Ufermauer.
Aiie Rechte Ingenieurtechtiisches von Umgestaltungen in Hamburg.
Von O berbaudirektor Sr.=3itg. cljr. L eo, H am burg.
Die A usfiihrung einer Untergrundbahnstrecke in Ham burgs Innenstadt veranIaBte H a m b urg dazu, die verkehrstechnisch nOtig gewordene Um- gestaltung einiger vom U ntergrundbahnbau betroffenen StraBen und Piatze zu beschlieBen und in den Jahren 1930 und 1931 a uszufu hren l). D am it die Errichtung eines schlichten E hrenm als2) fiir die 4000 0 im W eltkriege gefallenen H am burger SOhne allen W iderstanden zum Trotz organisch zu verbinden, gelang insbesondere der zielbewuBten F iihrung des Senats- referenten Biirgermeister Dr. P e t e r s e n . D ie hierfur unter kiinstlerischer M itw irku ng von Oberbaudirektor Dr. S c h u m a c h e r un d des Architekten
4. A usfuhrung m it mOglichst geringen StOrungen fiir den durch die U m gestaltung beeintrachtigten Landverkehr (daher A nfuhr der B au
stoffe auf dem Wasserwege); kurze Baufrist.
K o n s tru k tiv e A u s b ild u n g u n d B a u . A. M a u e r a m R e e s e n d a m m (Abb. 2 u. 3).
Zur Ersparung an Baukosten ist der Zwischenraum zwischen der neuen un d der alten Ufermauer durch eine Eisenbetonkonstruktion iiber- spannt. Sie ist auf dem unteren Teil der alten M auer und auf der
A b b. la . Lageplan: vor der U m gestaltung.
F — Flaggenm aste.
C l a u s H o f f m a n n vom Ingenieurwesen durchgefiihrten Planungen und Bauten fiir die U m gestaltung an der „Kleinen Alster" und die Errichtung des Ehrenm als bleten in technischer Beziehung elniges Bemerkenswertes.
D ie P la n u n g e n .
Nach den Beschliissen von Senat und Biirgerschaft vom Fcbruar 1930 sollte die Reesendam m auer so weit in die „Kleine Alster" vorgeriickt werden, daB die angrenzende StraBe Reesendam m auf 17 m verbreitert und ais Zweibahnstrafie benutzt werden konnte (Abb. 1). G leichzeitlg war nach den Beschliissen vom M ai und Ju n i 1930 das Erinnerungsm al am TreppenfuB nach Claus Hoffm anns prelsgekrOntem Entw urf ais eine aus dem Wasser aufragende Tafel auszufilhren.
Fiir die P lanungen und ihre Ausfuhrung waren u. a. folgende Gesichts- punkłe m afigebend:
1. H erstellung der M auer und Treppe am Reesendam m in ver- anderter Lage in den alten kiinstlerisch wlrksam en Renals- sanceformen un d m it den alten Baustoffen (guBeiserne G e lander, G ranitverblendung der Mauern, Sandsteln fiir Gesimse und Treppen); Ersatz nicht dazu passender Bauteile einer A_
spateren Bauperiode durch den alten Formen entsprechende A nlagen.
2. Einschrankung des Wasscrbeckens der „Kleinen Alster" durch die N euanlagen nur soweit wie fiir die Verbreiterung des Reesendam m es un b ed ing t nOtlg und fur den Schiffsverkehr durch Reesendam mbriicke und Schleuse ertraglich. Daher AnschluB der neuen Ufermauer an das Ostliche W iderlager der Reesendam m briicke un d Zuriicktreten des Ehrenm als und seiner G riin d u n g hinter die Schleusenmauer.
3. Wirtschaftlichste A usfuhrung; daher M itvcrw endung der alten A nlagen und Baustoffe und diagonale Verschiebung der Treppenanlage zwecks M itbenutzung der alten Treppen- g riindung.
A b b. I b . Lageplan: nach der U m gestaltung.
G riin d un g der neuen M auer gelagert. A uf beide iibertragt sie die Eigen- un d Verkehrslasten der verbreiterten StraBe. Die alte M auer war In ihren drei oberen M etern durch friiher hindurchgebrochene Postkabel geschwacht und w urde beim Bau durch Herausstem m en der wieder zu verw endenden G ranitverblendung weiter geschwacht. Daher wurde eine durchgehende 25 cm dicke Eisenbetonstiitzw and an die alte M auer an- gelehnt. Sie iibertragt den Erddruck auf 4,3 m vonelnander entfernte, geschlossene Eisenbetonzw eigelenkrahm en (unterer Riegel 0,30 X 0,60 cm m it zw ei A nkern von jc 4 cm Durchm.). D ie Riegel iibertragen den Erddruck weiter auf den Fundam entblock der solide fundlerten alten M auer. D ie G riin d u n g der neuen M auer hat hiernach lm wesentlichen nur senkrechte Lasten aufzunehm en; sie konnte verhaitnism afilg schwach durch Eisenbetonpfahle (34/34 cm in 2,87 m Abstand) nebst elserner Spund-
Schnitt C-D
Schnitt A - B
rrOSSBfSSIlS t _fibschhSw and
~~d. Kasemafo
'HO
1,30
‘) Verk.-T. v. 7. Februar 1930.
2) Baukunst und Stadtebau v. Januar 1932.
Huerschnilt der KasemaHensohle Langsschnitt der Kasemattensohh.
A bb. 2. K onstruktive A usb ild un g der neuen Ufermauer.
Ufermaueraus demJahre 1895
Schleusen- / rnnć
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r c A DIE BAUTECHNIK
0 0 4 L e o , In g e n ie u rte c h n is c h e s v o n U m g c s ta ltu n g e n in H a m b u r g Fochschritt f .d . ges. Bauingenieurwesen
SchhiH C-D
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al/er Kantstetn
33,00-
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A bb. 3.
Lageplan un d Ansicht der neuen Anlagen.
Maflstab 1 : 500.
Schnitt 0 -M Schlackenbelon 1:
A bb. 4a. D ie neue Treppenanlage auf der alten gegrundet.
-s.ov
A b b . 4 b . A ufrifl d e r n e u e n T re p p e n a n la g e u n d der S c h m a ls e ite des E h re n m a le s .
w and (Larssen l a ; gekupfert) g ebildet werden. Die durchgehenden Fufle der belderseitigen senkrechten Eisenbetonstiitzw ande sind so stark ausgebildet, dafl sie den waagerechten Schub auf die Anker der ge- schlossenen Zw eigelenkrahm en iibertragen kOnnen.
Zwischen diese Rahm en sind in je 1,43 m A bstand unten offene Z w eigelenkrahm en gespannt (Stiitzen un d Decken- trager 0,30 X 0,30 cm). D ie obere Plattendecke aus Eisenbeton zwischen den R ahm en ist 10 cm dick. Sic ist durch Asphaltpappe und Betonschicht isoliert.
In Abstanden von rd. 30 m sind in der rd. 100 m langen Ufer- u n d Kasem attenanlage D ehnungsfugen an
g eordnet; sie sind durch eine doppelte Lage Asphalt
pappe und G oudron ausgefiillt u n d auflen durch Biel verstemm t. Die alten G ranitsteine konnten samtlich zur V e rb len d un g der neuen M auer w ieder verw endet werden. Sie bedurften nur geringer Ausbesserungen und w urden nach dem Versetzen m it Sandstrahlgeblase gereinigt, wahrend die Sandsteingesim se nachscharriert w urden.
Ein an die Treppe anschlieflender Teil der Kase- matten ist m it einer Bronzetiir und Fenstern, sowie m it einem Betonfuflboden versehen. Er dient der A ufbew ahrung von Schneekarren, die friiher auf der Treppe aufgestellt w urden und Ihre W irk u n g stOrten.
B. D ie T r e p p e n a n l a g e (Abb. 3 u. 4).
D ie alte Treppenanlage war auf den Seitenm aucrn, drei Zw ischenm auern u n d dazwischengespannten ZiegelgewOlben gelagert. Die neue wasserseltig ver- schobene Treppenanlage ist wie die Reesendam m auer durch eine eiserne S pun d w an d un d Eisenbetonpfahle eingefaflt. Das neue untere Podest w ird durch eine Eisenbetonplatte zwischen a! ter und neuer Ufer- einfassung gebildet. D ie dariiberliegenden neuen Podeste un d Treppeniaufe stiitzen sich auf Eisenbeton- b a lk e n , die zwischen die erhOhten Zwischenwande und die neuen Seitenm auern gespannt sind.
Die neue Seitenm auer an der Schleusenbriicke ist auf den vorhandenen alten M auern gleichfalls durch Eisenbetonbalken abgestiitzt (I bis III in A bb. 3 u. 4).
Der Zwlschenraum zwischen alter un d neuer M auer ist durch Eisenbetonrahm en kasem attenartig tiberbriickt.
C. D a s E h r e n m a l (Abb. 3 bis 5).
D ie schmale (1,55 bis 1,1 m) G estalt der bis Fundam entoberkante rd. 22,10 m hohen und 3,60 bis 3,70 m breiten Tafel nach H offm anns E ntw urf stellt besondere konstruktive Anforderungen an den Ingenieur.
Bei dieser Form kOnnen im V erhaitnls zum schmalen Querschnltt des M ales erhebliche W inddriicke auftreten (bei 200 kg /m 2 rd. 15 t auf die Breitseite). D ann ent
steht die G efahr des K ippens der schmalen Tafel bei ungeniigender E inspannung im F u nd am e n t sowie von unzulassigen Z ugspannungen, Rissen und Zerstorungen im M ałe selbst; ais ein diesen Beanspruchungen ge- wachsener M o nolith war die Tafel weder wirtschaftlich noch tcchnisch ausfiihrbar. Es b lie b nichts anderes u b rig , ais zur Aufnahm e der W inddriicke un d der dadurch entstehenden Zugspannungen im M alinnern ein Stahlskelett anzuordnen und es tief un d fest im F u nd a
ment zu verankern.
D ic A u s b ild u n g des rd. 12 t schweren Stahlskeletts (St37), seine V erankerung im starken, durch Eisenspundw and umschlossenen Betonfundam ent sowie die O bertragung der Krafte (rd. 380 t Gesaintlast u n d rd. 15 t waage- rechtem Schub) auf 14 Stiick 1 : 13 geneigte Eisenbetonpfahle gehen aus A bb. 5 hervor.
Das Einram m en der Pfahle wurde durch den hier tief gelagerten Brandschutt erschwert und zum Teil nur durch V orkeilen m it einem zu- gespitzten Stahltrager ermOglicht, ein Verfahren, das sich friiher bereits beim N eubau der Ost- hafenbrucke bewahrte. D ie Eisenspundw and um das M alfun d am e n t wurde in der Alstersohle unter Wasser abgebrannt.
Besondere Sorgfalt war an zuw e n de n , um ein Durchfeuchten der Y e rb len d un g aus
Jahrgang 10 Heft 42
23. September 1932 L e o , Ingenieurtechnischeś von U m gestaltungen in H am burg
Schnitt C-D Trockenkanale poliertem M u sch eikalk, ein Aus-
b iiihen der Fugen und ein Sprengen von Steinen durch Trei- ben von Zement- oder Elsen- teilen zu verhindern, Erschei- nungen, die sich bei dem schlich- ten M ai besonders stórend be
merkbar machen w urden. Daher tj,os wurde zur U m h iillu n g des Stahl-
skeletts und A usfiillun g des Raumes zwischen den ruckseitig gespitzten Verblendsteinen Beton mit kalkarm em Liibecker Eisen- portlandzem ent verw endet und das Austrocknen des Betons durch Luftkanale (Abb. 5, Schnitt c—d) und Einlegen von mindestens 24stilndigen Pausen zwischen den Betonlerungen der sich folgenden Schichten beschleunigt.
D le Schm alseiten der doppel- seitigen Tafel w urden auf W unsch von Claus H offm ann m it je einer N ut ausgestattet, was dem Ehrenm al im V olksm unde die scherzhafte B ezeichnung „Spund- bohle" eintrug. D ie Verankerung der M uschelkalksteine unterein
ander und m it dem Beton ge
schah m it A nkern und D iibeln aus Bronze. Das Vergiefien der Steine wurde nach behelfm afiigem Kalfatern der Haarstofl- un d der Lagerfugen von inneren 2-cm-Ver- guBtrichtern aus bewirkt. Die aufiere V erfugung m it TraB- zementmOrtel wurde erst nach v5lligem Austrocknen der Steine hergestellt. D ie in ihrer Schicbt-
hóhe nach den Untersuchungen im Lieferbruch (von S chilling bei Kirchheim ) auf 1,265 m beschrankten M uschelkalksteine wurden nur lagerhaft verw endet. Infolge der sorgfaltigen A usw ahl der Steine im Bruch war keinerlel Ausschlufi erforderlich. Sow ohl beim Ein- arbelten der Inschrift auf der dem Rathausm arkt zugew andten Breit- seite wie bei der Ausfiihrung des B a r la c h s c h e n Reliefs auf der andern Breltseite ergaben sich keine stOrenden Fehlstellen.
B a u lic h e D is p o s itio n e n .
Dle in erster Linie bei den Bauten beteiligte Eisenbetonfirma G ustav S ch ib li A G hat durch geschickte Disposition und V erw endung von M aschinen die Ausfuhrungen schnell gefórdert. Ihre M afinahm en
Bmzediibel GlOmm, Sęinlg.
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G riin d un g und A usb ild un g Abb. 5.des Ehrenm ales.
Rammvorgang:
ajGeniistpfahle (von den Schute genammt) i) Eisenbetonpfahle
C! Larssenspundwand ijholzspundwand
A bb.
6
a. Bauvorgang bel Ausfiihrung der neuen Ufermauer.mischmaschine
j|Tflnehscheibe Wasserstand wahreno
des Rammens aesenkl auf t2J5„ Sr~
’Sandśchute'1 Kiesschute
Gerustpfahte (holz)- jjjj ^ [J pnov. Holzspundwand \^Eisenbetonpfahl
Larssenspundwand 1 Rammen von Spundwand und Pfahien. 2 Hlnterfullung und Versetzen der Oranltstelne.
3 Betonschuttung.
- + 3
A bb.6
b.i-Schleuse Lageplan der alten Anlage _____
(punktłert dle neuen Anlagen). / J < :zrrr
J
y f, --Ir:
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, aller Kantstein neuer * • R a th a u s m a rk t
A bb. 7. Flugaufnahm e der A nlagen am Reesendam m u n d des Rathausmarktes wahrend des Um baues.
A b b.
8
. Aufbau des Stahlgeriistes fur das Ehrenm al.566 L e o , Ingenleurtechnisches von Umgestaitungen in Hamburg DIE BAUTECHNIK Fachschrift f. d. ges. Baulngenleurwesen
Uber das Zusammenwirken von Nietung und Schweifiung unter Beriicksichtigung
der Verhaltnisse vorbelasteter und unter Vorlast durch Schweifiung verstarkter Nietanschliisse.
(V e rs u c h e des R e ic h s b a h n - Z e n tr a la m ts fiir Bau- u n d B e tr ie b s te c h n ik u n d des S ta a tlic h e n M a te r ia lp r iłfu n g s a m ts B e r lin - D a h le m .)
A iie Rechte vo rbehaiten. Von Dlrektor bei der Reichsbahn ®r.=Sng. O . K o m m e r e ll und S r . ^ n g . G . B ierett.
Diese fiir die Verst3rkung von aiteren Bauw erken durch Schweifiung wichtige Frage ist in den letzten Jahren G egenstand von Y e ro ffentlichungen1) un d eines lebhaften Meinungsaustausches gew esen, w obei einerseits hervorgehoben w urde, dafi eine rechnerische Beriicksichtigung der mit- tragenden W irkung der N ie tun g in grofierem Mafie auch nach der Ver- starkung am Platze ware, w ahrend anderseits auf die Unsicherhelt der Beteiligung der N ietung, dereń Grófie offenbar stark abhangig von den Form anderungsyerhaitnissen der N ie tun g gegeniiber dem Formanderungs- widerstande der Schw eifiung ist, hingew iesen w urde. Der G leitw iderstand einer N ietung, worunter hier nicht nur die Last, bei der die ersten grofieren G leitungen auftreten, verstanden sein soli, sondern allgem ein der innere W iderstand der V e rb in d un g bei Eintreten eines bestim m ten Form anderungsgrades, wechselt bei N ietverbindungen je nach der Her
stellung im allgem einen in recht weiten G renzen. Es ist anzunehm en, dafi der G leitw iderstand bei aiteren Bauw erkteilen infolge der Betriebs- beanspruchungen nicht m ehr m it dem bei Erstellung des Bauwerks mafi- gebenden iibereinstim m t. D ie bei Inbetriebnahm e zuerst eintretenden G leitun g en unter der Belastung kónnen zum grofieren Teil bleibend, zum geringeren Teil elastisch sein. Der Form anderungsw lderstand wird deshalb
') Vgl. u. a. Bautechn. 1931, Heft 6; Stahlbau 1931, Heft 3 (Biihler, Kayser, Bierett); ferner Stahlbau 1932, Heft 19 (Kayser).
einerseits durch die Betriebsbelastungen erhóht; die fiir die M itw lrkung der N ie tun g bei spaterer Verstarkung durch Schw eifiung mafigebenden Eigenschaften sind Infolgedessen verbessert. H aufig wechselnde Be- lastungen, Einw irkungen dynam ischer und Einfliisse chemischer A rt kónnen anderseits den G leitw iderstand blsw eilen stark und dauernd abm indern.
Fiir die M itw irku ng der N ietung nach der Verst3rkung ist der jew eilige Form anderungswlderstand der N ietung vor der Verstarkung ausschlag- gebend.
A uf V eranlassung des Reichsbahn-Zentralamts fiir Bau- und Betriebs
technik w urden vom M aterialpriifungsam t D ahlem in V e rb in d un g m it der Deutschen Reichsbahn-Gesellschaft einschlagige Versuche iiber die Zu- sam m enw irkung beider Verbindungselem ente durchgefiihrt, in denen durch A usfiihrung zweckmafilger M essungen eine B estim m ung des Anteils beider an der Kraftilbertragung erm óglicht wurde.
D ie U ntersuchung w urde an V e rb ind ung en einfacherer Art nach A bb. 1 ausgefiihrt. D abei wurde W ert darauf gelegt, die Versuchs- durchfiihrung m óglichst betriebllchen Verhaltnissen anzupassen. Der Ein- flufi einer im Betrlebe entstandenen hohen V orbelastung wurde durch statische Belastung von 12,3 t der genieteten V e rb ind ung en ersetzt.
Diese V orbelastung sollte etwa der Hóchstbeanspruchung von 0,8-1700
= 1360 kg/cm 2 der Niete auf Abscheren entsprechen, die erreicht wird, ehe man an eine Yerstarkung herantritt. D ie m óglicherweise den Gleit-
A b b. 10.
Versetzen eines Flaggenmastes.
Hiervon w urden rund 200 000 R M erspart. D avon sind fur Entschadigungen an G rundeigentiim er fiir H óhenanderungen rund 50 000 R M zuriickgestellt, wahrend 135 000 R M fiir die Tieferlegung der zu hoch liegenden Sohle der Reesendam m briicke beim Bau der U ntergrundbahn - Haltestelle unter der genannten Brucke verw endet werden.
D ie P lan u ng un d Ausfiihrung der Bauten wurde von den Herren Oberbaurat W u r m - R e i t h m a y e r , Bauraten R e i n e m a n n und T h ie le c k e sowie Dipl.-Ing. W i l l i g e r o d t durchgefiihrt.
beim Bau der M auer am Reesendam m sind aus A b b. 6 und der Flug- aufnahm e A b b. 7, die V erw endung eines Turm- drehkrans der Firm a O tto Kaiser (St. Ingbert, Saar) fiir das Aufstellen des Stahlskeletts un d das Versetzen der W erksteine aus A bb 8 u. 9. ersichtlich.
Auch bei der Um- gestaltung des Rathaus- marktes, besonders beim A b bau un d der Wieder- aufstellung des 1 2 1 schwe
ren, 5,54 m hohen Reiter- standbildes des Kaiser- W ilhe lm - D e n km als und bei der N euaufstellung der beiden 32 m langen un d je 6 ,5 1 schweren Flag- genm asten (Abb. l c u. d u n d 10) durch die Firm a M agens zeigte sich die zeit- un d geldsparende W irk u n g geschickter Ge- A bb. 9. Betonierung un d V erblendung riiste und Transportanla-
fiir das Ehrenm al. gen. Der schwere Flaggen- mast wurde durch eine Ram m e gefafit und aufgerichtet, wahrend sein unteres Ende auf iiber Rollen bew egten B ohlen in das yorbereitete neue B etonfundam ent glitt.
Kosten- u n d Z e fta u fw a n d .
D ie unm ittelbar nach B e w illig u n g der M ittel (Februar 1930) von M arz 1930 an in beschrankter Ausschreibung yergebenen um fangreichen Bauarbeiten an der K leinen Alster w urden im wesentllchen bereits E nde 1930 fertiggestellt. D ie H erstellung der Inschrift, des Barlachschen Reliefm odells und seine Obertragung nahm die Z eit bis A nfang A ugust 1931 in Anspruch.
Bei den Bauten waren u. a. die folgenden F irm en beteiligt: G ustav S chibli A G (Reesendam m auer, Treppe, E hrenm al), Eggers & Co. (Stahl- skelett), Reichert Gebr. (Liefern derW erksteine und Herstellung von Inschrift und Relief), H. Kock (A ufstellen un d V orhalten von geschlossenem Geriist fiir Bildhauer m it verschiebbaren Arbeltsbiihnen). Veranschlagt waren fiir:
R e e s e n d a m m a u e r ... 353 000 RM E h r e n m a l ... ... 275 000 , Umgestalteten R a ts m a r k t... 638 000 „ Versetztes K a iser- W ilhe lm - D en km al. . 108000 „ U m gestaltung des Jungfernstlegs . . . 921 500 » 2 295 500 RM.
Jahrgang 10 Heft 42
23. September 1932 K o m m e r e ll u. B ie r e t t , Ober das Zusammenwirken von Nietung und SchweiBung usw. 567
-63— -,
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in den Laschen w ie unter a) 18000
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€)- E ■ O ■0-s
-1 5 0 - -5 0 - -
100
- -60K _--- 1 3 0 0 — _
Werkstoff St 37.
GestoficneBleclie (Zugstabe 3 ,0 X 6 ,0 c m )<fs — 2100kg/cm2 d g — 3770 kg/cm2; ^2,5 — 45,2% . Laschcn (Zugstiibe 1,5 X 4,5 cm) d$ = 2440 kg/cm2
<lft — 3830 kg/cm2; iJ5 = 29,8%- KlellOcher — 0 17 mm.
Durchmesser der ungeschlageuen Niete = 0 16 mm.
NieUjuerschnitt 4 X 2,27 — 9,1 cm2.
Kehlnohtflilche ~ 4 X 0,7 X 6,1 — 17,1 cm2.
Stab: (=2 80-30
F = 8 ,0 - 3 ,0 = 2 4 ,0 cm2, F n = 24 - 3,0 ■ 1,7 = 18,9 cm2.
Laschen: 2 cm 60* 15
F = 2 - 6 ,0 - 1 , 5 = 1 8 ,0 cm2, F n = 18 - 2 • 1,5 • 1,7 = 12,9 cm2.
~ i - 1 r , - i ' ' i ' / , / / - ) 7 -100-
— @ ®
— @@
@ ® - 5 0 -
Messung©*®-Verschiebungsmessungen
" T)-Dehnungsmessungen
A bb. I.
Probestiick und M eBstellenanordnung.
widcrstand wahrend langerer Betriebszeit zerriittenden Einflusse kónnen freiiich in solchen Versuchen kaum nachgeahm t werden, es sei denn, man verw endet fiir diese Versuche ausgebaute Teile m it geringem Gleit- widerstand.
Ais wichtigster Versuch wurde die unter einer Vorlast zusatzlich geschweifite N ietverbindung angesehen, w eil eine VerstarkungsschweiBung an einem N ietbauw erk erst dann wesentliche Vorteile bietet, wenn das Briickeneigengewicht w ahrend der Verst3rkungsarbeiten nicht ausgeschaltet zu werden braucht. Zw ei der Verblndungen wurden deshalb nach Vor- belastung der genieteten Kórper bis zu betriebsmaBigen Belastungen von 12,31 und Entlastung bis zur Eigengewichtslast von 6 t (oder r = 660kg/cm 2) unter dieser Last geschweiBt. D ie Versuchstabe nach A bb. 1 wurden wie folgt berechnet:
angenom m ene Stabkraft infolge Briickeneigengewichts S „ — + 6,00 t, angenom m ene Stabkraft infolge Verkehrslast
einschl. S t o B z u s c h l a g ...
5 =
T S„ + 12,00 t + 18,00 t.
+ T Sp D ie Spannungen betragen unter dieser Gesamtkraft von 18 t:
im durch Niete 0 17 geschwachten Stab = 8 0 - 3 0
, / = T 8° , 9 0 = 9 5 2 k g / c m 2 ’
in den durch Niete 0 17 geschwachten Laschen 2 = 60-15 18000
12,9 1395 kg/cm 2, entsprechend dml — 1400 kg/cm 2 fiir St 37.
In den beiden zw eischnittigen Nieten 0 17 auf Abscheren
r = 4 ; r ^ = 1978 kg/cm2-
r zul = 0,8 ■ 1400 = 1120 kg/cm 2.
Die N ietverbindung muB also , um gleiche Festigkeit m it den Laschen zu haben, verstarkt werden.
Rechnerisch ergeben sich folgende Spannungen, w enn nach D IN 41002) a) die gesamte Verkehrslast in H óhe von 12,0 t der SchweiBung zu-
gewiesen wird.
Fiir die K ehlnahte der Laschenanschliisse von je 7 m m Dicke und 61 m m Lange
12 000 12 000 _ n o , , , f = 4 . 6 , 1 . 0 , 7 = ~ T 7 ,o r kg,cl* ’ , , „ = 0 ,5 .1 4 0 0 = 7 0 0 kg/cm*.
D ie Niete haben nur Eigengewichtslast aufzunehm en:
6000 Cr n , , n r = -g— == 659 kg/cm 2, Tzul = 0,8 ■ 1400 = 1120 kg/cm 2.
Nach dieser Rechnung haben Laschen und SchweiBe gleiche Festig
keit (zuiassige Spannungen), w ahrend die Niete nicht ausgenutzt werden.
b) Nach einer zwelten zulassigen Berechnungsart w ird den Nieten auBer Eigengewichtslast noch 1/ 3 der Verkehrslast und der SchweiBung 2/3 der Verkehrslast zugewiesen.
D ie rechnerlschen Spannungen werden beim gleichen Versuchs- stab jetzt:
2) Vorschriften fur geschwelBte Stahlbauten 1931. Heftausgabe, Berlin 1931. W ilh . Ernst & Sohn; hierzu erschien K o m m e r e l l , Er- iSuterungen zu den Vorschriften fiir geschweifite Stahlbauten m it Bei
spielen. 3. A ufl. Berlin 1931. W ilh. Ernst & Sohn.
in den Nieten
r = - /••;
6000 + ~ • 12,9
12000
= 0,!
in der SchweiBung
2 ę
3 " p S » e = ...p ...
9,1
; • 1400
• 12000
17,08
1395 kg/cm 2,
= 1400 kg/cm 2,
1100 kg/cm 2, 1120 kg/cm 2,
= 468 kg/cm 2, P z u l ... ... = 7 0 0 kg/cm 2.
Nach dieser Rechnung haben Laschen und Niete gleiche Festigkeit (zuiassige Spannungen), w ahrend die SchweiBung nicht ausgenutzt wird.
c) Beriicksichtigt man in der Berechnung die fiir geschweifite Brucken vorgeschriebene Form el S = m a x S + y ( m a x S — m in 5), die einen Vergrófierungsfaktor bedeutet, der sich bei den Versuchen nicht darstellen iafit, so w ird aus
max tp Sp = 2 -12 000 = 8000 kg und m in y S;I — 0 kg,
5 = 8000 + y (8000 — 0) = 12 000 kg,
und es ergibt sich die rechnerische S pan nu n g in den SchwelB- nahten z u . to n n n
p=§ w =702 kg/cm2’
P z u l =
700
k g/c m 2.Nach dieser Rechnung hatten Laschen, Niete und SchweiBung gleiche Festigkeit, da sich bei den ersteren beiden nichts gegen die Berechnung unter b) andert.
Untersucht w urden:
1. zwei reine N ietverbindungen, davon eine statisch un d eine im Dauerversuch (Versuch Nr. 1 u. 6),
2. eine reine SchweiBverbindung, bel der zur E rm óglichung einer gem einsam en A usw ertung m it den anderen die gestofienen Bleche und die Laschen gebohrt waren, statisch (Versuch Nr. 5),
3. eine N ietverbindung, die bis 12,3 t belastet, auf 0 entlastet, dann geschweiBt und ais K o m b inatio n statisch bis zum Bruch gepriift wurde (Versuch Nr. 3),
4. zwei N ietverbindungen, die wie unter 3. behandelt, aber nach der V orbelastung nur auf 6 t entlastet un d hierbei geschweiBt w urden, von diesen eine statisch und die zweite im Dauerversuch (Versuch Nr. 2 u. 4).
Fiir die statischen Versuche stand eine Zer- reifimaschine m it waage- rechter Kraftachse zur Ver- fiigung. Da eine Schwei
Bung der unter Vorlast zu schweiBenden Proben in dieser Maschine aus Raum griinden fiir die SchweiBung sehr un- giinstig gewesen ware — z. T. hatten Oberkopf- sch welBungen unterschwie- rigen Verhaitnissen aus- gefiihrt werden miissen
— wurden samtliche Pro
ben in einem besonderen R ahm en lotrecht hangend vorbeiastet und dann ge- schwelfit (Abb. 2). Nach Erkalten der N ahte w ur
den die V erbindungen in der waagerechten Ma- schine untersucht. Die
unter Vorlast geschweifite V erbindung mufite hierfiir voll entlastet werden.
Bei dieser Entlastung wird die Schweifie, selbst wenn man sie ais voIl- kom m en starr ansieht, m it einer der Betriebsspannung entgegengesetzten Spannung in der K ehlnaht von etwa 350 kg/cm 2, in W irklichkeit wegen des elastischen Verhaltens der SchweiBe jedoch noch wesentlich geringer beansprucht. D ie U m spannung aus dem Belastungsrahm en in die ZerreiB- maschine konnte deshalb unbedenklich vorgenom m en werden.
Die Schw eiBung w urde ausgefiihrt durch einen Lehrschwelfier der Deulschen Reichsbahn-Gesellschaft m it einem G leichstrom aggregat der A E G m it 20 V u n d 140 A. V erw endet w urden b lan k ę Schweifidrahte der
A bb. 2. Y orbelastungsrahm en.
568 DIE BAUTECHNIK
K o m m e r e ll u. B ie r e t t , Ober das Zusammenwirken von Nietung und SchweiBung usw. Fachschrlft f. d. ges. Bauingcnieurwcsen-
G utehoffnungshutte fiir Baustahl St 37 nach den Bedingungen der Deutschen Reichsbahn-Gesellschaft. D ie SchweiBung in dem R ahm en geschah derart, daB zuerst alle vier oberen un d dann die unteren Nahte geschweiBt w urden in der Relhenfolge, daB zuerst eine N aht einer Lasche, dann dle dlagonal gelegene der anderen Lasche, darauf die zweite N aht dieser Lasche und zuletzt dic zweite N aht der zuerst geschweiBten Lasche fertiggestellt w urde. Bei der unter Belastung zu schweiBenden V e rb in d un g wurde dle Last in der V e rb in d un g w ahrend des SchweiBens und w ahrend der A b k iih lu n g bis zw ei Stunden nach dem SchwelBen gleichbleibend auf 6 t gehalten.
Z u m Nachweise der TemperaturerhOhung in den Nieten b eim SchweiBen der nur 30 m m von der N ietriBlinle entfernten K ehlnahte w urden an einem der Probestabe T em peraturm essungen m it Therm oelem enten des Reichs- bahn-Zentralamts fur Bau- u n d Betriebstechnik und des Staatllchen Materlal- prfifungsamts vorgenom m en. D ie Hóchsttem peraturen ln zw ei ais Mefi- stellen angebohrten N ieten betrugen etwa 200 ° C. Eine Schadigung oder ein Lockern der Nieten ist hierbei entgegen ófter geauBerten Be- denken nicht zu befurchten und mefitechnisch auch nicht festgestellt worden.
'Mittelwerte aus MeBstelle
©•=■ © und © + © .(genieteł)
W t ) 109,5/
'Mittelwerte aus MeBstelle
0 20 10 60 80 100 120 110 160 180 200 220 210 260 lierschiebung in Vi600mm
A bb. 4. Yerschiebungen in der N letv erblndung, Versuch Nr. 1, Versuch Nr. 1 j Yersuch Nr. 2 und 1 I Versuch Nr. 3
_______ (nach l/orbelastung m. 12,3 tjn . Vorbelastg. w. 12Jt und Entlastung auf 6 t; u. Entlastung auf ot,
bei 61 geschwe/Bt.} ^ bei 01 geschweiBt)
(geschweiBt bei 6t®) l/ersuch Nr. 1+3 staiische Hersuche f
i Nr.1 Dauerzugversuch jj
10 20 30 O W O 10 20
0 10 20 30 10
lierschiebung <f in Vl600mm
A b b. 3. V erschiebungen in den N ietverbindungen bei der Y orbelastung vor der Yerstarkung.
Verschiebung in Vi600mm
A bb. 5. V erschlebungen in der genieteten
u n d bei 6 t B elastung geschweiBten Y e rb in d u n g , Yersuch Nr. 2, Zur B estim m ung der Kraftvertellung auf die AnschluBelem ente wurden
ln den statlschen Versuchen die V erschiebungen der Laschen in allen vier Nietrlssen gegen die gestoBenen Bleche an 16 MeBstellen un d dle Spannungsverteilung in den gestoBenen Blechen aufierhalb der Laschen, jedoch so dicht wie mOglich an diesen, gemessen. V ier an den Stlrn- kanten angeordnete V erschiebungsm essungen und zw ei Apparate zur M essung der V ergrófierung der StoBfuge wurden nur ausgefiihrt, um beim SchweiBen (wobei die anderen Verschlebungsmesser abgenom m en werden mufiten) Aufschliisse iiber etwaige grófiere eintretende yerschie
bungen zu g ew innen. D ie hierbei festgestellten, sehr geringen Ausschlage an den Apparaten sind wahrscheinlich eher auf W arm ebeeinflussung der Apparate ais auf tatsachllche V erschiebungen zurtickzufiihren, die aber auch wegen der G rófienordnung fiir die Verwertung der anderen Ergeb
nisse belanglos waren, so dafi auf W iedergabe verzlchtet werden kann.
D ie nur versuchsweise ausgefiihrten Dehnungsm essungen erwiesen sich fiir die Berechnung der Kraftanteile nicht geeignet, da bei der ge
nieteten un d den kom blnierten V erblndungen trotzV ornahm e der M essungen in der kleinstm óglichen Entfernung von nur 4 d vom aufieren Nietloch bei 20 m m Mefiiange dle S pannungsverteilung uber dle Breite hier schon sehr gleichm afiig war. Deshalb ist auch eine schatzungsweise Berechnung der Kraftverteilung durch Verglelch der S pannungsvertellung der drei ver- schiedenen Verblndungsarten wegen der geringen Unterschiede nicht m óglich. M an w ird deshalb die Lósung dieser A ufgabe hauptsachlich durch Verschiebungsm essungen versuchen miissen.
(geschweiBt bei Ot®)
lierschiebung in Vmomm Bel B estim m ung des elastischen V erschiebungszustandes fiir ein Niet-
b ild , der sich nach einer Belastung einstellt un d V ornahm e irgendeiner konstruktiven Anderung, die dle W irk u n g der Niete teilweise ersetzt, lafit sich bei neuerlicher B estim m ung des Verschiebungszustandes der jetzt auf dle N ietung entfallende Kraftanteil aus dem vordem gew onnenen Verschiebungsschaubild annahernd berechnen. Bel grOfieren und vor allem senkrecht zur Kraftachse breiteren N ietbildern erfordert dies zwar zahl- reiche un d um standliche M essungen; bei den fiir die K larung der be- handelten Frage geniigenden N ietbildern kleineren Ausmafies ist die Aus- fiihrung einiger V erschiebungsm essungen an den K anten in den Nietrlssen ausrelchend. Die A ufnahm e des Verschiebungszustandes der Nietverbin- dungen bis zu betriebsm afiigen V orbelastungen, vor allem des fiir mehr- m alige Belastungen m afigebenden elastischen Verschiebungszustandes, gestattet nach der Verst3rkung die B estim m ung des Kraftanteils der N ie tun g aus dem neu festzustellenden Form anderungsyerlauf, solange die
A bb. 6. Verschiebungen in der genieteten und geschweiBten V erbindung, Versuch Nr. 3.
V erschiebungen nicht gróBer werden, ais vor der Verst3rkung gemessen w urde. U m auch dariiber hinaus AufschluB iiber die Kraftverteilung zu gew innen, w ird zw eckm afiig fiir eine unter den gleichen Bedingungen gefertigte N ietverbindung der Form anderungsyerlauf bis zum Bruch be
stim m t. A b b. 3 zeigt die V erschiebungen der N ietverblndungen v o r der Verstarkung. D ie Kurven sind gezeichnet ais M ittel der Ergebnisse der 16 Verschiebungsm essungen ln den Nietrlssen. H ierzu ist zu be- m erken, dafi dle M ittlu n g aus den acht entsprechenden Messungen der aufieren Nieten und den acht M essungen fiir dle inneren Niete gesondert ohne weiteres berechtigt ist. D ie w eitergehende Z usam m enfassung der 16 Messungen zu einer m ittleren Verschiebungslinie fiir jede Probe ge
schieht zw eckm afiig zur Yereinfachung, da es sich ja darum handelt, den
Jahrgang 10 Heft 42
23. September 1932 K o m m e r e ll u. B ie r e t t , Uber das Zusammenwirken von Nietung und Schweifiung usw. 569
(geschweiBt®)
A b b. 8. M ittlere Verschiebungen in den Verbindungen nach Y orbelastung m it 12,3 t, Yersuch Nr. 1, 2, 3 u. 5.
Z ahlen tafel 1. F orm anderungsw iderstand und K raftverteilung fiir die ohne Last geschweifite Probe.
Mefiwerte Rechnungswerte
fcjD
i- 3 1 2 3 4 5 6
O o
.r->
r->
Form anderungswlderstande in t Verhaitnls*-* tn
<L>
>
Pn Ps Pk P's
=■Pk - Pn P'k Pn + P s
p " .100 Pk
in 1/lcooI11,n
genietet,
Versuch Nr. 1 geschweiBt, Versuch Nr. 5
genietet und geschweiBt, Versucli Nr. 3
- ~ %
2 3 ,0 1.6 6,0 3 ,0 4 ,6 6 5
4 6,0 3 ,1 10,2 4 ,2 9 ,1 66
6 7 ,8 4 ,3 1 3 ,2 5 ,4 12,1 6 5
8 9 ,5 5 ,2 1 4 ,8 ■ 5 ,3 1 4 ,7 6 5
10 11,1 6,1 1 6 ,4 5 ,3 1 7 ,2 6 5
12 12,8 6 ,9 1 8 ,0 5 ,2 1 9 ,7 6 5
1 4 12,8 7 ,7 1 9 ,1 6 ,3 2 0 ,5 6 3
1 6 12,8 8 ,4 20,0 7 ,2 21,2 61
1 8 12,8 9 ,2 21,1 8 ,3 22,0 5 8
20 12,8 10,0 2 2 ,4 9 ,6 22,8 5 6
2 4 12,8 1 1 ,3 2 4 ,0 11,2 2 4 ,1 5 3
2 8 12,8 1 2 ,5 2 5 ,6 12,8 2 5 ,3 5 1
3 2 12,S 1 3 ,8 2 6 ,6 1 3 ,8 2 6 ,6 4 8
3 6 12,8 1 5 ,0 2 7 ,5 1 4 ,7 2 7 ,8 4 6
4 0 12,8 1 5 ,9 2 8 ,6 1 5 ,8 2 8 ,7 4 5
5 0 12,8 18,1 3 0 ,4 1 7 ,6 3 0 ,9 41
6 0 12,8 22,0 3 4 ,8 3 7
7 0 12,8 2 5 ,2 3 8 ,0 3 4
8 0 12,8 2 8 ,0 4 0 ,8 3 1
9 0 1 3 ,0 2 9 ,8 4 2 ,8 3 0
9 5 1 4 ,6 3 0 ,0 4 4 , 6
(4 5 ,1 ) 3 3
100 1 4 ,6 ( 3 0 ,5 ) (3 2 )
Krattanteil der gesam ten N ietung, nicht der einzelnen Nlete, zu verfolgen.
Im allgem einen war die Verschiebung an den inneren N leten etwas grófier (Abb. 4, 5 u. 6), die auf diese Niete entfallende Kraft entsprechend der A usb ild un g der V e rbindung etwas grófier ais bei den aufieren Nieten.
GróBere Unterschiede w urden nur im Versuch Nr. 1 festgestelit.
Es war beabsichtigt, durch Herstellung der Niete von H an d bei gleicher Erwarm ung des Setz- und Schliefikopfes, m it Anstrich der Beriihrungs- fiachen m it B leim ennige nafi auf nafl, fiir den G leitw iderstand die fiir alfere Briicken m afigebenden Verhaltnisse zu schaffen. D ie in sehr groBem Mafistabe dargestellten V erschiebungslinien in A bb. 3 sind dagegen kenn- zelchnend fur sehr gleitfeste V erbindungen, wie m an sie in alteren Bau
werken ais Regel nicht im m er annehm en kann. Keine der drei Ver- bindungen zeigt bis zur Vorbelastung von 12,3 t = 1352 kg/cm 2 Scher- beanspruchung der Niete ein nennenswertes G lelten. Bel der ais Niet- verbindung bis zum Bruch gepruften V erbindung im Versuch Nr. 1 setzten erst bei 12,8 t ( r « 1410 kg/cm 2) plótzlich grófiere G leitun g en ein, A b b. 4.
M an w ird deshalb durch diesen U m stand im A nfange zu einer gunstigen M itw lrk un g der N ie tun g kom m en, die die Verhaltnisse in der Praxis im allgem einen iibertrifft. M it Einsetzen der G leitun g werden die Unter
schiede in der M itw irk u n g fur die hier gefundenen sehr gunstigen Ver- haitnlsse gegenuber ungiinstigeren Form anderungsverhaltnissen im m er kleiner. D ie spater angegebenen Z ahle.i fiir die Kraftverteilung auf beide Elemente fiir grófiere Belastungen werden deshalb haufig auch fiir un- giinstigere Form anderungsverhaitnisse annahernd zutreffen, w enn auch in diesem Bereich im allgem einen m it etwas geringerer M itw irkung der N ietung ais hier gefunden zu rechnen sein wird.
100 120 110 160 180 200 220 in Visoomm
A bb. 7. Verschiebungen in der geschweiBten V erbindung, Yersuch Nr. 5.
A bb. 4, 5, 6 u, 7 zeigen die Verschiebungen der vier V erbindungen, getrennt nach den Verscblebungen in den auBeren (Messung 1 bis 4 und
11 bis 14) und In den inneren (M essung 5 bis 8 un d 15 bis 18) Nietrlssen.
Der erste Teil der Kurven in Abb. 5 u. 6 bis 1 2 ,31 gibt die Form anderungen der nur gejiieteten Kórper an, die nach Entlastung auf 6 bzw . 0 t ge- schwelfit w urden. In A b b. 8 sind die mittleren Verschiebungen aus den 16 M essungen zusam m engestelit. In dieser A b b ild u n g Ist zur Erleichterung
6012
110 Mittlere Verschiebung <f in Vi
600
mmA bb; 9. Form andem ngsw lderstand und Kraftverteilung fiir die ohne Last geschweifite Probe.
Zur Errechnung der Kraftvertel!ung in der kom binierten, nach Y o r
belastung, jedoch ohne Last geschweifiten Probe sind in Zahlentafel 1 und A b b. 9 fiir die Kórper der Versuche Nr. 1 genietet, 3 kom biniert und 5 geschweiBt fiir bestim m te Verschiebungsgrade die aus A bb. 8 ent- nom m enen zugehórlgen Lasten eingetragen, die zum besseren Verstandnis ais Form anderungsw iderstand bei den in der ersten Spalte angegebenen Verschiebungen aufgefafit werden kónnen. F iir die nur geschweifite Probe mufite sinngem afi die V erschiebungslinie ohne V orbelastung verw endet werden, da auch die SchweiBung in der K o m b ln ation noch keine Y o r
belastung erfahren hat. M an erhalt fiir die drei V erbindungsarten die Form anderungsw lderstande P n, P s und P k . In Spalte un d Kurve 5 ist der Form anderungsw iderstand P ’k einer ideellen kom binierten V erbindung aus P n und P s errechnet. Die W erte P'k sind fiir kleine Form anderungen etwas k le in e r, dann etwas grófier ais die Mefiwerte P k , beide W erte stim m en bei grófleren Form anderungen sehr g ut uberein. D ie Be- r e c h t i g u n g , a u s d e n g e m e s s e n e n F o r m a n d e r u n g s w i d e r s t a n d e n d e r N i e t u n g u n d d e r S c h w e i f i u n g b e l e in f a c h e r e n V e r h a l t n i s s e n d e n F o r m a n d e r u n g s w i d e r s t a n d e in e r e n t s p r e c h e n d e n K o m b l n a t i o n z u b e r e c h n e n , d ii r f t e d u r c h d ie a l l g e m e i n g u t e O b e r - des Vergleiches fiir samtliche Kórper der nach V orbelastung auf 12,3 t und Entlastung erreichte Zustand ais Ausgangszustand gew ahlt, die bis dahin erreichten bleibenden Form anderungen sind in der D arstellung nicht m ehr enthalten.
100
80
570 K o m m e r e ll u. B ie r e t t , Uber das Zusammenwirken von Nietung und Schweifiung usw. Pachscium t. a. gc*. Bauincenicurwesen
e i n s t i m m u n g e r w ie s e n s e in . D ie sich ergebenden Unterschiede im Bereich kleiner Form anderungen sind vor allem aus Unterschieden ln den Form anderungsverhaitnissen der zugrunde gelegten N ietverbindung (Ver- such Nr. 1) und der N ietung in der K om b inatio n zu erklSren. D aher er
geben sich auch bei Berechnung eines ideellen W ertes P's aus un d P A (Spalte un d Kurve 4) in diesem Bereich U nregelm aBigkeiten, die unwahr- scheinlich sind, so daB sich fur die Berechnung der Kraftverteilung die Verw endung der Werte P'k em pfiehlt, die die V erhaitnisse einer K o m b i
nation wiedergeben, die m an bei Verstarkung des KOrpers des Versuches Nr. 1 erhalten wiirde. (Man kónnte etwa auch eine Kurve P'n aus P k und P s errechnen. Da aber bel derartigen Betrachtungen die Form- anderungsverhaitnisse der N !etverbindung im m er ausschlaggebend sind, sollte auch hier von den gemessenen W erten P n ausgegangen werden).
Z ahlentafel 2. F o rm ande rungsw ld erstand und K raftverteilung ftir die bei 6 t B elastung geschweiBte Probe.
« 5V- 3
CU
2 u
00 V—*
<0
>
in
1 Arno m m
MeBwerte Rechnungswerte
Form anderungsw iderstande in t Yerhaltnis
genłetet, Versuch
N r. 1 ge
schw eifit, genłetet u n d ge- Versuch schw elflt,
N r. 5 1 Vereuch Nr. 2
= Pk = p„ + p.
" • 1 0 0 1 0 0 P * - 6 t
12 t ab groBer werdenden Unterschiede zwischen den Werten P k und P'k miissen w ieder auf Unterschiede in den N ietverbindungen der der Be
rechnung zugrunde gelegten reinen N ietung un d der N ietung der K o m b i
nation, viellelcht auch auf eine innere Verspannung, die bel Schweifien unter Vorlast m óglicherweise eintritt, zuriickgefiihrt werden. Bei Ver- w e ndung der W erte P'k fiir die Berechnung der Kraftverteilung beziehen sich die Ergebnisse auf eine K om bination, in der die N ietung den im Versuch Nr. 1 gem essenen Form anderungsw lderstand hat.
D ie Spalten un d Kurven der Zahlentafeln 1 u. 2 und der A bb. 9 u. 10 geben fiir die yerschiedenen Form anderungsgrade die Kraftverteilung w ieder. Spalte un d Kurve 7 der Zahlentafel 2 u n d A bb. 10 gibt die Ver- teilung der Zusatzkraft zur Last, bei der geschweiBt w urde, also der Ver- kehrslast, auf N ie tun g und Schweifiung b e i Schweifiung unter Vorlast wieder.
Fiir die unbelastet geschweiBte V e rb ińd un g (Zahlentafel 1) ergibt sich b i s P ^ « 2 9 t die B eteiligung der N ietung sehr hoch zu 6 5 % , um dann m it steigender Last bis auf 3 0 °/0 abzufallen. Der nach beendetem G leiten der N ie tun g wieder ansteigende Form anderungsw iderstand bew irkt bei gróBeren Lasten w ieder eine geringe Z un a hm e der K raftaufnahm e durch die N ietung.
Fiir die bei 6 t geschweiBte Probe failt der Lastanteil der N ietung von 1 0 0 % zuerst sehr stark, dann allm ahllcher auf etwa 3 0 % at>- W ichtiger ist der Kraftanteil der N ietung an der Zusatzlast zur Last, bei der ge- schwelBt w urde, also der Kraftanteil an der Verkehrslast. Er betragt hier zuerst etwa 5 3 % , failt bei 20 t G esam tbelastung auf etwa 4 8 % ab und betragt schiiefilich nur noch 2 0 % . An der O bertragung der Zusatzlast n im m t die N ietung also in geringerem Mafie ais vordem, im Verhaitnis zur G esam tlast naturgemafi zuerst w esentlich starker teil, wahrend sich fQr die V erteilung der G esam tlast bei grófieren Lasten und V erschiebungen keine w esentlichen Unterschiede zwischen beiden Ausfiihrungsarten ergeben.
Die statischen Bruchlasten ergeben sich aus Zahlentafel 3.
Z ahlentafel 3. Bruchlasten und Brucherscheinungen.
A usfiihrung der Yerbindungen
Bruch- erscheinung
Bruch- last
kK
S pannung in den Laschen im geschwachten
Q uerschnltt beim Bruch Nieten
beim Bruch
B
ku/cm
kg/cm2B
0
Mittlere Verschiebung i in Vl600,mm
A bb. 10. Form anderungsw iderstand und Kraftverteilung fiir die bei 6 t Belastung geschweifite Probe.
In Zahlentafel 2 und A bb. 10 ist dieselbe Berechnung fiir die unter Vorlast geschweifite V e rb in d un g durchgefiihrt. H ierin ist entsprechend der V ornahm e der Verstarkung das V erschiebungsbild des Versuches Nr. 1 (reine N ietung) nach der V orbelastung auf 12,3 t, dieses M ai ausgehend von dem fur die Schw eifiung m afigebenden Ausgangszustande von 6 t verw endet, wahrend fiir die erst von dieser Last an w irksam e Schweifiung das V erschiebungsbild der nur geschweiBten V erbindung, Versuch Nr. 5, ohne vorangegangene Belastung verw endet werden muBte. D ie hier von
genłetet
genietet und bei 6 t geschweifit
genietet und bei 0 t geschweifit
geschweifit
Abscheren der Niete
Eine Lasche durch inneres
Nietloch gerissen
28 000
50 300
51000
50 100 3080
3900
3950
3880
Die Dauerversuche w urden ausgefiihrt auf einer Dauerzugwechsel- maschine der F irm a M ohr & Federhaff, M annheim , die statische B elastungen bis 50 t und Zugw echselbelastungen bis 35 t zwischen beliebig einstell- barer unterer und oberer Lastgrenze gestattet bei einer Schw lngungszahl
100
80 16
60 12
10
20
Abb. I I . Dauerzugwechselmaschine.
6,0 100 —
9,3 83 52
12,3 75 51
15,1 72 53
17,6 70 55
18,9 68 53
19,7 65 50
20,5 62 47
21,2 60 45
22,0 58 42
22,8 56 40
24,1 53 38
25,3 51 35
26,6 48 33
27,8 46 31
28,7 44 30
30,9 41 27
34,8 37 24
38,0 34 21
40,8 31 20
44,7 33 22
(45,1) (32) (22)
1,6
0 3.1 4.3 5.2 6,1 6,9 7,7 8.4 9.2 10,0 11,3 12,5 13.8 15.0 15.9 18.1 22,0 25,2 28,0 30,1 (30,5)! 6,0 7,7 9,2 10,8 12,4 12,8 I -12,8 12,8 12,8 j 12,8 : 12,8 12,8 : 12,8 12,8 12,8 12,8 12,8 12,8 12,8 12,8 14,6
Jahrgang 10 Heft 42
23. September 1932 K o m m e r e ll u. B le r e t t , Ober das Zusammenwlrken von Nietung und SchweiBung usw. 571
bis zu 380/min. D ie statische Belastung ge
schieht durch O ldruck, die Lastam plitude wird mechanisch durch ein Schwinghebelsystem er- zeugt. D er hydraulische A rbeitszylinder w irkt im Dauerversuch ais MeB- dose, von der aus iiber zw ei Kontaktm anom eter die vordem eingestellte untere und obere Last- grenze gleichgebalten werden. A bb. 11 zeigt einen Teil der Maschine m it der mittels Klemm- backen eingespannten kom blnierten Verbin- dung. M it Riicksicht auf die vorhandenen Ein- spannteile w urden die dicken Bleche In der E in spannung geschwacht, wie aus der A b b ild u n g ersichtlich.
Die untere Lastgrenze betrug entsprechend d e r . Elgengew ichtslast P u — 6 t, die Lastwechselzahi wurde zu 1 7 0 b isl8 0 /m in gew ahlt. Da nur noch
eine N ietverblndung und eine kom binierte V erbindung zur Verfiigung standen, w urde die N ietverbindung (Versuch Nr. 6) nacheinander zwischen 6 und 14 t, 6 un d 18 t und 6 und 2 0 1 belastet, die kom binierte V erbindung (Versuch Nr. 4) zwischen 6 und 1 4 1, 6 und 1 8 1, 6 und 2 4 1 u n d 6 und 3 0 1.
Gemessen wurde die blelbende Verschlebung iiber den StoB gegeniiber dem A usgangszustande von 6 t je w ellig nach einer gróBeren Zahl von W echselbelastungen mittels MeBuhren, dereń MeBstifte jedoch wahrend der W echselbelastungen entfernt werden muBten, so daB also nur die blelbenden D eh nungen gemessen wurden. Dle Ergebnisse dieser Messungen zeigt Abb. 12. O ber P 0 = 18 t wurdo auf Messungen verzichtet. Die Zahl der aufgebrachten Lastwechsel fiir verschiedene obere Lastgrenzen geht aus der Zahlentafel 4 hervor.
Z ahlentafel 4.
Belastung und Lastw echselzahi im Dauerzugversuch.
Z ah le n ta fe l 5. B eanspruchung der Niete und Laschen im Dauerversuch m it einer N ietv erb in dung (Yersuch Nr. 6).
O
. 4
g N (Lasiwechs
‘ente Verbindm elzahl) g, Versuch Nnf
§r P0~ 18 Ł
sa'4 e P0-11t . s?- §r
10 10z 103
10
* 106 10s 101A bb. 12. Blelbende D ehnungen des Stofies gegeniiber dem Anfangszustande von P u = 6 t
nach Dauerzugwechselbelastung.
Belastung Z ahl der Lastwechsel N in 106
P u P o N ietverbindung, Kom binierte V erbindung,
In t In t Versuch Nr. 6 Versuch Nr. 4
14 2,2 2,2
18 1,0 1,0
20 0,833 —
6 Bruch der Y e rb ind ung
24 2,26
30 0,658
Bruch in der Einspannung D ie Beanspruchungen der Niete, Nahte und der Laschen fur die ver- schiedenen oberen Lastgrenzen zeigen die Zahlentafeln 5 und 6. In der letzteren Ist die Kraftverteilung auf dle Niete und Nahte der kom binlerten V erbindung aus der durch die statischen Versuche ermittelten Kraft- yerteilung (Zahlentafel 2 und A bb. 10) errechnet.
Belastung P
p oY
146
18 20
Scherbeanspruchung der Niete r s kg/cm 2
Gesamt- s p a n n u n g
S pannungs- a m p titu d e
660 1540 1980 2200
880 1320 1540
Beanspruchung des geschwachten Laschenquerschnltts
a kg/cm 2
Gesamt- Spannungs-
s p a n n u n g a m p litu d ę
470
_
1080 610
1400 930
1550 1080
D ie N ietverbindung wurde nach der W echselbelastung zwischen 6 und 18 t m it 21 t belastet. Einsetzendes starkeres G lelten bel dieser Last liefien es geboten erscheinen, den Dauerversuch zwischen 6 und 20 t weiterzufiihren. Hierbei wurde die V e rb in d un g nach 0,833 • 10° Last- wechseln zerstOrt. ZerstOrungserscheinungen in den Nieten m achten sich schon nach 0,48 • 106 Lastwechseln durch A bbiegen der Laschen bem erkbar.
D ie ZerstOrung trat ein durch Zerbrechen zweier auf einer Seite des StoBes liegenden N iete, dle auch starkę Verdrtickungen infolge Scherwlrkung aufwiesen, und durch Bruch einer Lasche durch eines der dcm StoB nachst- gelegenen NietlOcher. D le D auerfestigkeit der V erbindung fiir P a = 6 t ist P o ^ 1 8 ^ 2 0 t bei r i Ł 2000 2200 kg/cm 2. Dieses sehr giinstige Ergebnis stim m t m it den auch an anderen Stellen g efundenen sehr giinstigen Dauerfestigkeitswerten fiir N ietverbindungen aus St 37 iiberein.
Das Verhaitnls der Dauerfestigkeit zur statischen Festigkeit betragt etwa
28
19^ * 7 0 % .D er Dauerversuch m it der kom binlerten V erbindung fiihrte ebenfalls zu einem sehr giinstigen Ergebnis. Die W echsellast 6 bis 24 t wurde 2,26* 106 m ai ertragen. D le W echsellast 6 bis 30 t fiihrte nach 0,658 • 10°
zu einem Bruch ln dem verjiingten Stabende, ohne daB die V erbindung ZerstOrungserscheinungen aufwies. D ie Nahte zeigten keine sichtbaren Schub- oder Zugrisse. D ie Dauerfestigkeit ist grOBer ais 24 t. M an wird sie auf G rund der ohne Beschadigung ertragenen W echselzahl bei 30 t m it wenigstens 28 t u n d daraus dle W irk u n g der Verstarkung m it mindestens 5 0 % einsetzen konnen. Bemerkenswert ist, daB dle bel Flankennaht- verbindungen bisw eilen beobachteten von den N ahtenden ausgehenden Anrisse der Bleche trotz verhaltnism afilg hoher mittlerer Beanspruchungen der nahellegenden geschwachten Lochąucrschnitte nicht eingetreten sind.
Ein Vergleich des Ergebnisses dieses Versuches m it den Ergebnissen der statischen Versuche fiihrt zu einer bem erkenswerten O bereinstim m ung.
Aus den statischen Versuchen w iirde sich nur m it Riicksicht auf die zulassige S pannung in der SchweiBnaht zu pzul = 0,5 • 1400 = 700 kg/cm 2 gemaB Z ahlentafel 1 und A bb. 9 ein zulassiger Verschiebungsgrad von S — 26 • 1/1600 m m u n d eine zugehOrlge zulassige Belastung von P'k
= P n + P s = 12,8 -i- 12,0 = 24,8 t ergeben, fiir die unter Last geschweifite V erbindung wiirde sich nach Zahlentafel 2 und A bb. 10 die gleiche zulassige Last ergeben. Der Dauerversuch ergibt eine ausnutzbare Last von P a
= 24 t, unter U m standen noch etwas mehr. (Die zulassigen Lasten nach den Vorschriften liegen naturlich unter diesen W erten, da im m er noch eine gewisse Sicherheit gegen D auerbruch verlangt werden muB.) Der statische Versuch m it derartlgen V erbindungen kann som it bei A usfiihrung richtig angeordneter und geniigend feiner M essungen einen Mafistab fiir die zulassige Belastung auch m it Riicksicht auf Dauerbruchgefahr bieten.
S c h lu fifo lg e r u n g e n .
D ie ausgefiihrten Versuche haben den Nachwels geliefert, daB die Verstarkung von N ietkonstruktionen durch SchweiBung hinsichtlich der Z usam m enw lrkung beider V erbindungselem ente unler gewissen Voraus- setzungen zu befriedigenden Ergebnissen fiihren kann. D abei ist wichtig,
Z ahlentafel 6. B eanspruchung der Niete, Nahte und Laschen im Dauerversuch m it einer kom b inle rten Y e rb in d u n g (Yersuch Nr. 4).
Belastung P
Kraftanteil der N ietung
an der Gesamtlast
°/o I t
an dem Lastunterschled
%
Kraftanteil der SchweiBung
an der Gesamtlast
an dem Lastunterschled
P — Po u
% l %
0 0 —
27 3,8 47
31 5,6 47
47 11,2 62
58 17,2 72
Scher
beanspruchung der Niete
ts kg/cm 2
Gesamt- Spannungs-
s p a n n u n g a m p litu d ę
Beanspruchung der Nahte
g kg/cm 2 G esam tspannung
Beanspruchung des geschwachten Laschenąuerschnitts
<i kg/cm 2 am p litudę G e s a m t
sp a n n un g
Span nungs- a m p lltu d e
0 470 —
220 1080 610
330 1400 930
660 1860 1390
1010 2330 1860
( P u ) - 6 (P o ) = 14 18 24 30
100 73 69 53 42
10,2 6
12,4 12,8 12,8
53 53 38 28
4,2 6,4 6,8 6,8
3,8 5,6 11,2 17,2
660 1120 1360 1410 1410
460 700 750 750
