DER STAHLBAU"
S c h r i f t l e i t u n g : 89 iDr.=3)!>S- A. H e r t w i g , G eh. Regierungsrat, Professor an der Technischen H ochschule Berlin, B erlin-C harlottenburg 2, Technische HochschuleFernsprecher: C i Stelnplatz 0011
Professor W. R e i n , Breslau, Technische Hochschule. — F ernsprecher: B reslau 421 61
B e i l a g e
T A T T T " D A T T n r D r ' U T V T T T Z Fachschrift für das
ge-z u r Z e i t s c h r i f t
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samfe B auingenieurw esenPreis des Jahrganges 10 RM u nd Postgeld
5. Jahrgang BERLIN, 10. Juni 1932 Heft 12
A lle R echte V orbehalten.
G eschw eißte Blechträger - Straßenbrücke.
Von Dipl.-Ing. H e rm a n n S c h ü tte , H am burg.
Ü ber den .Q u e rk a n a l“ im linkselbischen ham burgischen Freihafen
g eb iet w urde die Straße .S tillh o rn er D am m “ bisher durch eine gen ietete B lechträgerbrücke mit H olzbelag überführt. D iese 1885 erbaute Brücke w ar abgängig und ist im Jahre 1931 durch die im folgenden beschriebene geschw eißte B lechträgerbrücke ersetzt w orden. D abei erw ies es sich auch wirtschaftlich als zweckm äßig, den bisher vorhandenen M ittelpfeiler zu beseitigen. Die nach den örtlichen V erhältnissen und dem V erkehrs
bedürfnis gew ählten H auptm aße der Brücke sind nach Fortfall eines M ittelpfeilers: 24 m S tützw eite und 7,50 m H auptträgerabstand. Die zw ei
spurige Fahrbahn hat 5,20 m B reite; der Rest der B rückenbreite entfällt auf einen seitlichen Fußw eg und das gegenüberliegende Schrammbord.
F ü r die B erechnung w urden die Lasten der Dinorm 1072, Brückenklasse I (24 t-W aize und 12 t-W agen), angenom m en.
Die B ehörde h atte für die Brücke einen eigenen Entw urf genieteter B auart ausgeschrieben, weil es bei dem derzeitigen Stande der Schweiß
technik w ed er sicher war, daß eine geschw eißte Brücke billiger herzustellen sein w ürde, noch, daß je d e an b ieten d e Firm a die für die Ausführung geschw eißter Brücken nötige Eignung w ürde nachw eisen können. Nach dem ausgeschriebenen Entw urf w urde das G ew icht der Brücke auf 76 t be
rechnet. D ie Brücke w urde schließlich — auf G rund eines Sonderent
wurfes in geschw eißter Bauart — an die Firm a J. Jansen Schütt G. m. b. H., Ham burg, vergeben. Die ausgeführte geschw eißte Brücke h at ein G ewicht von nur 62 t, also 81,5 °/0 des G ew ichts d er genieteten Brücke.
B e r e c h n u n g u n d A u s b i l d u n g .
F ür säm tliche B auglieder und für die m aßgebenden geschw eißten K raftanschlüsse w u rd en , nachdem die A bm essungen im üblichen Be- rcchnungsverfahren erm ittelt w aren, die „B eziehungsform eln“ 1) zwischen Spannung und V erkehrslast aufgestellt, und zw ar sow ohl für volle Belastung d er Brücke durch K raftw agen un d entsprechende gleichm äßig verteilte V erkehrslast, als auch für ein einzelnes F ahrzeug bei sonst unbelasteter Brücke. Die Z usam m enstellung der Beziehungsform eln und deren A usw irkungen für die übliche Stoßzahl und tfzul = 1400 kg/cm 2 bzw.
= 700 kg/cm 2 ist im folgenden w iedergegeben:
= 0,5 • or
ferner, daß — abgesehen von den A nschlüssen der Tonnenbleche — die Schw eißanschlüsse rechnerisch in keinem Falle ungünstiger beansprucht w erden als die verschw eißten B auglieder selbst. Im einzelnen seien die folgenden Ü berlegungen angeführt:
D ie B u c k e l b l e c h e w erden bei Brückenbauten oft gar nicht b e rechnet, w eil eine zuverlässige, durch V ersuche b estätigte B erechnungs
w eise nicht bekannt ist, und weil man also auf m ehr oder w eniger w ill
kürliche und unzutreffende A nnahm en angew iesen ist. Um m indestens einen A nhalt für die Bem essung der Schw eißnähte zu gew innen, w urde die B erechnung hier nach den Annahm en der Form eln von B leich2) au s
geführt. Dabei wird reine Zugbeanspruchung des Bleches angenom m en.
Die Bleche w urden durch volle Stirnkehlnähte an der O berseite der Längs- und Q uerträger angeschlossen. Nach den „Vorschriften für geschw eißte S tah lb au ten “, Dinorm 4100, hat die N aht w egen a ^ theoretisch 70 % ^ es B lechquerschnittes. M it p = 0,5 • a können also 0,5 • 70 = 35 °/0 der vorn Blech aufnehm baren Kräfte angeschlossen w erden; dies w ar im vorliegenden F alle ausreichend. Im m erhin führte die Berechnung dazu, säm tliche N ähte in einer Dicke von a = - J zu
schw eißen. '
D ie L ä n g s - u n d Q u e r t r ä g e r w urden In W alzprofilen ausgeführt.
G egenüber dem ausgeschriebenen Entwurf, der ebenfalls W alzprofile vorsah, konnte dabei keine G ew ichtsersparnis erzielt w erden, denn auch bei der g enieteten Bauw eise durften die W alzträger mit dem vollen W iderstands
m om ent in die B erechnung eingeführt w erden, da N ietiöcher in der Z ug
zone nicht vorgesehen w aren. Die Ersparnis durch Fortfall der A nschluß
w inkel und der durchschießenden Laschen der Längsträger m it einem G ewicht von 1,5 t g eg en ü b er 0,32 t Eckbleche bei der geschw eißten Bau
w eise b etru g 1,18 t, das sind 2 0 % des G ew ichts der Längsträger.
Die H älfte der L ängsträger m ußte, w ie w eiter unten beschrieben, auf der Baustelle angeschw eißt w erden. D iese Schw eißungen konnten zw ar einw andfrei durchgeführt w erden, doch bereiten Bauschw eißungen be
kanntlich im m er Schw ierigkeiten und sollen auch nach den Vorschriften Z u s a m m e n s te llu n g .
K o n s t r u k t i o n s t e i l N ormale Stoßzahl
a) V ollverkehr bei o = 1400 kg/cm 2 b) E inzelfahrzeug bei <s = 1400 kg/cm 2
<p.P = Rad W agen Rad W agen
1. T onnenblech; A nschluß . . . . 1,4 21,1 ( | - 1 6) 10,3 30,9 2 , . 1 ( y - 16) 10,3 30,9 2. L ängsträger; B i e g u n g ... 1,4 11,9 (tf— 125) 10,8 32,4 ll,9 (< r— 125) 10,8 32,4 2. L ängsträger; A n s c h lu ß ... 1.4 4 0 ( | - - 3 5 ) 19,0 57,0 4 0 ( | - 3 5 ) 19,0 57,0 3. Q uerträger; B i e g u n g ... 1,39 9,5 (a — 470) 6,35 19,05 16,0 (tf — 338) 12,2 36,6 3. Q uerträger; A n s c h l u ß ... 1,39 8,1 24,3 63,2 (y - 93) 28,0 84,0 4. H auptträger; Trägerm itte . . . . 1,37 9,6 (</ — 715) 4,8 14,4 38,0 (<r — 650) 20,7 62,1 4. H auptträger; Stoßdeckungsanschluß 1,37 23,2 (-^---- 290) 6,95 20,85 88,0 l y — 216) 31,0 93,0 Die Z usam m enstellung z e ig t, daß bei V ollverkehr der H auptträger
in der T rägerm itte, bei B elastung der Brücke durch ein einzelnes schw eres Fahrzeug jedoch der Tonnenblechanschluß und die auf Biegung b e anspruchten L ängsträger am ungünstigsten beansprucht w erden. Sie zeigt
l) S c h ü t t e , „Die B eziehungsform el, als Ausdruck der Tragfähigkeit von S traßenbrücken“. Der Stahlbau 1931, H eft 20.
„tunlichst beschränkt“ w erden. Fraglich b leib t daher, ob in ähnlichen Fällen nicht auch dann für einen Teil des B auw erks die N ietung der Schw eißung vorzuziehen sei, w enn im ganzen die Schw eißung vorteil
hafter ist.
2) Fr. B l e i c h , „Theorie und B erechnung der eisernen B rücken“.
V erlag Ju liu s Springer 1924.
90 S c h ü t t e , Geschweißte Biechträger-Straßenbrücke DER STAHLBAU B eilag e z u r Z e its c h rift »D ie B alltech n ik *
D ie A n s c h l ü s s e d e r Q u e r t r ä g e r an den H auptträger m ußten säm tlich auf d er B austelle geschw eißt w erden. Um Ü berkopf-Schw eißungen
2 6 0 '
Abb. 1. V erbindung der Längs- und Q uerträger.
320 zu verm eiden, w urden
N ähte nur an den O berselten der G urt
flanschen und am Steg angeordnet. In der A b b .l sind neben dem Längsträgeranschluß die N ähte des Q uer
trägeranschlusses mit den rechnerischen N ahtdicken und unter A bzug der K notenen
den herausgezeichnet.
D ie anzuschließen
den S chw eißnähte haben dem nach eine G esam t - Bruchfläche von F
== 1,394 cm2 und ein W iderstands
m om ent von W — 2020 cm 3. Für die B iegefestigkeit des Anschlusses w urde angenom m en, daß der H aupt- träger den geringen V erbiegungen d er Q uerträger folge; aus der Be
lastung d er Q uerträger w urde also kein B iegem om ent am Anschluß herg eleitet. Dagegen ruft die (Knick-) Seitenkraft des H auptträger- D ruckgurtes ein M om ent ( MA) am Q uerträger-A nschluß hervor. M A ist abhängig von dem B iegem om ent Mh des H auptträgers und dam it auch von d er V erkehrslast. Die H au p tträg er-M o m en te betrugen in B rückenm itte aus ständiger Last
= 26 900 000 kgem , aus V er
kehrslast M / / v = ( f P - 5070 kgem. Für Schw eißnähte w ar das M om ent (Vor
m ax M + 1/2 (m ax Af — min Af) des Q uerträgeranschlusses.
Schriften II § 4,2) aus V erkehrslast um
das ist 50 °/0 für ein min Af = 0, zu erhöhen. max M M Hg + '>5 M Hv
W,H
26 900 000 + y P 7600 41 500
Die Seltenkraft (H ) des H auptträgers w urde (entsprechend Dinorm 1073) mit - .nri der achsrechten Druckkraft angenom m en. ioo ... — - ... /7 = , ^ ( Pl -f P 2)100 (Abb. 2) und das A nschlußm om ent des Q uerträgers Af 1
'4- P, 7/2) == 379 ör AfA
\ V = 0,0344 ( y P 4- 3540).
A 100
Die Schw eißspannung infolge M A w ird:
26 900 000
4
- y P 7600 37941500 ‘ 202Ö
A
Aus der Q uerkraft w urde erm ittelt p2 = -pr = 0,0376 (y P 4- 1490). D er V ergleich dieser W erte für p1 und p2 zeigt, daß die B iegebeanspruchung die Scherbeanspruchung überw iegt. Die A nnahm e von S eitenkräften des O bergurtes ist also von erheblicher B edeutung für die B eurteilung der F estigkeit des Q uerträger-A nschlusses.
Aus p = V?i2 + e22 folgt nach E insetzen dieser W erte für Oj und p2 die B eziehungsform el y P = — 2430 + 19,6 ]/p2 — 2600Ö, der negative W ert un ter der Wurzel konnte hier g egenüber dem in Betracht kom m enden W erte von p2 vernachlässigt w erden. Danach lau tete die B eziehungs
formel vereinfacht:
y P — 19,6 (p — 124) oder wenn p = 0,5 • er eingesetzt wird y>P = 19.6 ( j ~ 124).
D ie H a u p t t r ä g e r w urden aus einem Stegblech von 2 0 0 0 -1 5 mm und G urtplatten von 3 2 0 -1 5 , 3 2 0 -3 2 und 3 2 0 -5 0 mm zusam m engesetzt.
Die G ew ichtsersparnis in den H auptträgern g eg en ü b er d er genieteten Bauw eise kom m t zustande durch die zur E rzielung eines hohen Trägheits
m om entes günstigere Form des H auptträgers, durch Fortfall der N ietabzüge und besonders noch durch Fortfall der anliegenden W inkelschenkel und Futterstücke der A ussteifungen; sie drückt sich in folgenden Zahlen aus:
G ew icht eines H auptträgers in g en ieteter B auw eise 18 t, in Schw eißbau
w eise 14 t. Um die b ei der Schw eißbauw eise erzielbare Ersparnis an A ussteifungen in vollem U m fange auszunutzen, w ählt man zw eckm äßig für den Q uerträgerabstand ein V ielfaches des nach den Vorschriften (II,
§ 6 ,4 ) höchstzulässigen M aßes von 1,30 m der A ussteifungen, weil bei den Q uerträgern ohnehin A ussteifungen angeordnet w erden m üssen. Der Q uerträgerabstand w urde daher von 3,00 m beim ausgeschriebenen Entw urf
auf 2,67 m = rd. 2 - 1,30 herabgesetzt. Die A ussteifungen bei den Q uer
trägern haben zugleich die Aufgabe, Seitenkräfte des D ruckgurtes auf die Q uerträger abzuleiten; sie w urden durch je ein V ersteifungsblech außen- seits und innensclts des H auptträger-S tegbleches ausgeführt. F ür die Zw ischenversieifungen genügte ein Blech außenseitig; doch w urde innen
seitig noch ein Eckblech u n ter der G urtplatte eingeschw eißt, um dessen Ausknickungen zu beg eg n en 3).
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320
Abb. 3. Stöße zw ischen G urt
platten verschiedener Stärke.
370-26 A bb. 4.
M ontagestoß.
D ie S t ö ß e d e r G u r t p l a t t e n w urden als Stum pfstöße un ter V er
stärkung durch Laschen ausgebildet (Abb. 3 und 4). Bei den Stößen am Ü bergang von einem G urtquerschnitt zum anderen ließ sich die V er
stärkungslasche am bequem sten Innensclts der G urte anbringen, w eil hier kein Sprung zu überbrücken war. Beim Baustoß w urden, um Ü berkopf- Schw eißungen zu v erm eiden, die Laschen nur oben aufgelegt und säm tliche N ähte so angeordnet, daß sie von oben zugänglich w aren. Bei der B eurteilung der Sicherheit der Stöße w urde das geringe durch die A ußer
m ittigkeit der K raftübertragung entsteh en d e M om ent als unschädlich an
gesehen. W ichtiger w äre hier die zuverlässige K enntnis über die Spannungs
verteilung beim Z usam m enw irken der N ähte verschiedener Art. Da für die B erechnung dieser S pannungsverteilung noch kein Verfahren bekannt (P, 7/j war, blieb die Rechnung nach der Form el p P ; 0,5 rf , durch-
l ' ( a l )
zuführen, w obei U ngleichheiten in der Spannungsverteilung als durch die geringe zugelassene Schw eißspannung berücksichtigt gelten. Aus dem M om ent w urde die A chskralt der G urtplatte bestim m t. Ein Teil der Achskraft in H öhe von Fs • p = / (/ — K raterende) 0,5 0 wird von der Stum pfnaht aufgenom m en. F ür den Rest der Achskraft w urden die N ähte an der Lasche bem essen. Als K raterenden w urden von der Brutto-Naht- länge zwei N ahtdicken abgezogen. An d er ausgeführten Schw eißung (Abb. 5) sind solch große K raterenden
nicht zu sehen. Bei starken N äh ten , wie sie hier ausgeführt w u rd en , wird der größere Teil der N aht durch Füllschw cißung hergestellt. Die F ü llu n g , bei der Schw eißraupe üb er Schw eißraupe geleg t wird, v erb in d et die Randfasern der G urt
platten so gut w ie die m ittleren Fasern.
K raterenden, die wohl bei der einzelnen Schw eißraupe auftreten , sind g egenüber der M asse des aufgebrachten Schw eiß
gu tes ohne B edeutung und brauchten daher bei der B erechnung nicht abgezogen zu w erden.
Abb. 5. Seitenansicht der Laschenstum pfnaht
mit K raterende.
Z u s a m m e n b a u u n d B a u ü b e r w a c h u n g .
Für den Z usam m enbau w urde im voraus ein genauer Plan gem acht, durch den als erstes die in d er W erkstatt und die auf der B austelle zu schw eißenden N ähte unterschieden w urden. Abb. 6 gib t eine Übersicht über die Fahrbahn und den w estlichen H auptträger, in der die W erkstatt
schw eißungen und die B auschw eißungen unterschiedlich gekennzeichnet 3) Siehe hierzu auch H o e n i n g , »V ergleichende B elastungsproben an einem einstieligen B ahnsteigbinder in N iet- und S chw eißkonstruktion“.
Der Stahlbau 1931, H eft 19.
J a h rg a n g 5 H e it 12
10. J u n i 1932 S c h ü t t e , Geschweißte Blechträger-Straßenbrücke 91
innen
sind. A us der A bbildung ist zu sehen, daß die Fahrbahn in einzelnen Teilen von je zw ei Q uerträgern und den dazw ischen befindlichen Längs
trägern und Buckelblechen in der W erkstatt fertiggestellt w urde. Die H auptträger w urden zu je drei Teilen in der W erkstatt fertig geschw eißt.
Auf der B austelle w aren die H auptträgertelle ln den Baustößen zusam m en
zusetzen, die fertigen F ahrbahnteile anzubringen und die danach noch bestehenden Lücken der Fahrbahn auszufüllen. Das V erhältnis von W erkstattschw eißung und Bauschw eißung w ar danach ungefähr wie 2 : 1 .
Beim Zusam m enbau der H auptträger w urde mit der Schw eißung der Stum pfnähte zwischen den G urtplatten verschiedener Stärke begonnen.
V erw endet w urden getauchte Elektroden G. S. 4 -E lektrogen. Bei so starken V -N ähten, w ie sie hier herzustellen w aren, ist die Gefahr groß, daß V erziehungen durch ungleichm äßige Erw ärm ung eintreten. Um dem zu b eg eg n en , w urde jew eils eine größere Reihe der G urtstum pfnähte neb en ein an d er gleichm äßig gefördert. Nachdem an einem Stoß eine Raupe gezogen war, w urde nacheinander an säm tlichen übrigen N ähten gearbeitet.
So konnte die zuerst gezogene Naht vollständig ab k ü h len , bevor die nächste Schw eißung aufgebracht w urde. Die Erw ärm ung konnte so auf ein M indestm aß eingeschränkt und V erziehungen vollständig verm ieden w erden. Ä hnlich w urde in der Folge beim A ufbringen der Laschen und danach beim A nschweißen der G urte an die Stegbleche verfahren. Auch leichte V erbiegungen der G urtflanschen, wie sie beim Bau der ersten
F ü r die Beurteilung der G üte der Schw eißungen w ar man hier w ie überall hauptsächlich auf die Ergebnisse der nach der Dinorm 4100 durchgeführten Schw eißerprüfung und auf die Beobachtung der Schw eißer und die Be
sichtigung der N ähte angew iesen. Zur B eurteilung und B elehrung der Schw eißer ist es wichtig, bei etw a sich herausstellenden M ängeln einer N aht den betreffenden Schw eißer feststellen zu können. Z u diesem Zwecke w urde In der Ü bersichtszeichnung bei jed er N aht verm erkt, w er sic geschw eißt hatte. Als w eitere Ü berw achungsm aßnahm en w urden die fertigen N ähte stichprobew eise angebohrt. Die Anbohr'ung (A bb. 7) deckt Poren, Schlackeneinschlüsse und Einbrand der N aht an der betreffenden Stelle auf. W enn diese Stichproben nicht gerade w eitgehenden A nhalt für die G ütebeurteilung bieten, so zw ingen sie doch den Schw eißer, keinen A ugenblick ln der Sorgfalt der Schw eißarbeit nachzulassen, da er vor einer späteren Aufdeckung von M ängeln nie sicher ist.
Für die G ütebeurteilung selb st w urden von Zeit zu Zeit für Zerreiß- und Ä tzproben besondere Probestücke neben dem W erkstück geschw eißt, die bei gleichen Q uerschnittsm aßen und Stahistärken, w ie diese mit den gleichen E lektroden am gleichen O rte ausgeführt, auf die ähnliche Be
schaffenheit der Schw eißungen am W erkstück selbst schließen lassen.
4) W i t t e , „Die erste geschw eißte R eichsbahnbrücke“ , Die E lektro
schw eißung 1930, S. 140.
Das neue Berliner Bürohaus der Iduna-Germ ania V ersicherungsgesellschaft, Stettin.
Alle R echte V orbehalten. Von K arl M a rtin , Beratender Ingenieur V. B. I., Berlin.
Zeichenerklärung ••
an.Werkstattschweißnaht Monfogeschweißnaht Entnommene Schweißproben
Westlicher Hauptfragen
j t : . . Biß 47 <> 4 •
-J -
geschw eißten R eichsbahnbrücke bei M ü n ster4) beobachtet w urden, konnten hier nicht festgestellt w erden. Nach F ertigstellung der G urtstöße wurden die Eckbleche aufgesetzt und verschw eißt. N achdem d erart bei aufrecht
nrnnnct'nhf gestelltem Stegblech beide G urtungen
an diesem befestigt w aren, w urde der Träger flach geleg t und die Aus
steifungen eingeschw eißt.
PunktOuO'
Westlicher Hauptträger Außenansicht
Östlicher Hauptträger JSl ¡1000
Schti/znähte"A,
Fußweoabschtuß W ^^.L tO O -2 0 0 -h
1— "128
0 m o ' 7 Tßh- m 2
Längsschnitt
Buckelblech Bmm
2 t , f Längsschnitt Schnitt a-a
Abb. 6. Ü bersichtszeichnung mit K ennzeichnung der W erkstatt- und B austellenschw eißung. Abb. 7. A nbohrung einer Schw eißnaht.
Ende 1930 w urde das neue Büro
haus nach den Plänen des Archi
tekten Rudolf A. K e s s e l e r errichtet.
Das G ebäude w ar ursprünglich als G eschäftshaus mit V erkaufsräum en im Erdgeschoß und 1. Stock und m it Büroräum en in den übrigen G eschossen geplant. W ährend der A usführung jedoch w urde beschlos
sen, das G ebäude als H auptverw al
tu n g des Konzerns zu verw enden und später die benachbarten, dem Konzern gehörigen G rundstücke Koch- und C harlottenstraße im gleichen Sinne auszubauen. — P ro
portion und G liederung der Fassade w irken kraftvoll und w uchtig(A bb.2);
nach A usbau d er geplanten E rw eite
rung dürfte sich diese W irkung noch v erstärken. Dem ursprüng
lichen Zweck entsprechend erfolgte
Abb. 1. Buroraum im 11. Stock.
B each tlich d e r V e rz ic h t a u f e b e n e D e c k e n u n te ra n s lc h t.)
die A usbildung der F enster im 1. O bergeschoß als ein durchlaufend vorgebauter Schaukasten zu A us
stellungszw ecken. Dicht u n ter der Decke ebenfalls durchlaufend ange
ordnete Entlüftungsflügel im Keller, Erdgeschoß und 1. Stock sorgen für reichliche Entlüftung.
Das D achgeschoß ist entsprechend dem Lichteinfallw inkel zur Straße zurückgesetzt angeordnet.
W ie Abb. 3 z e ig t, b e ste h t die G rundrißform aus einem schm alen Streifen an der K ochstraße und einem ebensolchen an der C harlottenstraße m it einem fast zentrisch angeord
neten hinteren Treppenhause. Das aus K eller und sieben Geschossen b e steh en d e Bauwerk mit etw a 29,0 m H öhe ü b er Terrain ist in Stahl- skclettbauw eise ausgeführt. Die Fun-
DER STAHLBAU B e ila g e z u r Z e its c h rift .D ie B a u te c h n lk '
M a r t i n , Das neue Berliner B ürohaus der Iduna-G erm ania V ersicherungsgesellschaft usw,
dlerung erfolgte m it Rücksicht auf den G rund
w asserspiegel in E isenbeton, die U m m antelung der Stützen mit hochgestellten H artbrandsteinen ln Z em entm örtel. Zur A usm auerung d er W ände dienten g ebrannte L eichtsteine; die V erblendung der Fassade erfolgte m it W eibernen Tuffstein
p latten von 10 cm Stärke sow ie G rünfelder M uschelkalk von 3 cm Dicke. Säm tliche Decken sow ie das Dach sind m assiv mit K leineschen D eckensteinen, und zw ar für die Decke mit 500 kg/m 2 N utzlast und für das Dach mit 350 kg/m 2 B elastung ausgeführt.
Da die G cbäudeflügel auf die ganze Breite von Stützen frei zu halten w aren, w urden der architektonischen G liederung gem äß ln 4,75 m A b
stand Stockw erkrahm en angeordnet (Abb. 1 u. 4).
Diese Stockw erkrahm en w erden g eb ild et durch die aus zw ei Profilen bestehenden Stützen und die hindurchgesteckten und m ittels Flachkeile ln üblicher A rt eingespannten D eckenunterzüge.
In statischer H insicht b ietet der Bau bei dem heutigen Stande der Stahlbauw else nichts A ußergew öhnliches; jedoch soll die W indauf
nahm e kurz besprochen w erden.
Als wirtschaftlichste A nordnung w urde nach überschläglicher Erm ittlung das nahezu zentrisch g elag e rte Treppenhaus für die W indaufnahm e
herangezogen, so daß die Stockw erkrahm en — mit A usnahm e des rechten E ndrahm ens K ochstraße, bei dem auch die spätere E rw eiterung berück
sichtigt w urde — nur für vertikale Lasten zu b e rechnen waren.
Die hintere W and des T reppenhauses als G renzm auer ist m assiv ausgeführt, die drei übrigen T reppenhausw ände A bis C als Fachw erkscheiben m it A usm auerung ln Leichtsteinen. M it Rücksicht
auf die vielen Fenster- und Türöffnungen m ußten , - die Strebenführungen diesen angepaßt w erden. Auf . die S treben ganz zu verzichten und die W ände mit
V ollziegeln auszum auern, ging nicht an, da infolge
der K ragw lrkung der Decken die großen Schub- [f FM kräfte von den schm alen W andstreifen nicht auf- J genom m en w erden konnten. Abb. 5 zeigt die
System skizze der Fachw erkw ände A und B m it den J gebrochenen S trebenzügen.
Dle massiven D ecken w irken bei d er W indüber- ttabitzde tragung als horizontal liegende K ragträger, Die bei
d er großen H öhe der D eckenscheibe auftretenden tf m0.6.
geringen Zugkräfte w erden von den Sturz- träg em , die Schub- und D ruckkräfte von den H massiven D eckenplatten aufgenom m en. Bei
W indrichtung von der K ochstraße (Abb. 6) muß
^ die D eform ation der beiden Scheiben A und B infolge S tarrheit der D ecken und deren W irkung J a ' s K ragträger angenähert die gleiche sein, und
£ daher w urde angenom m en, daß sich beide
^ Scheiben in gleichem Maße an der W indauf-
L nähm e beteiligen.
Bei W indrichtung von der C harlottenstraße
■ fällt die R esultierende der W indlasten zw ar
nicht genau mit der S cheibenebene C zusam m en, .■ * f e 5 SL-H C*0C*1 sinc* hierdurch in den Ebenen A und B
| " 1 entstehenden Kräfte b edeutend geringer als die , I bei der erstgenannten W indrichtung auftretenden.
——■ r J Ä ' , Die hierbei in Scheibe A mit um gekehrten V orzeichen en tsteh en d en Strebenkräfte sind be- Ijj j i . lil.* rücksichtigt.
Das G esam tgew icht der K onstruktion be- rrjrl i I 300 t bei 11 000 m 3 um bautem Ra u m, so
P
W H ? PilB ! daß auf i m 3 cvj27 kg entfallen.K vl « A kO Ti“ «vm I Die G esam tausführung w ar der Baufirma
— i «fei. |j H e l l m a n n & L i t t m a n n ü bertragen; die Liefe- M S i a rung uncj M ontage der S tahlkonstruktion er-
Front in der Kochstraßc. folgte durch B r e e s t & C o ., Berlin, die trotz der ungünstigen P latzverhältnisse die A ufstellung ln d er vorgesehenen Zeit von 6 W ochen durchführten. Die statische Be
arbeitung und konstruktive Leitung lag in den H änden des V erfassers.
Nutzlast
Fach werkscheibe A " Fach werkscheibe 8 “.
-■■■ — — "
Abb. 5.
V ersteifung der Treppenhausw ände,
richtung
j | Hochstraße Kochstraße
Abb. 6. A ufnahm e der W indkräfte
Abb. 3. Grundriß. Abb. 4. Q uerschnitt. durch das T reppenhaus.
Alle R ech te V orbehalten.
Spannungsverteilung in einer Flankenschweißnaht.
Von 2)r.=3ng. P e te r m a n n , a. o. Professor an der Technischen H ochschule zu Berlin.
Stoß beiderseits durch gleich starke Laschen gedeckt war. Dabei war die vereinfachende A nnahm e gem acht w o rd en , daß die S pannung in den
£
Ü b e r s i c h t : Aus der K raftverteilung auf die einzelnen N iete einer N iet- relhe wird durch einen G renzübergang die Spannungs
verteilu n g in einer durchgehenden F lankennaht gefunden und das Ergebnis der R echnung an einem Zahlenbeispiel gezeigt.
In einer früheren V eröffentlichung1) ist die V erteilung einer Kraft 1 auf eine N ietreihe untersucht w orden für einen F lacheisenstab, dessen
x<, Xn ,F 3
1 . P-1
f » n+1 Abb. 1.
l) A. H e r t w i g u. H. P e t e r m a n n : »Über die V erteilung einer Kraft auf die einzelnen N iete einer N ietreih e“. Stahlbau 1929, H eft 25.
einzelnen F eldern von Stab und Laschen — also je für eine N ietteilung — konstant sei. Die N iete w urden als einfache Balken betrachtet, und als
Ja h rg a n g 5 H eft 12
10. J u n i 1932 P e t e r m a n n , Spannungsverteilung in einer Flankenschweißnaht 93
U nbekannte w urden die Kräfte X r in den einzelnen Feldern des Stabes eingeführt (s. Abb. 1).
Abb. 2 zeigt den Z ustand X r — — 1 und Abb. 3 den Zustand W = 0 .
N m + 1T
4 — L 1 i i "1 \ P-1
r i
---
1--- 1 i i tJl
Abb. 2. Z ustand X r
1.
"-'I " 31
Abb. 3. Zustand X = 0.
Stabquerschnitt L aschenquerschnitt N ietquerschnitt T rägheitsm om ent Laschenabstand N ietteilung
Für den K reisquerschnitt ist Elastizitätsm odul
B ezeichnet man mit
F den Stabquerschnitt,
F / den Q uerschnitt einer Lasche, F b den N ietquerschnitt,
J b das Trägheitsm om ent des N ietquerschnitts, 5 die F eldlänge (Nietteilung),
e den A bstand der Laschen, so ergab sich
G leitm odul D am it wird
« = 1,2202 H ieraus ergibt sich
1/1=
s 1 « C = 0,5 K t = — 0,0448 K , = 0,0896 • 1
ß = 2,9204
F = 28 cm2, Fl = 14 cm 2, Fb = 3,46 cm2, J b — 0,96 cm 4,
e = 3 cm, s = 7 cm,
32 27 ' E 8 G ~ 3 '
y — 0,24.
0,0896
•0,5(1 — Sof k t)
© in lt l
* r r ~ 2 4 +
° r , r - 1 — ° r , r + 1 '
J b Jb F + 2 F, s +
Ao,r ' 2
r , r + 2
1
=
0,
Jb
L
e3 _ 1 48 ’ 4
E
G
ß.E
G
F h - (X,Man erhielt ein System dreigliedriger G leichungen von der Form :
— <xXr _ i + ß X r — « X r +1 = ■/.
D iese G leichung kann man in der Form schreiben y ß — 2 «
■Xr _ l + 2 X r - X r + i :
z l 2 X r = — -- + 1
r OC
■Xr , Abb. 4. N ahtlänge 28 cm.
-
2
« X , .D ividiert man durch s 2 und geht man vom D ifferenzenquotienten zum D ifferentialquotienten über, so erhält man den A usdruck für eine konti
nuierliche V erbindung von Stab und Laschen, wie sie bei einer F lanken
naht vorliegt:
( E X d x 2 Mit
s2a : — 2 «
s 2 OC = k 2 g eh t die G leichung in die Form ü b er:
d * X
dx2
- k 2 X -y
S 2 OC
Die Lösung lautet
X = C y cos i k x + C2 sin i k x + C oder X — A d o ^ k x + B Gin k x + C 2).
Hierin ist
C=
S 2 k 2 ccund A und B ergeben sich aus den G renzbedingungen:
X — 0 für x = 0, X = 1 für x — l
zu A = — C
1— c ( l - e o f * Q
© in k l
Die Schubkraft T, bezogen auf die Längeneinheit säm tlicher F lanken
nähte zusam m en, ist d X
In der folgenden Tafel sind für drei verschiedene Längen der Schw eiß
nähte, und zwar für
/ = 4 s = 28 cm, / = 6 s = 42 cm, / = 8 s = 56 cm die W erte von 7' zusam m engestellt. In den Abb. 4 bis 6 sind sie auf
getragen. Zum V ergleich m it der K raftverteilung bei einer g en ieteten V erbindung sind die früher errechneten, auf die N iete entfallenden Kraft
anteile N auch angegeben.
V e rte ilu n g e in e r K ra ft 1 a u f d ie F la n k e n n ä h te von d e r L ä n g e :
m it
d x — A k ©in k x + B k 6of k x = ©in k x + K , d o \ k x Ki -
K-2 :
C k
1 — C(1 — G oiftl)
©in k l Z a h l e n b e i s p i e l .
F ü r das Z ahlenbeispiel sind dieselben A bm essungen gew ählt w ie bei dem Z ahlenbeispiel in dem oben erw ähnten Aufsatz im Stahlbau für eine g en ietete V erbindung.
2) Prof. Dr. F i l l u n g e r h at auf anderem Wege und in etw as anderer Form dieselbe Lösung gefunden. Ö sterreich. W ochenschr. f. d. öffentl.
B audienst 1919, H eft 7/8, »Über die Festigkeit von Löt-, Leim- und N iet
v erb in d u n g en “.
/ = 28 cm / = 42 cm / = 56 cm
X
cm
T für 1 cm
r
für 1 cm
T für 1 cm
0 0,0527 0,0469 0,0454
3,5 0,0411 0,0350 0,0334
7,0 0,0335 0,0265 0,0246
10,5 0,0292 0,0206 0,0184
14,0 0,0278 0,0168 0,0139
17,5 0,0292 0,0147 0,0108
21,0 0,0335 0,0140 0,0088
24,5 0,0411 0,0147 0,0077
28,0 0,0527 0,0168 0,0073
31,5 0,0206 0,0077
35,0 0,0265 0,0088
38,5 0,0350 0,0108
42,0 0,0469 0,0139
45,5 0,0184
49,0 0,0246
52,5 0,0334
56,0 0,0454
94 P e t e r m a n n , Spannungsverteilung in einer Flankenschweißnaht DER STAHLBAU B eilag e z u r Z e its c h rift „D ie B alltech n ik *
Abb. 6. N ahtlänge 56 cm.
Die G röße der H öchstspannung ni mmt mit zunehm ender Länge der N aht nur verhältnism äßig w enig ab; es em pfiehlt sich d aher nicht, die N ähte zu lang zu m achen.
Die K urve der Schubspannungen in der Fiankennaht liegt sym m etrisch
zur M itte der N aht. Das gilt ab er nur für das hier angenom m ene V erhältnis 1 : 1, vom gesam ten L aschenquerschnitt 2 FL zum S tabquer
schnitt F. Ist o c < c¿ r L > r ,
dann Ist die Spannungsverteilung unsym m etrisch. Bei schw ächeren Laschen verschiebt sich der Scheitel der K urve nach dem Laschenende zu, und die g rößten Schubspannungen treten am S toß auf; bei stärkeren Laschen ver
schiebt sich der Scheitel nach dem Stoß zu, und die größten Schub
spannungen treten am Laschenende auf. Im ersteren Falle liegen die G rößtspannungen erheblich über denen des Sym m etriefailes.
Die R echnung setzt voraus, daß die elastische N achgiebigkeit der Flankennähte der der N iete entspricht. Ist die Schw eißverbindung steifer, dann verlaufen die Kurven steiler, ist sie w eicher, dann verlaufen sie flacher, die U nterschiede in der Spannung sind geringer. An dem grund
sätzlichen Bilde der S pannungsverteilung ändert sich aber nichts. M aß
gebend ist hier der F aktor k, den durch V ersuche zu bestim m en eine dankensw erte Aufgabe wäre.
Zur Frage der Bedeutung und Erkennung von Anfangsspannungen in geschw eißten Konstruktionen.
V on ®r.=3ng. O. B ie re tt, B erlin-D ahlem . (M itteilung aus dem Staatlichen M aterialprüfungsam t.)
A lle R echte V o r b e h a lte n .
Die neuen deutschen V orschriften für geschw eißte S tahlbauten befassen sich eingehend mit den hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit an Schw eißungen zu stellenden Bedingungen. Eine dritte Forderung konnte dort vorläufig nur in der F orm : .D ie Schw eißnähte m üssen so ausgeführt w erden, daß nach der F ertigstellung möglichst geringe N ebenspannungen Z urückbleiben“ aufgenom m en w erden. Diese Forderung ist sehr allgem ein gefaßt und durch kein größtzulässiges Maß von N ebenspannungen erhärtet, dennoch aber wird m an den durch W ärm ew irkung beim Schweißen e n t
stehenden Spannungen w egen der besonderen Spannungs-Form änderungs- Bedingungcn größere A ufm erksam keit zuw enden m üssen.
Dem darauf bezüglichen und oft v ertretenen H inw eis, daß auch bei Bolzen und N ietverbindungen vielfach mit A nfangsspannungen zu rechnen ist, ohne daß nachteilige W irkungen eintreten, ist en tg eg e n zuhalten, daß es sich hierbei um V erbindungen handelt, w elche hinsicht
lich K raftübertragung und Form änderungsm echanism us von der Schw eiß
v erbindung seh r verschieden sind. Zwar läß t sich auch ohne A nw endung d er Schw eißung eine Ü berbeanspruchung gegen ü b er den zulässigen W erten bei V orhandensein unbekannter A nfangsspannungen oder bei B edingungen, die Im Rechnungsgang nicht genügend berücksichtigt w erden können, nicht im m er verm eiden. G edacht sei hier der im gew öhnlichen R echnungs
verfahren nicht verfolgten örtlichen großen S pannungen in A nschlüssen oder den in statisch unbestim m ten System en oft nicht zu um gehenden Ü berbeanspruchungen, die aus A bw eichungen zw ischen den G rundlagen d er R echnung, vor allem den S tü tzb ed in g u n g en , und den praktischen V erhältnissen herrühren. Die V ertiefung in den Spannungsform änderungs
m echanism us derartiger G ebilde hat jedoch in bezug auf die Sicher
heit dieser K onstruktionen g ünstige E rgebnisse gezeitigt. W enn auch dieses Problem keinesw egs — und dies besonders im H inblick auf die zur Zeit sehr im V ordergründe steh en d e Frage der D auerfestigkeit — als voll
kom m en geklärt angesehen w erden darf, so kann doch geschlossen w erden, daß B auw erksteile sich gegen Ü berlastungen, verursacht durch A nfangs
spannungen oder sonstige nicht zu erfassende Einflüsse, günstig verhalten, w enn verm ittels verhältnism äßig form änderungsfähiger W erkstoffe und entsprechend form änderungsfähiger A nschlüsse eine G ew ähr für eine A b
leitung derartiger W irkungen auf andere Teile g egeben ist.
Diese Erkenntnisse könnten sich einm al dahin ausw irken, daß durch bestim m te konstruktive A nordnung auch bei verhältnism äßig starrem Schw eißgut bei Ü berbeanspruchung ein Kraft- und Spannungsausgleich eintreten kann. Zu erzielen w äre dies durch A nordnung von Stum pf
und Stlrnkehlnähten überall d o rt, wo U nsicherheiten üb er die Ü ber
einstim m ung zw ischen R echnung und W irklichkeit vorliegen, also H er
stellung solcher V erbindungen, die bei Ü berbeanspruchungen nicht zw angsläufig an den V erform ungen des form änderungsfähigeren W erk
stoffes teilnehm en m üssen. Da ein solches V orgehen die allgem eine A nw endung d er Schw eißung sehr hem m en m üßte, kann als Idealziel die H erstellung einer Schw eiße angesehen w erden, die hinsichtlich ihrer Form än derungsgesetze sich denen der gebräuchlichen K onstruktionsstähle m ög
lichst annähert. D ieses Ziel soll sich nun nicht m it d er von manchen S elten g estellten Forderung »100 °/0 Festigkeit, 100 °/o D eh n u n g ' decken.
Der zw eite Teil dieser B edingung enthält eine Forderung rein w erkstoff
licher Art, die nicht aus den Spannungsanschauungen des K onstrukteurs erw achsen ist, sogar von diesem Standpunkt aus im V ergleich zur b e schränkten Form änderungsfähigkeit einer N ietverbindung bis zum Bruch g eg en ü b er der B ruchdehnung des W erkstoffes als außerordentlich w eit
g eh en d angesehen w erden muß und die vielleicht auf G rund zukünftiger V ersuche dynam ischer A rt als unberechtigt erkannt w erden w ird. Das hier angegebene Ziel soll sich vielm ehr auf das praktisch w irklich aus
genutzte Form änderungsgebiet beschränken, also auf Form änderungen, die b ei B eanspruchungen des G rundw erkstoffes bis zur Fließgrenze und in B erücksichtigung m öglicher A nfangsspannungen und Ü berlastungen bei F ließen des G rundw erkstoffes eintreten.
Im G egensatz zu den b isher gebräuchlichen V erbindungsm itteln, Bolzen und N ieten, w ird die S chw eißverbindung in vielen Fällen, vor allem bei F lankenkehlnähten, bei Erfüllung Ihrer A ufgabe als V erbindungs
elem ent gleichzeitig B estandteil der v erbundenen T eile. Sie erfährt infolgedessen außer den ihr vom konstruktiven G esichtspunkt aus zu
gew iesenen Spannungen, die in solchen Fällen Im allgem einen rechnerisch nur als Schubspannungen verfolgt w erden, N orm alspannungen, die nach E rreichung der Fließgrenze des W erkstoffes je nach dem Form änderungs
w iderstand der Schw eiße sehr schnell anw achsen können. D ieser w esent
liche U nterschied bed in g t größere Beachtung der Anfangs- oder Schrum pf
spannungen und der B edeutung einer durch diese erfolgenden Ü ber
beanspruchung von Schw eißkonstruktionen, als sie bei den bisherigen Bolzen- oder N ietverbindungen erforderlich erschien.
Die w ichtigsten Erkenntnisse üb er W esen und A usw irkung von Schrum pfspannungen m ußten naturgem äß in der Praxis gew onnen w erden.
Tatsächlich wird die g en au e B eobachtung der Schrum pfvorgänge w ährend des Schw eißens, sow eit diese als augenfällige V erform ungen auftreten, die besten U nterlagen zur H erstellung annähernd spannungsfreier Kon
struktionen ergeben. Bei den m eistens steifen Ingenieurkonstruktionen und ihren E lem enten w erden dagegen die V erform ungen infolge von S pannungen oft nicht deutlich zu beobachten sein. H ier kann eine V er
folgung der Spannungen durch M essungen einfacherer Art schon sehr w ertvolle H inw eise auf ihre G rößenordnung und auf die zu treffenden M aßnahm en zu ihrer V erm inderung g e b e n 1)- Häufig w erden sich die größten Spannungen auf die näh ere U m gebung der Schw eißnähte b e schränken. Sie bilden dort ein im G leichgew icht befindliches Spannungs
system , bei dem Spannungen erheblicher G röße auftreten können, w ährend ähnlich große Spannungen in einiger Entfernung von den N ähten auch durch M essung w ährend des Schw eißvorganges nicht festzustellen w ären. Ein V erfahren, w elches zw ecks E rm ittlung der Spannungen Form änderungsm essungen w ährend des Schw eißens an od er in d er N ähe der N ähte g estattet und w elches die T em peratureinflüsse hinreichend berück
sichtigt, ist m. W. noch nicht bekannt. V oraussichtlich ist nur der Weg gangbar, die fertigen und erkalteten N ähte und ihre U m gebung auf ihren S pannungszustand zu untersuchen.
H ierfür könnte das von H e y n und B a u e r 2) angegebene und ent
w ickelte Z erspanungs-V erfahren sinngem äß auf Schw eißverbindungen übertragen w erden. Es w ürde aber eine Auflösung der Schw eißkonstruktion in oder neb en den N ähten in ihre E lem ente u n ter gleichzeitiger meß- technischer B eobachtung der ein treten d en F orm änderungen nahe den N ähten erforderlich m achen. In F rage käm e hierfür nur ein m echanisches, span- bildendes Schnittverfahren, A utogenschnitte nur in größerer Entfernung von den M eßstellen. Die M eßapparate m üßten verhältnism äßig un
em pfindlich gegen die beim T rennen auftretenden Erschütterungen sein.
In Betracht käm en neben anderen z. B. akustische D ehnungsm esser nach Dr. S c h ä f e r . D ie U ntersuchung an großen, der Praxis entsprechenden V ersuchsstücken w ürde durch die K osten d er m echanischen Trennung und
*) O berm arinebaurat L o t t m a n n , Schrum pfspannungen und deren B eachtung beim L ichtbogenschw eißen, Z. d. V d I 1930, Bd. 74, S. 1340.
-) E. H e y n und O. B a u e r , Int. Z. f. M etallographie Bd. 1 (1910), S. 16/50; St. u. E. Bd. 31 (1911), S. 760/65. — E. H e y n , St. u. E. Bd. 32 (1912), S. 2097 u. 98; M itt. M at.-P rü f.-A m t Bd. 35 (1917), S. 1/25.
IOhrfio"juni 1932 12 B i e r e t t , Zur Frage der Bedeutung und E rkennung von A nfangsspannungen in geschw eißten K onstruktionen
95
durch H erstellung beso n d erer V ersuchsstücke für diesen Zweck sehr teu er w erden. Die U ntersuchung kleinerer Stücke dürfte zu Ergebnissen führen, die der W irklichkeit nicht entsprechen.
Nun konnten bei gelegentlichen Belastungsversuchen an großen, der W irklichkeit entsprechenden V ersuchsstücken oder direkt an Bauw erktellen in den M essungen Erscheinungen beobachtet w erden, die einen anderen aussichtsreichen und verhältnism äßig einfachen W eg zur V ertiefung der K enntnisse über A nfangsspannungen eröffnen. Bei Erm ittlung der Be
lastungsform änderungskurven an geschw eißten K onstruktionen ergeben sich näm lich häufig an S telle der im nutzbaren Spannungsbereich voraus
zusetzenden geraden Form änderungslinien nicht sehr proportionale, ge
krüm m te Linien. Bei eingeschalteten Z w ischenentlastungen treten häufig trotz voraufgegangener geringer Beanspruchung m erkliche b leibende Form änderungen auf. Bei m ehreren ln der A usbildung gleichartigen, doch u n ter verschiedenen B edingungen geschw eißten K onstruktionen ergeben sich Form ände’rungsverhältnisse verschiedenster Art, deren Verfolgung oft unschw er erkennen läß t, w elche Schw eißbedingungen hinsichtlich der A nfangsspannungen die günstigsten sind, vielfach sogar Schlüsse über die G röße der an den N ähten auftretenden Spannungen zuläßt.
Diese U ntersuchung erfordert für den praktischen N achw eis, daß Schw eißkonstruktionen nicht überm äßig mit Anfangsspannungen behaftet sind, nur die A usführung einer gew issen Zahl von Feinm essungen bei der m eistens ohnehin vorgenom m enen P robebelastung. Sie erfordert auch bei planm äßiger B ehandlung der Schrum pfspannungsfrage nur die A usführung von Feinm essungen an konstruktiv gleichartigen, doch u n ter verschiedenen Bedingungen geschw eißten K onstruktionen. Zur Erm öglichung quantitativer A usw ertung der E rgebnisse w ären die M essungen ln diesem Fall durch eingehende M aterialuntersuchung zu unterstützen. In keinem Fall ist eine Z erstörung der K onstruktionen notw endig, so daß die U ntersuchungen ohne w eiteres an Bauwerken durchgeführt w erden können, w elche vordem noch keine größere B elastung erfahren haben.
Einige charakteristische Erscheinungen bei derartigen U ntersuchungen m ögen diese A usführungen erläutern, und zw ar einmal an Stücken, die direkt für den V ersuch her
gerichtet w aren, und dann an großen Bau
w erkträgern', die der P robebelastung u n ter
worfen w urden.
Abb. 1 zeigt das M ittelstück einer 6,0 m lan g en , auf 3,3 m Länge prism ati
sch en , 1,9 m breiten Platte. Die verblei
b ende Länge von 2,7 m entfällt auf die b reiteren , zur Einspannung in die Z erreiß
m aschine benötigten Köpfe. Die drei aus einem Blech geschnittenen Längsbahnen w aren in zwei V -L ängsnähten durch elek
trische Lichtbogenschw eißung m iteinander v erbunden. Die m ittlere Bahn war außer
dem gestoßen und durch eine Q uernaht
w ieder zusam m engeschw eißt. O hne daß hier auf die besonderen Schweiß
bedingungen eingegangen w erden kann, können in Abb. 2 u. 3 die für die hier b eh an d elte Frage w esentlichen E rgebnisse für zw ei konstruktiv gleichartige P latten w iedergegeben w erden.
3000
'“•K2000«
§> m
s 1000
I ^ ¡00
0
-7,'S -SO -25 0 25 SO 75 100 125 ISO 175 200 Dehnung in % • 10 ~J (a u f 20mm Meßlänge gemessen)
A bb. 2. Form änderungen bei P latte Nr. 1.
Die A nordnung der D ehnungsm eßstellen g eh t aus Abb. 1 hervor. Die Form änderungskurven der Abb. 2 u. 3 entsprechen den M ittelw erten der auf W ulst- und W urzelseite auf 20 mm M eßlänge gefundenen D ehnungsw erte.
In den A bbildungen sind besonders eindringlich die Kurven der Ent
lastungsw erte, die gezeichnet sind, indem jed er bei der E ntlastung auf eine kleine, aus versuchstechnischen G ründen gew ählte Anfangsspannung von ~ 100 kg/cm 2 gem essene W ert als Abszisse und die der Entlastung
Bleibende Formänderungen
Abb. 1. V ersuchsplatte m it D ehnungsm eßstellen.
Bleibende Formänderungen bei
Dehnung in % -tO '1 ! auf 20mm Meßlänge gemessen.)
Abb. 3. Form änderungen bei P latte Nr. 2.
voraufgegangene B eanspruchung als O rdinate aufgetragen w orden ist. Die O rdinate zeigt die m ittleren rechnungsm äßigen Beanspruchungen des Q uer
schnitts. Durch besondere M essungen w urde nachgew iesen, daß die Spannungsverteilung üb er die P lattenbreite im prism atischen Teil nahe den Köpfen sehr gleichm äßig, also g u te K rafteinleitung vorhanden war.
Die dargestellten K urven der G esam tdehnungsw erte am Stoß zeigen dem entsprechend anfänglich sehr gleichm äßige D chnungsverteilung. Bei größeren Spannungen zw eigt die D ehnungskurve an den L ängsnahtm eß
stellen in eigenartiger W eise von den anderen ab. Dem W esen nach sind die Erscheinungen gleichartig für beide Platten, in der G röße jedoch sehr verschieden. Bei der P latte Nr. 1 treten an den M eßstellen 1 und 5 nach steigender Beanspruchung relative Z usam m endrückungen g egenüber dem A nfangszustand bis zu etw a 2/a der G röße der bei B elastung festgesteilten D ehnungen an diesen Stellen auf. Zur D eutung dieser E rgebnisse ist zu sagen, daß es sich hierbei nicht um absolute D ruckspannungen handeln wird, sondern um die durch die V orbelastung hervorgerufene V erm inderung um etw a 1000 kg/cm 2 sehr w esentlicher anfänglicher Zugspannungen, denen in N ähe der Achse, w ahrscheinlich auch in den äußeren Bahnen, Druck
spannungen gegenüberstanden. Wird dabei in Erw ägung gezogen, daß solche starken Ä nderungen des A nfangsspannungszustandes nur durch V erform ungen plastischer Art innerhalb des S pannungsfeldes eintreten können, und b each tet, daß diese Erscheinungen bei Platte Nr. 1 schon w enig über 1200 kg/cm 2 m ittlerer Beanspruchung beginnen, so dürfte auf G rund dieser M essungen erw iesen sein, daß die Schw eißbedingungen u n günstiger w aren als bei P latte Nr. 2.
O b sich Nr. 1 im D auerbetrieb ungünstiger verhalten h ätte als Nr. 2, ist aus diesen Feststellungen nicht m it Sicherheit zu entnehm en, da gerade die Stellen mit Zugvorspannungen an den Längsnähten geringere Kräfte aufnehm en. F ür die Frage der Erkennung der A nfangsspannungen sind diese Feststellungen jedenfalls sehr aufschlußreich.
Etw as anders g eartet sind die bei der Probebelastung zw eier H aupt
träger einer Eisenbahnbrücke gefundenen Ergebnisse, die w ieder für die U ntersuchung der A nfangsspannungen w ertvolle H inw eise geben. Die E inzelheiten dieser U ntersuchungen sind bereits b esp ro ch en 3). Die g e schw eißten Träger nach Abb. 4 w aren bei der P robe
belastung auf 12 m gestützt und w urden In den V iertel
punkten bis zu einer rechnungsm äßigen Spannung von 1600 kg/cm 2 belastet. Die in Trägerm itte am U ntergurt an der G urtplatte und auf den N ähten für 20 mm M eß
länge ausgeführten D ehnungsm essungen w aren nach Abb. 4 angeordnet. Abb. 5 u. 6 zeigen die K urven der E ntlastungsrestw erte in A bhängigkeit von der rechnungs
mäßigen Spannung bei der voraufgegangenen B elastung.
Die aufgetragenen W erte entsprechen den M ittelw erten der an je zw ei sym m etrisch liegenden M eßpunkten ge
fundenen W erte. In beiden Fällen und in allen Punkten haben die R estw erte das V orzeichen der voraufgegangenen Beanspruchung. Hinsichtlich d er G röße der Restw erte unterscheiden sich die Ergebnisse an beiden Trägern sehr stark. Es läßt sich ohne w eiteres erk en n en , daß der Träger 2 (s. Abb. 6) u n ter ungünstigeren Bedingungen geschw eißt w orden ist als der Träger 1. Die bleibenden Verform ungen bei verhältnis
m äßig geringen Spannungen sind hier kaum anders zu deuten als durch erhebliche V orspannungen, die in Z usam m enw irkung m it den Spannungen aus d er B elastung eine vorzeitige Ü berschreitung der E lastizitätsgrenze zur Folge hatten. N im m t man für den W erkstoff die Spannung, bei der eine bleibende V erform ung von 0 ,0 0 5 % eintrltt, niedrig zu 1500 kg/cm 2 an und entnim m t man den K urven für den Träger 2, daß diese bleibende
3) A. M a s s e n b e r g , G eschw eißte Eisenbahnbrücke mit Stützw eiten der einzelnen Ö ffnungen bis zu 15 m, Bauing. 1931, S. 705, H eft 40.
-550-33
BH500-12
17 6.1.
i. 5. 2
M
Abb. 4.
Träger mit D ehnungs
m eßstellen.
96 B i e r e t t , B edeutung und Erk en nung von Anfangsspannungen usw. — Verschiedenes B e ila g e z u r Z e its c h rift .D ie B a u te c h m k - 1750
1500
1250
1000
p 750
F}.
too
+i 250 Bu.7.
/ /
5.L i w
1/
! 2uA.
tu. 3.
e - j - ~ 783mm fü r 2 e - 750mm fü r 1.3.6.
S.u.5.
J.7.
1750
1500
V 1250
*|ti 13
1000
r
^ 750 S , 500 'SI
2502uJt.v 1.U.3
f
z6u7.*7 r !
// / / /
/
/Z
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z/ / e - j - - 753mm fü r 2 .7 u. 5
\ e -7 5 0 m m fü r 1.3.6.U.7
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I0 5 10 15 ¿0
Bleibende Dehnung in %-10~J (auf20mm Meßlänge gemessen J Abb. 5. B leibende Form änderungen bei Träger Nr. 1.
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Bleibende Dehnung in %10~J (auf 20mm Meßlänge gemessen J Abb. 6. B leibende Form änderungen bei Träger Nr. 2.
V erform ung an der M eßstelle 5 schon bei 700 kg/cm 2 B elastungsspannung erreicht w orden ist, so dürfte daraus hervorgehen, daß bisw eilen doch recht große A nfangsspannungen vorhanden sin d , deren V erfolgung bei der Eigenart der Schw eißverbindung besonders an g ezeig t ist. A us den A bbildungen ist w eiter ersichtlich, daß an den Kanten der G urtplatte die bleibende V erform ung gleicher G röße erst bei größeren Spannungen ein- tritt als in der M itte der G urtplatte. Bei gleichen W erkstoffeigenschaften der P latte in d er M itte und an den K anten w ürde durch diese F eststellung eine von der M itte der G urtplatte nach außen stark abfallende A nfangs
spannung angezeigt. Zur genauen Verfolgung dieser U m stände bedürfte es ein er eingehenderen W erkstoffuntersuchung, vor allem der F eststellung des Form änderungsgesetzes des W erkstoffes bis zur Streckgrenze, die bei planm äßigen V ersuchen auszuführen w äre. — Ü ber die V orbeanspruchung
der N ähte ist aus den Kurven nichts Sicheres zu entnehm en. In Beach
tu n g des zw angsläufigen Form änderungszusam m enhanges von N aht und um gebendem W erkstoff können jedoch größere U nterschiede in den An
fangsspannungen in der Naht und in der G urtplatte nicht angenom m en w erden. Die F eststellu n g der A nfangsspannungen in der G urtplatte dürfte deshalb auch für Rückschlüsse auf die A nfangsspannung der N aht genügen. Die an den N ähten festgestellten bleibenden F orm änderungen können entw eder plastischer A rt sein und aus den w erkstofflichen Eigen
schaften des Schw eißgutes erklärt oder als R estzugspannungen infolge der plastischen V erform ungen des G rundw erkstoffes g e d e u te t w erden.
D ieser innige Z usam m enhang zw ischen den Form änderungen des G rundw erkstoffes und des Schw eißgutes in K onstruktionen, bei denen die Spannungen in den N ähten, vor allem die zw angsläufig in den Nähten auftretenden N orm alspannungen von dem Form änderungsverhalten des G rundw erkstoffes abhängen, geben dieser ganzen Frage ihre besondere Bedeutung. F ür die statische F estigkeit w ären diese Z usam m enhänge vielleicht als nicht so w esentlich anzusehen. Bei einzelnen eigenen V er
suchen w urden tatsächlich keine b ed eu te n d en U nterschiede in den Bruch
lasten gleichartiger K onstruktionen festgestellt, obw ohl diese hinsichtlich ihrer A nfangsspannungen seh r verschiedenen B edingungen unterlagen. D er bei B ruchbelastung regelm äßig zu beobachtende Spannungsausgleich führt auch hier bei anfänglich ungünstigen V erhältnissen w ie häufig zu recht günstigen E rgebnissen, die aber Rückschlüsse auf das V erhalten im Betriebe nur im geringen M aße zulassen. Jedenfalls w erden hierüber nur D auer
versuche A ufschluß geben können. In A nbetracht der starken A bhängigkeit der N ahtbeanspruchung von dem V erhalten des G rundw erkstoffes, die sich in ungünstigen Fällen bei großen A nfangsspannungen und N ähten von größerem Form änderungsw iderstand in starkem A nwachsen der N aht
spannungen ausw irken kann, ist deshalb d er Frage der Anfangsspannungen große B edeutung beizum essen. Die im vorliegenden g eg eb en en H inw eise auf die M öglichkeiten zur E rkennung von A nfangsspannungen sollen dazu beitragen, auch diese für die Entw icklung der Schw eißung bei Ingenieur
bauten w ichtige Frage zu einer befriedigenden Lösung zu bringen.
N e u b a u d e s G e s c h ä fts h a u s e s d e r D e u tsc h e n B au - u n d B o d e n b a n k AG., B erlin , T a u b e n s tr a ß e . Das sieben O bergeschosse und ein K ellergeschoß um fassende G e
bäude ist als S tahlskelettbau
m it ein Stein starker Ziegel- *
ausm auerung und Vorgesetzter V erblendung ausgeführt.
Für diese Bauw eise hat man sich aus m ehreren G ründen e n t
schlossen. Der w ichtigste w ar die schnellere A usführungs
m öglichkeit. A ußerdem g e sta t
teten die geringen A usm aße d ertrag en d en Stahlkonstruktion w eitestg eh en d e A usnutzung des w ertvollen G rundstücks.
Da ferner an einigen Stellen d er B augrund nicht ganz ein
w andfrei war, schien es auch aus diesem G runde zw eck
mäßig, das H aus in S tahlkon
struktion zu errichten. Liefe
rung und M ontage der Stahl
konstruktion erfolgte durch die Firma K r u p p - D r u c k e n m ü l - i e r G . m . b . H . , B crlin-T em pel- hof. Das G ew icht des aus St 37 ausgeführten S tahlskeletts be
trügt 328 t. Die D eckenunter
züge sind als kontinuierliche, über drei Stützen laufende Träger ausgeführt.
Die Stützen b estehen aus D C - P ro filen , teilw eise auch aus I-P ro file n u nd D ifferdinger Breitflansch - Profilen.
Durch E inziehen von I-T rä g e rn in den äußeren U m fassungsw änden w urde für die notw endige W indversteifung gesorgt.
Die Bauzeit w ar außerordentlich kurz. Die M ontage der Stahl
konstruktion, die in Tag- und N achtschicht durchgeführt w urde, w ar in sechs W ochen beendet. Die G esam tbauzeit einschließlich Innenausbau — z. B. auch der T resoranlage im K eller — b etru g elf M onate.
B em erkensw ert ist die G estaltung der Fassade, die aus besonders gebran n ten Steinen ausgeführt ist (Abb. 1). D er besseren inneren Auf
teilung w egen hat man sehr schm ale F ensterbreiten von 1,2 m gew ählt.
Die F enster der V orderfront sind als S tahlfenster ausgeführt, die mit ihrem schm aleren Rahm en einen größeren Lichteinfall gew ähren als H olzfenster.
Die H offronten sind mit w eißglasierten Steinen verb len d et. Bel der A us
führung der D ecken ist besonders W ert auf eine g u te Schallisolierung Abb. 1. Ansicht.
g eleg t w orden. Die Decke ist folgenderm aßen herg estellt: Ü ber der tragenden Steineisendecke ist eine Schicht Torf m it etw as Sand gem ischt
aufgefüllt. Auf dieser Füllung
■r ist eine etw a 3 cm starke ' Schicht flacher H ohlziegel
platten angeordnet(SIlenzium - deckc). Dann folgt eine Schicht A usgleichbeton in etw a 3 bis 4 cm Stärke ’ ein
schließlich G lattstrich, h ier
auf Ist das Linoleum verlegt w orden.
Die Einteilung des H auses ist folgende: Im K eller b e finden sich die H eizung, die G arderobenräum e für die An
gestellten , ein W erkraum für den H ausm eister, ein größerer T resorund einige Archivräume.
Im Erdgeschoß befinden sich die Kasse und die Buchhaltung (Abb. 2). Ein besonderer H aus
eingang führt zum K unden
raum . Im ersten O bergeschoß befinden sich die D irektions
rä u m e , das Sekretariat und ein kleines Sitzungszim m er.
In zw eckm äßiger W eise sind d ie D irektionsräum e durch eine besondere T reppe mit dem K undenraum verbunden.
Im zw eiten O bergeschoß be
finden sich der große Sitzungs
saal und die R egistratur. Im dritten bis sechsten O b er
geschoß sind die Büros der Seiten- und Rückflügel des
25230
Abb. 2.
Taubenstraße Erdgeschoß - G rundriß.
einzelnen A bteilungen untergebracht. Im
fünften O bergeschosses ist der K asinobetrieb für etw a 200 A ngestellte eingerichtet. Auf dem Flachdach ist ein größerer D achgarten vorgesehen.
Die statische B erechnung erfolgte durch das Ingenieurbüro K u h n &
S c h a i m , Berlin. Entw urf und B auleitung lagen in H änden des ver
storbenen Reg.-Bm str. Hans J e s s e n , Berlin. Dr. B a u e r , Essen.
I N H A L T : G e s c h w e iß te B le c h tr flg e r- S tra ß e n b r ü c k e . — D as n e u e B e rlin e r B ü ro h a u s d e r I d u n a - G e r m a n ia V e r s ic h e r u n g s g e s e lls c h a f t, S te ttin . — S p a n n u n g s v e rte ilu n g In e in e r F la n k e n s c h w e iß n a h t. — Z u r F ra g e d e r B e d e u tu n g u n d E r k e n n u n g v o n A n fa n g s s p a n n u n g e n In g e s c h w e iß te n K o n s tru k tio n e n . — V e r s c h i e d e n e s : N e u b a u d e s G e s c h ä fts h a u s e s d e r D e u ts c h e n B au- u n d B o d e n b a n k AG ., B e rlin , T a u b e n s tra ß e . ... ...
F ü r d ie S c h riftle itu n g v e ra n tw o r tlic h : Geh. R e g fe ru n g sra t P ro f. A. H e r t w l g , B e rlin -C h a rlo tte n b u rg . V erlag v o n W ilh elm E r n s t & Soh n , B erlin W 8.
D ru c k d e r B u c h d ru c k ere ! O e b rü d e r E r n s t, B erlin SIV 6 8 .
