DER STAHLBAU
Verantwortliche Schriftleitung: 5Dr.=3>ng. A. H e r t w i g , Geh. Regierungsrat, Professor an der Technischen Hochschule Berlin B erlin-C harlottenburg 2, Technische Hochschule. — Fernspr.: Steinplatz 9000Bei l age T~*\TT~? T ) A T Trr T 7 r " l U M T T Z Fachschrift für das se-
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Z e i t s c h r i f t
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| | | \ | | sam te Bauingenieurw esen Preis des Jahrganges 10 R.-M. und Postgeld2. Jah rg an g B ER LIN , 9. A ugust 1929 Heft 16
A bb. 2, 3.
Großraumkohlenbunker für die Braunkohlen-Industrie A ktiengesellschaft Zukunft, W eisw eiler.
a i i c R e c h t e V o r b e h a l t e n . Von K. K latte, O beringenleur der
Im Jahre 1926 beschloß die B ia g (Braunkohlen-Industrie A ktien
gesellschaft Zukunft) in W cisw eilcr teils aus fabrikatorischen, teils aus Sicherheitsgründen einen G roßraum kohlenbunker zu errichten. Zunächst w urde ein Projekt in Eisenbeton ausgearbeitet.
Infolge von V erhandlungen verschiedenster N atur verschob sich aber die Beschlußfassung und dadurch die Inangriffnahme des Bau
werks so w eit in das Spätjahr hinein, daß Zweifel auftraten, ob der Bunker mit Rücksicht auf die vorgerückte Jahreszeit und das im H erbst und W inter
zu erw artende schlechte
bezw. Frostw etter in Eisen- “||
beton in dem Jahre üb er
haupt noch gebaut bezw.
ohne U nterbrechung fertig- g estellt w erden konnte.
Zu diesen Ü berlegun
gen wegen der zu w ählen
den Bauweise kam noch hinzu, daß das Bauwerk auf sehr schlechtem Bau
grund errichtet werden m ußte, der infolgedessen nur außerordentlich niedrig beansprucht w erden durfte.
Diese zwangsläufig g ege
bene niedrige Boden
belastung w ürde bei Eisen
beton besonders große
F undam entabm essungen Abb.
notw endig gem acht haben.
W ollte man den Bau nicht erheblich verzögern, so blieb aus diesen Gründen nur noch die Wahl, das Bauwerk in Stahl zu errichten. Diese G ründe w urden tatsächlich Ursache, daß von der Firma F. A. N e u m an in Eschweiler ein Entwurf in reiner Stahlkonstruktion angefordet wurde und zw ar mit dem Ergebnis, daß die H erstellung dieses bem erkensw erten Bau
werks kurz nach Einreichung des Angebots der genannten Firma nach ihrem Entw urf übertragen wurde.
D ieser Beschluß der Biag b ed eu te t zunächst absolute U nabhängigkeit von W etter und Frost und w eiterhin eine ganz außerordentliche M inder-
Firma F. A. Ncuman, Eschweiler.
belastting des, wie gesagt, schlechten Baugrundes durch Eigengewicht, und zwar steht in diesem Falle das Eigengew icht der Stahlkonstruktion zu dem einer Eisenbetonkonstruktion im V erhältnis von rund 1 :4,7. Ein U m stand, der einen der größten V orzüge des Eisenbaus veranschaulicht, w elcher jedoch bei der Wahl der Bauweise vielfach überhaupt nicht genügend berücksichtigt wird. Die sich daraus ergebenden Ersparnisse an G ründungskosten liegen auf der Hand.
Eine besondere Eigentüm lichkeit bei der Bunkeranlage besteht darin, daß für den eigentlichen Bunkerraum nur Stahl zur V erw endung kam und die V erw endung von Beton bezw. Stein grundsätzlich verm ieden worden ist.
Bei der Bunkeranlage war die besondere Be
dingung gestellt, daß die Förderzüge — elektrische Lokomotiven mit 35-Ton- nen-W agen — unm ittelbar auf bezw. in den Bunker fahren sollten, um dort verm ittels m oderner Ent
leerungseinrichtungen ihren Inhalt in den Bunker
raum abzugeben.
Dadurch war das eine A bhänglgkeitsverhältnis zwischen Höhe, Breite und Länge des Bunker
raum es gegeben. Das andere A bhängigkeitsverhältnis bestand darin, daß nach m odernsten Grundsätzen der A btransport der Kohle aus dem Bunkerraum autom atisch erfolgen mußte, und zw ar durch horizontal arbeitende Schaufelräder, die die Kohle auf kontinuierliche 1 m breite Trans
portbänder warfen, verm ittels derer die Kohle dann w eiter befördert wurde.
Diese Einrichtung w urde von der M a s c h i n e n f a b r i k B u c k a u geliefert.
Die G esam tanlage b esteh t aus drei Teilen, und zw ar:
1. einer Zufahrtbrücke von der Rampe des Zufahrtgleises aus der G rube in den Bunker hinein,
1.
2. dem Bunker selber und 3. einer Schrägbrücke vom
anderen Ende des Bunkers zur Separation (Abb. 1).
Die Zufahrtbrücke ist als Dop- pclkragbrücke ln Stahlfachwerk aus
geführt und zwar derartig, daß das nach dem Bahnkörper hin aus
kragende Stück gleich lang dem jenigen ist, w elches an den Bunker anschließt. Die Brücke ruht auf einer ebenfalls fachw erkartig aus
gebildeten Einzelstütze.
Die Brücke ist an den Bahn
damm beweglich angcschlossen, so daß beim Aufsetzen der ersten Achsen des Transportzuges an der B unkerseite ein negativer Auflagcr- druck entsteht, der durch e n t
sprechend starke V erankerung mit dem Bunker aufgenom men wird.
Diese Art der Zufahrtbrücke war zum Teil durch die U ntergrund
verhältnisse, andererseits aber auch aus der Ü berlegung heraus notwendig, daß die Inbetriebnahm e außerordentlich beschleunigt und infolgedessen bei dem Bahndamm mit nachträglichen Senkungen bzw. Setzungen des angeschütteten Erdreiches gerechnet w erden m ußte. Demzufolge konnte ein festes Auflager an dem Ende des Bahndam m es für die Brücke nicht geschaffen w erden, so daß sich daraus die gew ählte Konstruktion ergab.
Aus der vorgesehenen A rbeitsw eise ergab sich ferner, daß der Bunker unterhalb des eigentlichen Bunkerraum es möglichst frei von irgend
welchen Zwischenkonstruktloncn gehalten w erden m ußte (Abb. 2 u. 3).
Der Bunkerraum , w elcher 3000 m3 Inhalt hat, ruht bei 60 m Länge auf fünf portalartig ausgebildetcn B lechträgcrrahm en, die je 15 m von
einander entfernt sind. Er besteht aus einer über die ganze Länge von 60 m reichenden D oppeltasche mit einem m ittleren Sattel und nach der Mitte zu geneigten Seltenschurren, deren obere Kanten in der Ebene der Außenwände des Bunkers und in Höhe O berkante der Portale liegen (Abb. 4).
Der Sattel sowohl als auch die Scitenschurren sind infolgedessen 15 m w eit gespannt und bestehen aus Blechwänden, die gleichzeitig als Blech
konstruktion angew andt w erden sollte, d. h. also ein Trägergerippe mit dazwischen hergestellter Beton
oder Steinausfüliung, oder ebene Blechwände m it entsprechenden Trägeraussteifungen.
Die bei beiden Lösungen vor
handenen Schwierigkeiten sind von der ausführenden Firma bereits im Entwurf um gangen worden, und zwar derart, daß die Längswände in einzelne Tonnengew ölbe aufgelöst w urden, so daß jede Tonne eine Spannw eite von 5 m in horizontaler Richtung aufweist (Abb. 5).
Die durch diese Tonnenw ände hervorgerufenen H orizontalkräfte sind aufgenom m en in je 5 m Ent
fernung durch einen entsprechend stark ausgebildeten senkrechten Pfosten und die H orizontalschübe am unteren und oberen Rande der Tonnenw ände durch horizontal an- geordnete Blechträger, die nach außen vorkragen und so gleichzeitig zwei je in etwa '/ 3 Höhe des G esam tbauw erkes entlanglaufende Laufstege abgeben, verm ittels deren ohne besondere G erüsteinrichtungen eine b e quem e M öglichkeit für spätere Instandsetzungs- und Anstricharbeiten ge
geben ist. Die oberen Blechträger sind in 15 m A bstand jew eils durch kräftige Zugbänder an dem mittleren Sattelgerüst abgestützt. Der obere Teil, d. h. also die Ü berdachung des gesam ten Bunkerraums, ist durch leicht gehaltene Portalbinder in Fachw erkkonstruktion hergestellt (Abb. 6).
Die unterhalb der Bunkerlängswände vorgesehene Abschlußw and dieses unteren Raumes sow ie die W ände des vorerw ähnten Aufbaues sind ln V2 Stein starker Fachw erkkonstruktion ausgeführt worden.
Die D acheindeckungbesteht aus arm icrtenR em yschenB im sbetonplatlen.
U nterhalb des vorerw ähnten Bunkersattcls bzw. der seitlichen Schurren sind, angebaut an die letzteren, horizontal liegende, mit entsprechenden Aus
steifungen versehene Abgabebleche angeordnet, auf welche die Kohle selbst
tätig herunterfällt und von denen sie verm ittels der bereits erw ähnten, hori
zontal wirkenden Schaufelräder auf die unter den vorhandenen beiden Schlitzen angeordneten Transportbänder abgegeben wird (Abb. 2, 3 u. 5).
Abb. 4.
Abb. 5.
träger ausgebildet sind, d. h. mit entsprechenden Längs- und Q uerver
steifungen versehen sind. D er m ittlere Sattel trägt außerdem durch ent
sprechend ausgebildete aufgebaute Stützen gleichzeitig die Fahrbahn für den über den Bunker einzufahrenden Förderzug (Abb. 5).
Eine besondere Frage stellte die A usbildung der seitlichen Bunker
längswände dar. Es war zu überlegen, ob hierbei evtl. eine Gemischt-
Diese Transportbänder fördern die K ohle horizontal nach dem dem Zufahrtdamm entgegengesetzten Ende des Bunkers und geben sie dort auf ein etw as tiefer liegendes Transportband ab, w elches schräg nach oben zur Separation führt. Diese Schrägbänder w erden von dem dritten Teil der G esam tanlage, der Schrägbrücke, getragen, w elcher ebenfalls als ein
facher K ragträger in Fachw erkkonstruktion so durchgebildet wurde, Abb. 6.
B e ila g e zur Z e i t s c h r i f t „Die B a u t e c h n i k “. 183
Abb. 7.
daß das hochliegcnde Ende ohne jed e V erbindung mit dem massiven Bau der Separation bleibt. Infolgedessen können Irgendwelche Senkungen im G elände keinen Einfluß auf die Sicherheit der Schrägbrücke in senk
rechter Richtung ausüben. Auch die in der Separation auftretenden horizontalen Schw ankungen können die Schrägbrücke nicht beeinflussen.
Die etw a in % der Spannw eite angeordnete Stütze ist in ähnlicher Weise wie bei der Zufahrtbrücke mit Streben nach den beiden Brücken
arm en hin versehen und im Zusam m enhang mit den seitlichen Parallel
trägern der Schrägbrücke statisch als G anzes behandelt worden.
Die Schrägbrücke hat 6,50 m Breite und 50 m Länge, ihr überkragender Arm eine solche von 14,6 m. Sie ist zu ebener Erde zusam m engebaut und als Ganzes hochgezogen w orden, die Portaldoppelstütze dann erst untergebaut (Abb. 7).
D er Boden dieser Schrägbrücke b esteh t aus Beton zwischen Kappen
trägern, auf denen gleichzeitig die G estelle für die Schrägtransportbänder angeschlossen sind. Die Seitenw ände sind im unteren Teil mit hochkant g estellten Ziegeln von besonderen A bm essungen ausgem auert, w ährend im oberen Teil ein durchlaufendes G lasband mit Lüftungsflügeln vor
gesehen ist. — Die Dacheindeckung besteht ebenfalls w ieder aus Remyschen arm ierten Bim sbetonpiatten auf leichter Stahlkonstruktion (Abb. 1).
Die fünf tragenden Portalträger für den Bunker sind in der Fabrik der Firma F. A. N e u m a n vollständig zusam m engenictct und verm ittels
Abb. 8. Abb. 9.
zweier Radsätze als Ganzes zur Baustelle befördert w orden (Abb. 8). Es lag darin die besondere Sicherheit, daß die gesam te N ietarbeit für diese Portale restlos W erkstattarbeit darstellt und so die denkbar größte Sicher
heit für einw andfreie A usführung gew ährleistet wurde, abgesehen von der Zeitersparnis auf der Bausteile. Der Transport ist denn auch als etw as nicht A lltägliches an verschiedenen Stellen des W eges im Film fest
gehalten worden.
Einige Z ahlcnw erte dürften von besonderem Interesse sein. Der m axim ale Auflagerdruck für jeden Portalfuß beträgt 256 000 kg und die ebenfalls an jedem Portalfuß nach außen wirkende Horizontalkraft 86000 kg.
Besonders hervorzuheben ist noch, daß die Gelenk-A uflagerung der Portale vollständig in Stahlkonstruktion hcrgestclit worden ist, so daß irgendwelche B edenken, die man vor allen Dingen auch w egen der dauernden Erschütterungen durch den ein- und ausfahrenden Förderzug, vielleicht bei Stahlguß haben könnte, vollständig ausgeschaltet worden sind (Abb. 9).
Die G ründungstiefe für die Fundam ente war 1,30 m unter Erdgleiche.
Die Fundam ente w urden als arm ierte Platten mit einem Sockel für die Aufnahme der Portalfüße versehen und zwischen der Platte und dem Sockel entsprechende A ussteifungsrippen angeordnet.
Die gesam te Bunkerkonstruktion hat bisher tadellos zur vollsten Zufriedenheit der B ia g gearbeitet.
A lle R e c h te V o r b e h a lte n .
Zur Berechnung von Rhombenträgern.
Von ®r.=$)ttg. P. C h ristian !, Privatdozent an der Technischen Hochschule Aachen.
sym m etrische Bclastungsfälle w ürde man im m er noch mit 36 U nbekannten zu arbeiten h ab en , w eshalb dieses V orgehen für die Praxis als undurch
führbar bezeichnet w erden muß.
Da die Steifigkeit der Füllungsstäbe gegenüber den G urtungen sehr gering ist, kann man folgern, daß eine V ernachlässigung des steifen An
schlusses der Füllungsglieder die Ergebnisse nicht wesentlich beeinflussen kann. D iese V erm utung w ird durch V erglclchsrechnungen bestätigt, die Bei der statischen Berechnung von Rhom bentragw erken wird heute
In der Praxis noch im m er so vorgegangen, daß man die V oraussetzung m acht, in den K notenpunkten seien die Stäbe gelenkig m iteinander ver
bunden. Diese B etrachtungsw eise kann jedoch nicht zu richtigen Ergeb
nissen führen, w eil G elenkknoten die E ntstehung einer starkzackigen Biegelinie erlauben w ürden, w ährend sie durch die steife K notenverbindung verhindert w ird 1). Bei Dreieckfachwerken führt die Annahm e gelenkiger
KXXXXXX) KXXXXXX>I <xxxxxx^
t
Abb. 1.1
Abb. 2.t
Abb. 3.Knoten nur deshalb zu brauchbaren Ergebnissen, well auch ein Fach
w erk, dessen Knoten tatsächlich vollständige G elenke sin d , eine stetig verlaufende B iegelinie b ild et, die mit der Biegelinie des steifknotigen System s im w esentlichen übereinstim m t. Beim Rhombenträger dagegen entstehen infolge des erforderlichen W iderstandes gegen die zackige V er
formung wesentlich andere Stab- kräfte als d ie , die sich bei Be a) rechnung eines Rhombenfach
werks mit gelenkigen Knoten ergeben. D aher darf bei Be
rechnung solcher Tragwerke die steife K notenverbindung nicht un
berücksichtigt gelassen w erden.
Man m üßte, um streng richtige
Ergebnisse zu erhalten, den Träger als Rahm entragw erk untersuchen. Dies w ürde jedoch dazu führen, daß man schon das verhältnism äßig kleine Tragwerk nach Abb. 1 als 72fach statisch unbestim m tes System rechnen m ü ß te2). Auch bei Zerlegung der B elastung ln sym m etrische und antl- Der Nachweis der U nzulässigkeit einer derartigen Betrachtungs
w eise wird geführt in: C h r i s t i a n ! , Beitrag zur Theorie m ehrteiliger Fachw erke, Diss., Aachen 1926.
2) Eine derartige strenge U ntersuchung ist durchgeführt in: C h r i- s t i a n i , Strenge U ntersuchungen am Rhom benfachwerk, Berlin 1929, V erlag J. Springer.
an dem in Abb. 1 dargestellten System vorgenom m en w urden. Die Anzahl der U nbekannten w urde, w ie sich aus Abb. 2 leicht ersehen läßt, von 72 auf 14 erm äßigt. Bei zw eckmäßiger Wahl der statisch un
bestim m ten Größen gelingt es hierbei, die Elastizitätsgleichungen als abw echselnd 11- und 13gliedrige G leichungen aufzustellen. Jedoch muß auch dieses V erfahren als für die Praxis zu zeitraubend be
zeichnet w erden.
Eine w eitere Vereinfachung ist möglich. W enn nur eine der beiden G urtungen steifknotig ausgebildet ist (Abb. 3), so ist eine zackige V erform ung des ganzen Trägers, wenn auch nicht gänzlich verh in d ert, so aber doch sehr stark gem indert. D er Aus
gleich der Zacken der Biegelinie wird natürlich nicht so groß sein wie bei Steifheit beider G urtungen oder gar säm tlicher A nschlüsse, jedoch genügt er, um Ergebnisse zu zeitigen, die eine für die Praxis aus
reichende G enauigkeit haben. Bei einer Berechnung unter Zugrundelegung der Abb. 3 erhält man zwar außer den Stabkräften die Stabm om enfe und dam it die N ebenspannungen nur für die als steif angenom m ene G urtung;
jedoch will man in der Praxis in den m eisten Fällen gar nicht die N ebenspannungen erm itteln, sondern man begnügt sich m it der Kenntnis der Stabkräfte, um die Q uerschnitte bem essen zu können. Bezüglich der
x x x x x x x
a)XXXXXXX
<xxxxxx>
Abb. 4.
V
KXXXXXX2
Abb. 5.
N ebenspannungen genügt es zu w issen, daß beim Rhom benträger genau wie bei den gut konstruierten Dreieckfachwerken die N ebenspannungen sich in unschädlichen G renzen halten. Eingehend behandelt w urde gerade diese Frage ln den beiden erw ähnten Schriften (Anm. 1 u. 2).
Die Auffassung des Rhom benträgers als Fachwerk mit einer steifen G urtung führt zu folgendem R echenverfahren1)- Ein System nach Abb. 4 a ist «fach, ein solches nach Abb. 4 b n — lfach statisch unbestim m t, w enn n die Anzahl der in einer G urtung vorhandenen Stäbe ist. Als statisch unbestim m te Größen w erden am besten die Stabkräftc der fach
werkartigen G urtung g ew äh lt, bei Abb. 4 b außerdem noch die Stabkraft des M ittelpfostens. Die so entstehenden statisch bestim m ten H auptsystem e sind in Abb. 5a u. 5 b dargesteilt. Ein Zustand X m — — 1 ist in Abb. 6
w iedergegeben. A ngenom men ist dabei ein Rhombenfachwerk, bei dem die Höhe gleich der Feldw eite ist. Ein Zustand X m — — 1 erstreckt sich nur über die Felder am _ \ , a m , a m + v D aher erhält man als Elastizitäts
gleichungen 5 gliedrige G leichungen. Bezeichnet man mit s' die ver-
Jc ' Ec
jüngte Länge s - y eines S tabes, mit s" den W ert s - y , mit ic2 den W ert J c , mit a die Längen der U ntergurtstäbe, mit / die Länge eines
c
fallenden und mit s die Länge eines steigenden D iagonalstabes, so er
geben sich die von der Belastung unabhängigen W erte E J C s i k = / M i M k ds' + ic2 - S i S k s ” auf G rund der Abb. 6 zu:
i ^2^ i, **
j E dc 'K tm " j2 (a rn~ 1 4" 3 fl,„ + ¿*,,¡4.1) + 4- l + 2 « r n - l + 2 s m + 2 / m + 2 / m+ l) E dc 'hn. 777+ I = = ~"9" [a m öm+i) O {S'>‘ f m+l) (1)
(2 )
(3)
E dc rn—1 g {am - 1 4" am) n f m)
E 'Kt, m + 2 — 24 ’ ° m+ 1
4
"am + 1
E dc 'Ki, m — 2 : 24 ’ a m - 1 + -m- 1 1 4 m —1
Der Einfluß der Q uerkräftc ist w egen seiner G eringfügigkeit vernach
lässigt worden.
Für ein Trägerende nach Abb. 4 a ergibt sich sinngem äß (Abb. 7):
a2 Ü’
H)
E d c Sn ,
E d c Sn
J2 + a 2 ) + + a 2" + 2 s , " -f 2 . A "
+ 2 / , " + 4 i " )
E J c Sn wie Gl. 3.
Ist der Träger ausgebildet wie in Abb. 4 b , so erhält man aus Abb. 8:
j «2 i S
| + 2.f , " -f 2 / 2" + 2 / 3" -j- 4 1,").
(5) l E J c S"
E J c S23 wie Gl. 2, E J c wie Gl. 3.
F ür den Z u stan d , bei dem die Kraft des M ittelpfostens X z -- setzt wird, erhält man nach Abb. 9:
/ 2
1 g c-
(6)
E J J 2, = ~ yCI2
7
‘ am 4~
E d c K l z 1 5
E d c ^771 + 1, z ' 24
E d c Sm _ M a2
E dc K l + 2, z j ~~ 24
’ a ~ a m lJ L 4
’ am 4
Für die Erm ittlung der Belastungsglieder der Gleichungen, also der von der B elastung abhängigen V orzahlen
E Jc Sm i~ f M0 m Mids’
+ic2
“ S0m Sis"
ist der Zustand Z = 0 zu betrachten. H at man zweckmäßig als steife G urtung die Lastgurtung gew ählt, so bleiben die Fachw erkstäbe sämtlich spannungslos. Daher verschw indet das zw eite G lied der eben genannten G leichung, und zur Errechnung der B elastungsglieder ist lediglich das erste Integral zu bilden, in dem die W erte M om einfache Balkenm omente sind.
ln allen Fällen ergibt sich ein G leichungssystem , w ie es schematisch in Abb. 10 dargestellt ist. Die A uflösung solcher G leichungen b ietet keine
l) Die Berechnung von Fachw erken mit einer steifen G urtung ist sehr ausführlich in W o rc h , Die Berechnung von Fachw erkkranträgern mit biegungsfestem O bergurt, V erlag R. O ldenbourg, 1928, untersucht worden, jedoch unter Beschränkung auf Dreieckfachwerke.
Schw ierigkeiten, da sie nach den bekannten Verfahren zur Auflösung 5gliedriger G leichungen vor sich gehen kann. Als Ergebnis der Auf
lösung erhält man die Stabkräfte der unbelasteten G urtung. Alle übrigen Stabkräfte ergeben sich aus:
S = — (S, X , + S 2 W2 + . . . S n X n).
Die Erm ittlung dieser Größen kann bei Anordnung der Rechnung in einer Tafel sehr schnell durchgeführt w erden.
F ür die w eitaus m eisten Fälle der Praxis ist mit der gezeigten Er
m ittlung der Stabkräfte die statische U ntersuchung abgeschlossen. Ist je doch darüber hinaus noch die Kenntnis der Biegelinie, der ganz genauen G röße der Stabkräfte sow ie der Größe der N ebenspannungen erwünscht, so ist folgender W eg einzuschlagen.
U nter V erw endung der nach dem geschilderten V erfahren erm ittelten Stabkräfte kann man an Hand eines V erschiebungsplanes oder m ittels der elastischen G ewichte die Biegelinie für beide G urtungen bestim m en. Aus den Biegelinien können die Stabdrehw inkel für alle Stäbe entnom m en werden. Diese stim m en hinreichend mit den wirklichen Stabdrehw inkeln des vollkom m en steifknotigen System s überein, so daß ihre V erw endung bei einem der bekannten N äherungsverfahren zur Berechnung der N eben
spannungen von Fachw erken (z. B. dem Mohrschen Verfahren) bew irkt daß diese Verfahren konvergieren, und zwar schon in erster Näherung hinreichend genaue Ergebnisse liefern. Man erhält dam it alle Stabend
m om ente und die verbesserten Stabkräfte. Eine W iederholung der U nter
suchung mit den verbesserten Stabkräften w ürde dann nur noch eine un
bedeutende Ä nderung der statischen G rößen des Systems liefern und dam it zeigen, daß man nunm ehr zu genauen W erten gelangt ist.
A u s z u g a u s d e n E r g e b n i s s e n e i n e s Z a h l e n b e i s p i e l s . W egen der Beschränkung des zur V erfügung stehenden Raumes ist e s - n ic h t möglich, die D urchführung eines Zahlenbeispiels vollständig w iederzugeben. D eshalb sollen nur einige Zahlen m itgeteilt w erden, in denen der U nterschied in den Ergebnissen des bisher für richtig gehaltenen N äherungsverfahrens (Betrachtung des Tragwerkes als Fachwerk) und der geschilderten Betrachtungsw eise deutlich zutage tritt, und in denen sich die praktische B edeutung dieses leicht zu handhabenden Verfahrens zeigt.
U ntersucht w urde das in Abb. 11 dargestellte Tragwerk. Bei sym m etrischer bzw. antisym m etrischer B elastung, \vorauf sich eine beliebige Belastung im mer durch B elastungsum ordnung zurückführen läßt, sind hier nur vier
B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „ Di e B a u t e c h n i k “. 185
T a fe l 1.
Je eine Last von 0,5 t im P unkte 2 und 2.
Stabkräfte in kg.
Stab So N 1) 5
1 ä, a i
<h
«3 +
0 + 500 + 500 + 1000
+ 4 + 399 + 648 + 773
0 + 437 + 617 + 828
Ober gurt
l> i h ....b*
0
— 500
— 1000
— 500
— 7
— 566
— 833
— 709
0
— 555
— 874
— 678
gstäbe fallend h
h A
+ 354 + 354 + 354
— 354
+ 322 + 458 + 140
— 45
+ 391 + 391 + 225
— 138 k- *a
’S O c cJ , s i
« tJ s2
’S ! i o“
î
— 354
— 354 + 354
- 354
— 353
— 227 + 124
— 45
— 391 - 2 2 5 + 138
— 73
— 500 0 + 500
— 517
— 28 + 13
— 555 0 + 104
bzw. drei U nbekannte vorhanden, so daß die Rechnung nicht zeitraubender ist als auch bei anderen statisch unbestim m ten Tragwerken. In den
*) F ür die Schrägstäbe ergeben sich bei strenger Untersuchung zwei verschiedene Stabkräfte für die beiden Stabteile oberhalb und unter
halb des K reuzungspunktes. Die U nterschiede beider W erte sind jedoch gering. H ier w urde daher nur der M ittelw ert angegeben.
T afel 2.
Eine Last von 1,0 t im Punkte 2.
Stabkräfte in kg.
Stab So N l) s.
V— j «i a,
«3
«4
0 + 786 + 571 + 1357
+ 19 + 592 + 869 + 926
0 + 661 + 797 + 1061 i—i
CJ v-
jC 3 o 60
*2 h bt
0
— 786
— 1571 - 357
+ 7
— 920
— 1248
— 764
0 - 897
— 1322 695
gstäbe fallend fx
u A f t
+ 556 + 556 + 556
— 859
+ 493 + 767 + 132
— 264
+ 632 + 632 + 300
— 442
=2 -o o o
c o tua
'S
in
« i
* 3
*4
— 556
— 556
+ 859
— 556
573 310 + 409 + 30
- 632
— 300 + 442 0
tu — 786 - 820 - 897
to 0 — 52 0
z + 500 + 13 + 104
Tafeln 1 und 2 sind die Stabkräfte S0 (Ergebnisse der genauen Durch
rechnung als Gelenkfachwerk), die Stabkräfte N (Ergebnisse der genauen Durchrechnung als 7 2 fach statisch unbestim m tes Rahmentragwerk) und die Stabkräfte S (mit dem hier geschilderten Rechnungsgang gefunden) g eg en ü b erg estellt2).
Die ln den Tafeln enthaltenen Zahlenw erte machen auf zwei w ichtige Tatsachen aufm erksam . Man erkennt, daß man mit den üblichen Be
rechnungsverfahren schon deshalb nicht arbeiten darf, weil zahlreiche Stäbe danach zu günstig bem essen w erden (z. B. Tafel II O bergurtstab ¿>4).
Außerdem aber erkennt man, daß durch das geschilderte verhältnism äßig einfache Näherungsverfahren schon recht brauchbare Ergebnisse erzielt w erden können.
2) Die W erte N w urden entnom m en aus C h r i s t i a n ! : Strenge U nter
suchungen am Rhombenfachwerk. Berlin 1929. V erlag Julius Springer.
Sicherheit und Kontrolle von Schw eißverbindungen für Stahlkonstruktionen.
A lle R e c h te V o r b e h a lte n . Eindrücke von einer Studienreise nach Belgien.
Von Dipl.-Ing. R. C a ja r, M agistratsbaurat bei der Baupolizei, Berlin.
Man muß noch im m er ins Ausland reisen, wenn man Ausführungen größeren Umfangs von geschw eißten Stahlkonstruktioncn sehen will.
Deutschland befindet sich auf diesem G ebiet im Rückstand. D iese Be
obachtung drängt sich zunächst auf, wenn man nach Belgien kom m t und sieht, bis zu welchem G rade der V ervollkom m nung dieses Verfahren dort schon gediehen ist. Auf Schritt und Tritt begegnet man Stahlbauten wie H allenbauten, Leitungsm asten, A ntennentürm en u. a., die nicht mehr, wie bisher üblich, genietet, sondern m ittels des elektrischen Lichtbogens ge
schweißt sind. Man hat den Eindruck, daß man hier bereits aus dem Versuchsstadium heraus ist und daß man dem neuen Verfahren großes Vertrauen hinsichtlich seiner Sicherheit schenkt. G leichzeitig ist die weite V erbreitung seiner A nw endung ein Beweis für seine wirtschaftlichen Vor
teile. Den V erfasser interessierte natürlich vor allem die Sicherheit, und über diese sowie über einige Kontrollmögllchkeiten soll im folgenden hauptsächlich gesprochen w erden.
Zunächst: Wie wird die Sicherheit erreicht und wie wird sie gew ähr
leistet? H ier spielen zwei H auptfaktoren eine m aßgebende Rolle, einmal die A usführung der Schw eißung selbst und dann das verw endete M aterial.
Eine gute Schw eißung erfordert vom A usführenden außer einigen persönlichen, unum gänglich notw endigen Eigenschaften, wie g u te Augen, sichere Hand und ein gew isses Maß von Intelligenz, bestim m te K ennt
nisse und H andfertigkeiten, die in einem besonderen Lehrgang erw orben w erden m üssen. Der Schw eißarbeiter muß zunächst von sich aus die Ü berzeugung haben, daß seine Schw eißung die nötige Sicherheit bietet.
W eiter m uß die W erkstatt, die die A usführung von Schweißungen über
nom m en hat, einen Stam m solcher handw erklich ausgebildeter Schweiß
arbeiter besitzen, der die G ew ähr bietet, daß nur einw andfreie A rbeit geliefert wird. Je w eiter hier die Spezialisierung getrieben w ird ,'d e sto besser.
Insbesondere sind die G asschm elzschw eißer von den Lichtbogenschweißern scharf zu trennen. Ein guter Gasschm elzschw eißer ist bei w eitem noch nicht in der Lage, eine gute Lichtbogenschw eißung auszuführen und
um gekehrt. Aber auch bei der Lichtbogenschw eißung selbst sind noch w eitere A rbeitsteilungen möglich, je nach dem zu schweißenden M aterial und den verw endeten Elektroden. Die A usbildung der Schw eißer ge
schieht gegenw ärtig ln besonderen Lehrw erkstätten, in Berlin bei den L e h r - u n d V e r s u c h s w e r k s t ä t t e n f ü r S c h w e i ß t e c h n i k d e s V e r
b a n d e s f ü r a u t o g e n e M e t a l l b e a r b e i t u n g . A ußerdem haben die m eisten Hochschulen eigene Schw eißlaboratorien eingerichtet, die zunächst für die Studierenden gedacht sind, in denen aber auch für außerhalb der Hochschule stehende Berufsgruppen Lehrkurse abgehalten w erden. Auch die Reichsbahn hat ihre besondere Schw eißlehrwerkstatt. In Belgien besitzt d i e E l e k t r o d c n f a b r i k La S o u d u r e É l e c t r i q u e A u t o g è n e , B r ü s s e l , und in Aachen die A r c o s - G e s e l l s c h a f t f ü r S c h w e i ß t e c h n i k eigene Schw eißlehrw erkstättcn. Später, wenn die Stahlkonstruktionsfirm en erst eigene Schw eißw erkstätten eingerichtet und sich einen Stamm fertiger Schw eißm eistcr herangebildet h ab en , w erden sie auch dort Lehrlinge einstellen können.
D er zw eite, für die Sicherheit einer Schw eißverbindung m aßgebende Faktor ist das Material. Das Ideal w äre erreicht, wenn das aufgebrachte Schwcißmetall die gleichen Eigenschaften hätte w ie die zu verbindenden Teile. Es wird aber jedem von vornherein einleuchten, daß beim Schweiß
vorgang selbst, bei der hohen dabei auftretenden Tem peratur (etwa 3000°), irgendw elche physikalischen bzw. m etallurgischen Veränderungen un
vermeidlich sind, die auf die Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften des Stahles irgendw ie von Einfluß sind. So hat man gefunden, daß sich mit g e wöhnlichen blanken Elektroden aus handelsüblichem Baustahl Schweißungen von unter U m ständen zw ar sehr hoher Festigkeit, aber außerordentlich geringer Dehnung ergeben. Ein sehr hartes, aber auch sehr sprödes Material wird dabei abgelagert. D erartige V erbindungen können aber für Stahlkon
struktionen nicht in Frage komm en. Die Ursache der V erhärtung des Schwelß- m atcrials sieht man in dem Zutritt des Luftsauerstoffs zu dem geschm olzenen Stahl. Die Tatsache, daß blanke E lektroden beim Verschweißen keine
Schlacke absetzen, hat man vielfach als Vorteil angesehen. Gewiß ist die Schlacke eine nicht angenehm e Beigabe, aber sie hat andererseits den großen Vorzug, daß sie den Z utritt des Sauerstoffs zum schm elzflüssigen Stahl ver
hindert. Man verbessert also die Schweißung, w enn man den Elektroden schlackebildende Bestandteile zusetzt. Die Gefahr, daß die Schweiß
verbindung nach dem Erkalten Schlackeneinschlüsse aufweist, ist nur bei u n genügender Aufmerksamkeit des Schweißers gegeben. Bei jed er normal au s
geführten Schw eißung bleibt die Schlacke an der Oberfläche und kann, wenn erforderlich, nach dem Erkalten leicht abgeklopft w erden. N euere Versuche der Arcos-Gesellschaft haben aber ergeben, daß dieses Abklopfen beim Aufträgen m ehrerer Schweißraupen übereinander nicht einm al nötig ist, da beim Aufträgen der neuen Raupe die Schlacke der darunterliegenden w ieder zum Fließen gebracht w erden kann, so daß auch sie w ieder an der Oberfläche der neuen Schweiße erscheint. Nun entsteht reichliche Schlackenbildung nur bei den sogenannten .u m h ü llte n “ Elektroden. Bei diesen bildet sich außerdem um den Lichtbogen eine G ashülle, die schon hier den Zutritt schädlicher Gase, also vor allem des Sauerstoffs verhindert.
Die „um hüllte“ Elektrode dürfte also vor allem für die V erbindung
schw eißung von Stahlkonstruktionen in Betracht kom m en, trotz des höheren Preises gegenüber der blanken Elektrode.
Die belgische Firma La Soudure Électrique Autogène in Brüssel, die der Verfasser besucht hat, ist jedenfalls auf Grund langjähriger praktischer Erfahrungen und V ersuche, die in G em einschaft mit dem unter Leitung von Professor Dustin stehenden Festigkeitslaboratorium der Polytechnischen Schule der U niversität Brüssel durchgeführt w urden, zu dem Ergebnis gekom m en, daß für V erbindungschw eißungen hochbeanspruchter Stahl- konstruktionen nur die um hüllte Elektrode geeignet ist. Hierzu kommt, daß die H andhabung der um hüllten gegenüber derjenigen der blanken Elektrode erheblich leichter ist, so daß mit ihr schon von Schweißern durchschnittlicher Q ualität norm ale, durchaus brauchbare Schweißver
bindungen hergestellt w erden können. Dies ist ein M oment, das zur allgem einen Sicherheit der Schw eißverbindungen überhaupt sehr wesentlich beiträgt. Man wird sich erinnern, daß man früher auch den auf Bau
stellen von Hand geschlagenen N ieten keine so große Festigkeit zu
traute w ie den in der W erkstatt hergestelltcn. Erst die neueren V er
fahren der M aschinennictung mit Druckluft haben das V ertrauen w ieder
hergestellt, so daß man heute keinen Unterschied m ehr zwischen W erk
stätten- und Baustellennieten macht. D ieses Ziel muß bei den Schweiß
verbindungen ebenfalls erreicht w erden. Man darf in Zukunft nicht mehr von der besonderen Q ualität des Schw eißers abhängig sein. Jeder, der eine gew isse Lehrzeit mit Erfolg durchgem acht hat, muß im stande sein, die Bedingungen zu erfüllen, die an eine norm ale Schweißung gestellt werden.
Die Firma La Soudure É1. Aut. und die nach gleichen G rundsätzen ar
beitende A rcos-G esellschaft in Aachen glaubt dieses Ziel mit ihren Elek
troden erreicht zu haben. Als Beweis können die zahlreichen mit diesen Elektroden ausgeführten K onstruktionen dienen, bei denen sich irgendein nachteiliges V erhalten der Schw eißverbindungen bisher nicht gezeigt hat.
U nterstützt w erden diese B estrebungen durch die zahlreichen Ver
suche von Professor Dustin. ln seinem Bericht üb er „die V erbindung von Profilelsen durch Schw eißung", den Professor Dustin zu Anfang des Jahres 1929 in Brüssel bei der Belgischen Gesellschaft für M aterial
untersuchung und Prüfung erstattete, stellt er ausdrücklich fest, daß die Versuche mit blanken Elektroden mit den Jahren 1924/25 als abgeschlossen gelten können, und daß dieses Verfahren durch die Schweißung mit um hüllten Elektroden als überholt angesehen w erden kann. Demzufolge stellt er seine Versuche bereits in den Jahren 1925/26 nur noch mit diesen um hüllten Elektroden an. In dieser Zeit hat er m ehr als 300 Zerreiß
versuche ausgeführt und annähernd 200 Dünnschliffe angefertigt und ist ungefähr zu folgenden Schlüssen gekom m en: Vor allem haben die Ver
suche die überragende B edeutung der Wahl einer guten Elektrode gezeigt.
Das Material einer guten Elektrode von geeigneter Q ualität verhält sich bei den Versuchen wie ein guter Flußstahl. Die Ergebnisse zeichnen sich durch große Regelm äßigkeit aus. Daraus folgt, daß man die Ab
messungen der Schw eißverbindungen mit ausreichender Sicherheit b e rechnen kann. Durch die Schweißung wird das geschm olzene M etall selbst nicht verändert, w enigstens was den Flußstahl betrifft. Ein A us
glühen der Schweißung hat keinen Zweck. Die bei dieser V ersuchsreihe angestellten Erm üdungsversuche hatten kein befriedigendes Ergebnis, sie w urden daher im Jahre 1927 nach einem verbesserten Verfahren w ieder
holt. Die Ergebnisse w aren w iederum sehr regelm äßig und lassen sich w ie folgt zusam m enfassen: Die mit guten um hüllten Elektroden aus
geführten Schweißungen haben eine Erm üdungsgrenze, die nicht sehr hoch, aber genügend scharf abgegrenzt ist. „Nicht sehr hoch“ soll heißen, daß sie etwa 10% niedriger war, als die W erte, die bei amerikanischen V ersuchen mit guten Stahlgußsorten gefunden w urden. „G enügend scharf abgegrenzt“ soll heißen, daß eine W echselspannung besteht, die nur um ein geringes, beispielsw eise um 1 kg/m m 2 erniedrigt zu w erden braucht, um eine praktisch unbegrenzte W iderstandsfähigkeit zu erhalten.
In den Jahren 1926/27 wurden Elem ente von Schw eißverbindungen untersucht. Alle Schw eißverbindungen lassen sich auf zwei Elem ente
zurückführen: 1. Stum pfschw eißungen, 2. K ehlschw eißungen, die in dem rechten W inkel angebracht w erden, den die zu verbindenden Stücke m itein
ander. bilden. Die Stum pfschweißungen können durch die Erfahrungen bei K esselschweißungen als erledigt angesehen werden. Es ist ohne w eiteres möglich, ihnen eine Festigkeit zu geben, welche der Festigkeit der zu vereinigenden Blecheglelchkom m t. Es bleiben also n u rd ie Kehlschweißungen zu untersuchen. Diese kann man wiederum zu zwei U nterelem cnten zu
sam m enfassen: 1. Stirnnähte (Abb. 1 u. 2), 2. Flankcnnähte (Abb. 3). Mit diesen N ähten wurden m ehr als 200 system atisch durchgeführte V ersuche an
gestellt, w obei das H auptaugenm erkaufdie Beanspruchung, die Form änderung und den Bruch der N ähte gerichtet wurde. Die Kehlschw eißungen haben
M .
Abb. 1. Abb. 2. Abb. 3. Abb. 4.
im allgem einen eine Q uerschnittform , die sich dem Dreieck annähert (Abb. 4). Sowohl bei den Stirnnähten als auch bei den Flankcnnähtcn ist als Bruchquerschnitt ein Schnitt längs des Lotes B H anzusehen, mit dem U nterschied, daß dieser Q uerschnitt bei den Stirnnähten auf Zug, bei den Flankennähten dagegen auf Abscherung beansprucht wird, und daß die Spannung sich im ersteren Falle gleichmäßig, im letzteren un
gleichm äßig (von innen nach außen abnehm end) verteilt. Ein w eiterer U nter
schied zwischen beiden E lem enten besteht darin, daß die Form änderungs
arbeit bei der Stirnnaht sehr gering, bei der Flankennaht dagegen sehr be
deutend ist. Die Stirnnaht bricht fast ohne vorherige Form änderung, w ährend die Flankennaht sich vor dem Bruch sehr stark deform iert. Bei allen Versuchen hat sich erw iesen, daß die Festigkeit von der Form des Dreiecks A B C in gewissem G rade abhängig ist. Die beste Form ist das gleichschenklige Dreieck. Dreiecke mit verkürztem Schenkel B C ergaben w esentlich geringere Festigkeiten, Dreiecke mit verlängertem Schenkel B C dagegen keine w esent
lich höheren Festigkeiten; letztere sind also unwirtschaftlich. Bei der Ausführung einer Reihe von Schw eißungen hintereinander ergaben sich sogen, „norm ale“ Profile, die hauptsächlich von der verw endeten Elektrode, bis zu einem gew issen G rade von der Blechstärke der W erkstücke und fast gar nicht vom Schw eißer selbst abhingen. Diese „norm alen“ Profile sind bei m ittleren Blechstärken ein gleichschenkliges Dreieck mit ebener H ypotenuse, die bei den dünneren Blechen eine leicht konvexe und bei dickeren eine leicht konkave Form annim mt. Das Vorhandensein eines solchen „Normalprofils“ trägt wesentlich zur Erleichterung der Berechnung der Schw eißverbindungen bei. Den Versuchen wurde ein und dieselbe Elektrode zugrunde gelegt, um für die einzelnen Elem ente V ergleichs
m öglichkelten zu erhalten. Die Ver
suchsstücke hatten die in Abb. 5 u. 6 dargestellte Form. Durch ihre sym
m etrische A nordnung w erden Biegungs-
£ i.
Futter
f u t ter
Abb. 5.
S ch n itt a-b
Abb. 6.
beanspruchungen verm ieden. Die m ehr als 200 Probestücke wurden von sechs Schweißern hergestellt, wobei Sorge getragen wurde, daß bei ein und derselben Serie verschiedene A rbeiter tätig waren, um den Einfluß des persönlichen Faktors festzustellen. Die Schw eißnähte w urden auf genaue Länge gefräst, im Q uerschnitt jedoch unbearbeitet gelassen. Die Blech
stärke variierte von 5 bis 15 mm. Die V ersuche ergaben eine durchaus zufriedenstellende Regelm äßigkeit und das fast völlige Verschwinden des persönlichen Faktors. Für die Berechnung von Schw eißverbindungen für Stahlkonstruktionen ergaben sich folgende R egeln: 1. Das aufgetragene Schweißmetall soll aus Flußstahl von 38 bis 40 kg/m m 2 Bruchfestigkeit und 15 bis 2 0 % D ehnung bestehen. 2. Das „natürliche“ oder „norm ale“
Profil der N aht soll entw eder eine ebene oder leicht konvexe, niem als aber eine beliebig konkave H ypotenuse haben. 3. Sind die Bedingungen unter 1. und 2. erfüllt, so kann man mit Sicherheit darauf rechnen, daß eine Stirnnaht eine Bruchlast von 2,6 t/cm 2 bezogen auf den Flächeninhalt des unm ittelbar mit der Schw eißnaht in Berührung stehenden Teils des
B e ila g e z u r Z e i t s c h r i f t „ D ie B a u t e c h n i k “. 187
Probestückes aufnim m t1). Da der für die Probestücke verw endete Stahl eine Bruchfestigkeit von 40 kg,/mm2 hatte, so kann man auch sagen, daß die Festigkeit einer Stirnnaht ungefähr 6 5 % oder % der Festigkeit des mit der Schw eißnaht unm ittelbar in Berührung stehenden Teiles des Probestückes beträgt. U nter den gleichen Bedingungen ergibt sich für die Flankennaht eine Bruchlast von 2 bis 1,6 t/cm 22) oder 50 bis 4 0 % der Festigkeit des mit der N aht unm ittelbar in Berührung stehenden Teils des Probestückes. H at man nur statische B elastungen aufzunehmen, so ist die Stirnnaht von Vorteil. Bei dynam ischen Beanspruchungen ist die Flankennaht vorzuziehen.
Zur Bestätigung obiger Regeln wurden in der zw eiten Hälfte des Jahres 1927 Versuche mit handelsüblichen Profilen angestellt. L-, x- und U-Profile von etwa 1 m Länge w urden paarw eise auf starke Ver
bindungsbleche m ittels Stirn- bzw. F lankennaht geschw eißt. Bekanntlich treten bei allen Profilanschlüssen N ebenspannungen auf, die die G esam t
festigkeit des Profils bezogen auf den vollen Q uerschnitt herabsetzen.
Bei den N ietverbindungen ist es der Q uerschnittsverlust durch die N iet
löcher und die N ebenspannungen infolge Exzentrizität des Anschlusses.
Man kann also von einem W irkungsgrad des Anschlusses sprechen. Die Versuche haben ergeben, daß der W irkungsgrad der Schw eißverbindungen bei den j.- und U-Profilen praktisch gleich 100% , bei den L-Profilen gleich 9 0 % gesetzt w erden kann. Bei der Schw eißung der Nähte für die Profile ergab sich die Schwierigkeit, daß man für die Stärke der Naht nicht wie bei den Probestücken Abb. 1, 2 u. 3 durch die Blechstärke von vornherein einen A nhalt für die Stärke der auszuführenden Schweißnaht hat. Man muß also für jede E lektrodensorte besonders durch Probieren feststellen, wieviel Lagen übereinander geschw eißt werden m üssen, dam it der erforderliche N ahtquerschnitt entsteht. Bringt man ausschließlich Flankennähte an, so stim m t bei den L - und U-Profilen die berechnete mit der beobachteten Festigkeit gut überein. W eniger g ut ist dies bei den X-Profilen der Fall. Augenscheinlich ist hier die Form des Profils selbst schuld, die eine Ü berbeanspruchung des innen
liegenden Teils der Schw eißnaht bew irkt. Man kann sich hier durch eine geringe V erlängerung der Schw eißnaht helfen. Eine K ombination von Stirn- und Flankennaht ist verhältnism äßig schwächer. Die V erringerung der Tragfähigkeit ist bei den U-Profilen zw ar noch im m er unbedeutend, sie erreicht bei den kleinen L -Profilen aber bereits 10% und steigt auf 2 0 % bei den x-Profilen. Die Ursache hierfür liegt in der Differenz der vorhin bereits erw ähnten Form änderungsarbeit beider V erbindungen. Die Stirnnaht kann sich nicht in dem Maße ausdehnen wie die Flankennähte, infolgedessen tritt eine Entlastung der letzteren und eine Ü berlastung der ersteren ein. Die S tirnnaht bricht bereits, ehe die Flankennähte nennensw ert beansprucht sind. Auch hier kann man sich durch Ver
längerung der Flankennähte oder Verstärkung der Stirnnaht helfen. Ver
suche mit dynam ischen Einw irkungen und w iederholten B elastungen hatten das Ergebnis, daß die nach den obigen Regeln für statische B elastungen bem essenen Schw eißnähte hinsichtlich ihrer F estigkeit dem W erkstück selbst in fast allen Fällen überlegen waren. Druckstäbe sind so zu berechnen, als ob sie mit G elenken angeschlossen sind. Mit einer Einspannung kann ebenso wie bei den genieteten K notenpunkten nicht gerechnet w erden.
G elegentlich des Besuches des Verfassers in Brüssel w urden im Festigkeitslaboratorium der dortigen Polytechnischen Schule eine Reihe von Versuchen angestellt: 1. Zerreißversuche mit Probestücken, n ach d em
Schema der Abb. 6 ausgebildet, also lediglich mit Flankennähten. Diese N ähte waren so bem essen, daß der Bruch auf jeden Fall in ihnen statt
finden mußte. Die Ergebnisse sind Abb. 7.
-■'i; L SO____
Abb. 8. Abb. 9.
Abb. 10.
in Tafel 1 zusam m engestellt. Sie zeigen eine gute Ü bereinstim m ung der berechneten und beobachteten W erte und ferner, daß die Spannungen von der Länge der Schweißnaht so gut wie unabhängig sind, was auf eine gleichm äßige V erteilung der Spannungen in der Längsrichtung der Schweiß
naht schließen läßt. 2. Zugversuche mit R undstäben aus Schweißmetall.
Ergebnisse siehe Tafel 2. Die H erstellung dieser Rundstäbe ist aus Abb. 7 bis 9 ersichtlich. Ein Stück Kesselblech von 15 mm Stärke und den A b
m essungen 3 0 0 -6 0 mm aus Siemens-M artin-Stahl (38 bis 42 kg/m m 2) wird auf einer Seite bis zu einer Tiefe von 9 mm nach Abb. 7 ausgefräst und
■) G em eint sind die Flächen A B bzw. B C des D reiecks in Abb. 4.
Bezogen auf den Bruchquerschnitt B H , beträgt die Bruchlast 2 ,6 :0 ,7 0 7
= 3,7 t/cm 2.
2) Bzw. 2,7 bis 2,3 t/cm 2 bezogen auf Q uerschnitt B H ( S c h e r beanspruchung!).
die H öhlung mit Schweißmetali ausgefüllt. Hierauf wird das Stück um gedreht, auf der gleichen Länge w iederum auf 9 mm ausgefräst (Abb. 8) und mit Schweißmetall ausgefüllt. Schließlich wird das Stück in einer Länge von 50 mm entsprechend Abb. 9 auf 10 mm Durchm. abgedreht, w obei nach den stärkeren Enden zu allmähliche Übergänge hergestcllt w erden. V erlangt wird eine D ehnung von m indestens 16% und eine Bruchfestigkeit von m indestens 40 kg/m m 2. Die Versuche haben, wie Tafel 2 zeigt, w esentlich günstigere Resultate ergeben, namentlich hin
sichtlich der D ehnung. Sehr anschaulich zeigt sich die Ü berlegenheit der geschw eißten V erbindung gegenüber einer N ietverbindung bei der 3. V ersuchsreihe, bei der zw ei nach gleichen statischen Grundsätzen berechnete Probestücke einem starken Stoß in der Fallmaschine ausgesetzt
w urden. Der geschw eißte Probe- yJLzSezS—* stab brach erst beim zweiten Stoß (50-kg-Gewlcht aus 3,20 m Höhe), und zw ar nicht in der Schweiß
naht, sondern im vollen Material.
Der genietete Stab riß sofort beim ersten Stoß im Q uerschnitt der ersten N ietreihe. W eniger gute Resultate zeitigte die Kerb- schlagprobe. Drei V ersuchsstücke aus Schw eißmetall ergaben im Mittel eine K erbzähigkeit von etwa 5 kg/cm 2, w ährend ein V ergleichsstück aus Flußstahl eine Kerbzähigkeit von 10 kg/cm 2 aufwies. Einwandfreie E rgebnisse hatten jedoch w iederum zwei Biegeproben. Die dazu verw endeten Versuchsstücke sind in Abb. 10 dar
gestellt. Die 10 mm starken Flachstäbc wurden über einen Dorn von 30 mm Durchm esser um 180° zusam m engebogen und zeigten w eder Bruchstellen noch Risse, nur nadelstichähnliche Löcher.
Wie kann man nun ausgeführteSchw eißungen einw andfrei kontrollieren?
Diese Frage interessiert die Aufsichtsbehörde natürlich in höchstem Maße.
A bgesehen davon, daß man die A bm essungen der N ähte leicht m ittels besonderer Blech- oder Schraubcnlehren kontrollieren kann, liegen hier ähnliche Schw ierigkeiten vor w ie beim Eisenbeton. H ier wie dort spielt die Baustofffrage und seine V erarbeitung eine w esentliche Rolle. Man kann natürlich ähnlich wie man Betonproben entnim m t, auf der Baustelle auch durch den die Schw eißungen ausführenden A rbeiter Probeschw eiß
stücke herstellen lassen, die dann in einer amtlichen M aterialprüfungs
anstalt zerrissen w erden. Auch einfache Biegeproben mit Stücken ähnlich wie Abb. 10, die sich sehr schnell herstellen und sofort an O rt und Stelle ausführen lassen, geben unter U m ständen schon ein gutes U rteil üb er die aus
geführten Schw eißungen. Die Firma La Soudurc El. Aut. em pfiehlt in Ihrem
„Praktischen Lehrgang für Lichtbogenschw eißung“ folgendes V erfahren:
Zwei Flachstäbe von 5 bis 6 mm Stärke, 7 bis 8 cm Breite und 20 bis 25 cm Länge w erden m ittels einer V -Schwcißung von 7 0° stumpf geschw eißt (Abb. 10), der Schw eißw ulst wird abgefeilt, und zwar in der Längsrichtung des Stückes, um Q uerrillen zu verm eiden. Das Probestück wird dann w eiter mit der Feile geglättet und die beim Versuch der D ehnung ausgesetzten Ränder werden gut abgerundet (Abb. 10). Nun spannt man das Stück vertikal in einen Schraubstock, und zw ar so, daß die Mitte des Stückes sich noch etwa 10 mm oberhalb der Backenkante befindet. Man biegt dann das Flachelsen mit Hilfe eines aufgesetzten Rohrstückes oder in ähnlicher W eise so, als wollte man den W inkel der V-förmigen Schw eißung w eiter aufbiegen. Das Probestück m uß sich zu einer U-Form biegen lassen, ohne daß sich Risse in der Schweißung zeigen. Der innere Radius des U soll ungefähr 20 mm betragen. Es ist sorgfältig darauf zu achten, daß die ge
schw eißte Stelle nach dem Biegen an der richtigen Stelle sitzt (Abb. 11). Biegeproben, die nach dem Biegen so aussehen w ie Abb. 12 oder 13, sind voll
kom m en zwecklos. S elbstver
ständlich kann man eine schlechte Schweißung auch fast im m er am A ussehen erkennen. Allerdings kann man hier nicht wie beim Eisenbeton durch Anstem m en der fertigen Konstruktion die G üte des M aterials feststellen. Eine Schweiß
verbindung kann nicht ohne w esentliche Beeinträchtigung ihrer Trag
fähigkeit verletzt w erden, w ährend sich bei Eisenbetonkonstruktionen immer Stellen finden lassen, die w enig oder gar nicht beansprucht sind, und infolgedessen ohne w eiteres angestem m t w erden können.
Wie man gute Schw eißraupen von schlechten einfach durch den äußeren Anblick unterscheiden kann, ist ebenfalls in dem obenerw ähnten
„Lehrgang* angegeben. Abb. 14 zeigt bei A eine gute Schweißung.
Die Schw eißung bei B ist ein Zeichen dafür, daß die Elektrode zu w eit vom W erkstück abgehalten w urde und daß infolgedessen der Lichtbogen zu lang war. Eine derartige Schweißung hat keine nennensw erte Festigkeit.
Schw eißung C zeugt von einer unsicheren H and, w obei U nterbrechungen des Lichtbogens Vorkommen. Bei D zeigt sich die W irkung eines zu
Abb. 11. Abb. 12. Abb. 13.
Verbindungen jedenfalls erheblich wachsen.
T afel 1. Zugversuche mit Flankennähten A bm essungen in mm
(s. Abb. 6) a • c. \ b • c, I d
Bruchlast in t je
lfd.
cm¡berechnet ¡beobachtet
Bem er
kungen
60 -1 0 30 14 t i 1,16
61 .1 0 45 18,65 > 0,95 — 1 : 1,035
60 .1 0 30 13,3 J 1,11
80 -15 30 20,6 \ , 7 . J 1,715 81 -15 45 32,3 / 1,1 ~ 1,8 1,79 78,5 -20 30 29,3 \ „ . 0 , 2,44 78,5- 20 45 ¡ 44,7 / — /<0| 2,48 T afel 2. Rundstab aus Schw eißm etall.
E last.-G renze Bruchlast
erfüllt? Man kann Schw eißnähte m ittels Röntgenstrahlen untersuchen und auf diese W eise Schlackeneinschlüsse, hohle Stellen und Risse sehr gut erkennen. D ieses Prüfungsverfahren eignet sich jedoch nicht für die Bau
stelle. Leider gibt cs bisher noch kein einw andfreies Verfahren zur un-
A utobus-H alle der Stadt W iesbaden
Nach M itteilungen der M. A. N., G ustavsburg.
A lle R e c h te V o r b e h a lte n .
An Stelle der Ü bernahm e der elek
trischen Straßenbahnen in städtische V er
w altung entschloß sich W iesbaden nach sorgfältigen Erwägungen, den Verkehr, hauptsächlich in der inneren B adestadt, durch A uto-O m nibusse zu verm itteln.
Es w urde beschlossen, einen ent
sprechenden W agenpark und die für einen derartigen Betrieb nötigen An
lagen zu schaffen. Ein A uto-B ahnhof m ußte vor allem den Autos E instellungs
m öglichkeit geben, schnellen und rei
bungslosen W agenverkehr sichern und mit Einrichtungen zur Reinigung und Wagenhalle -Werkstätten -Lager
Wasch-Hotte
A n-uJIfahrl Gelönc/e
Abb. I d . Q uerschnitt. Halle I.
" Ü berholung der W agen ausgestattet
1,'JSHl, w erden, um som it den ganzen Fuhrpark
® ® stets betriebsfertig erhalten zu können.
D ie Anlage des Bahnhofes sollte aus W erkstätten und U nterstandshallen bestehen. Für den Bau der H allen waren Entwürfe und An
gebote in E isenbeton und in Stahlkonstruktion eingereicht.
Erstere in tonnenähnlichem Schalendach. Bevorzugt w urde der Entwurf der M. A. N. in Stahlkonstruktion mit Bim splatten
eindeckung. Der M. A. N. w urde daher der A uftrag erteilt.
Die im April 1929 betriebsfertig ausgeführte Hallen-Anlage ist im Grundriß der Abb. 1 ersichtlich und besteht aus zwei hintereinanderliegenden G ebäuden, mit dazw ischenliegendem Fahrhof. Das An- und A bfahrtgeländc ist so b em essen, daß Schmiede
'W ogenreparqtup- Mechan. Werkstatt Schwaß
raum Schreiner-
\ßlaserei Werkbänke
H atte1
l<.s¿S(yV *_
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Abb. 1 b. Wand 1 bis 4. H alle 1
18250 18250
Abb. lc . W and 5 bis 13. H alle II.
( L i n k s A n s i c h t , r e c h t s S c h n i t t.)
Abb. 1 a bis e. G esam tgrundriß und Schnitte,
Abb. 1 e. Längenschnitt. H alle 1, schwachen Stromes. Die Schweißung macht hier den Eindruck, als ob
die Schweißtropfen auf dem Blech angeklebt sind. Das G egenteil davon, ein zu starker Strom, ergibt Schweißraupen wie bei E. Sie sind dünn, ausgebreitet und ausgehöhlt. Wie aber kann man erkennen, ob eine äußerlich gut aussehende Schw eißung auch wirklich alle Bedingungen
m ittelbaren K ontrolle ausgeführter Schweißungen. Das bloße Abklopfen ist vielleicht noch unzuverlässiger als bei (len N ietverbindungen, letzten Endes läßt sich die G üte der V erbindung hier wie dort nur durch Zer
störung der Konstruktion feststellen. Prof. D ustin ist zur Zeit mit der Aus
arbeitung eines unm ittelbaren Kontrollverfahrens beschäftigt. Sollte ein solches gefunden w erden, so w ürde das Zutrauen zu den Schweiß-
B e ila g e z u r Z e i t s c h r i f t „D ie B a u t e c h n i k “. 189
auf der den Hallen gegenüber
liegenden Seite die gleichen oder auch noch größere H allen erstellt w erden können. Die Reparatur- W erkstätten w urden in einem Längs- bau untergebracht, der vom Fahrhof aus erreicht wird. Die H allen sind dreischiffig ausgeführt, und zwar dienen die beiden Seitenschiffe von 18 m Stützw eite zur Durchfahrt und zum Aufstellen der O m nibusse, w ährend das Mittelschiff von 11 m Stützw eite als W aschhalle dient und mit allen neuesten Einrichtun
gen zweckdienlich ausgerüstet
wurde. Die allgem eine Anordnung Abb. 4
der H allen Ist aus den beigegebenen
Abb. 2 bis 4 erkenntlich. Das flache B eton-Plattendach wird von voll- wandigen Bindern getragen. Die Belichtung erfolgt durch reichlich an- geordnete O berlichter. Die Längswände sind in Stahlfachwerk ausgeführt, dessen Stützen einbetoniert w urden und die alle Wind- und Seitenkräfte
aufnehm en, so daß keinerlei Schräg
streben nötig w urden, die dem W agenverkehr hätten hinderlich w erden können.
Die G iebelseiten der Hallen w erden in ganzer Breite durch Roll
tore geschlossen, die in den Seiten
hallen bis zu 6,5 m breit sind.
A lle Tore haben Einzelantrieb und w erden m ittels Elektrom otoren b e wegt. Diese A nordnung ermöglicht . schnelles Öffnen und Schließen jedes einzelnen Tores, was besonders im W inter, wenn die H allen geheizt w erden m üssen, w ertvoll ist. Den Rolltoren w urde der Vorzug vor Flügeltorcn gegeben, weil die An- und A bfahrt nicht durch offene Torflügel behindert wird und bei geöffneten Toren stets freie Bahn geschaffen ist.
A uto-B ahnhöfe in der beschriebenen Stahl-B auw eise erstellt, dürften als billigste und betriebssicherste Anlagen dieser Art anzusehen sein.
Abb. 2. Abb. 3.
A lle R e c h te V o r b e h a lte n .
Rohsteinsilo in Stahl.
Von Ingenieur F rie d ric h D esch, Grötzingcn.
Im folgenden sollen an einem Beispiele kurze Winke für die Aus- hervorgerufen w erden. Als B odenträger dienen I-Norm aiprofile bis auf bildung gew isser Einzelheiten stählerner Silos, insbesondere der nicht
im m er einfach zu gestaltenden K notenpunkte gegeben w erden. Auf der anderen Seite sei gezeigt, welche V orteile gerade der Stahlsilo gegenüber anderen Ausführungen bietet.
Die Abb. 1 zeigt den Silo mit seinen H auptabm essungen in Q uer- utid Längenschnitt: Der Berechnung w urde ein spezifisches G ewicht des Füllm aterials von 1,6 und ein Schüttwinkcl von 4 5 ° zugrunde gelegt.
Der W inddruck konnte vernachlässigt w erden, da auf der einen Seite in 3 m A bstand das Schotterw erk steht und auf der anderen Seite ein Steil
hang die Silohöhe überragt, so daß der Bau vollständig im W indschatten liegt. D agegen w aren in die Berechnung die Belastungen eingesetzt w orden, die durch ein auf dem Silo ruhendes Schmalspurglcls mit M ulden
kippern, eine G leiswaage mit W iegehaus und durch einen Laufkatzenträger
die dem Flächenknick folgenden Träger, für die Breitflanschträger gew ählt
Abb. l a.
w urden (Abb. 1 a). Ebenso sind die Stützen Brcitflanschträger, w ährend die Riegel der Seitenw ände w ieder als N P I-T räger ausgeführt sind. Die Be
festigung der 8 mm starken Bodenbleche auf den hinteren und vorderen
Abschlußträgern (Punkt A der Zusam m enstellung) ist aus der Abb. 2 zu er
sehen: Die 6 mm starken Seitenwand-Bleche sind an diesen Stellen durch Saum w inkcl an die Träger angeschlossen, w ährend sie an den Stützen und Riegeln direkt angenietet sind. Der im Flächen
knick verlaufende Träger w urde so gelegt, daß er in der Ebene der H auptbodenneigung, d. h.
die Flanschkante auf der Knicklinie liegt. H ier
durch konnte erreicht w erden, daß die Träger
anschlüsse (Punkt B) auf der einen Bodenscite sich normal gestalteten und nur auf der anderen Seite zu einer umständlicheren Lösung gegriffen w erden mußte. Die A usbildung eines derartigen Anschlusses (Punkt C) zeigt Abb. 3. Zu be
achten ist, daß die Anschlüsse dieser in der geneigten Ebene parallel verlaufenden Träger nicht gleich ausgebildet werden können, da die beiden sich auf dem Brcitträgerflansch treffenden Flächen nicht stetig unter dem selben W inkel schneiden, sondern dieser von vorn nach hinten abnimmt. Die Abb. 4 zeigt die Ausbildurig eines K notenpunktes mit vier an eine Stütze angeschlossenen Trägern nach
Schotterw erk ausgeführte Anlage ist durch das E i s e n w e r k G r ö t z i n g e n erstellt, in dessen H änden auch die Entw urfsbearbeitung lag ; die G leis
w aage lieferte die Firma B u tz & L e it z in M annheim, die Silo
verschlüsse die R h e i n i s c h e E i s e n g i e ß e r e i u n d M a s c h i n e n f a b r i k A .-G . in M annheim. Das Gesam tgewicht beträgt etwa 20 t.
Die Vorteile, welche der Stahlsilo gegenüber dem ln Eisenbeton ausge
führten bietet, sind zunächst folgende: Da die Leistungsfähigkeit des Schottcr- werkes später gesteigert w erden soll, vorläufig aber nur mit einer be
stim m ten Produktionsm enge gerechnet werden kann, wäre cs eine unnötige Kapitalfestlegung, wenn heute schon das Bauwerk in seiner endgültigen Größe ausgeführt w ürde, die vielleicht erst nach Jahren bei einer erhöhten Produktion benötigt würde. Die jetzige Konstruktion ist so durchgebildet, daß bei kleineren Siloerhöhungen durch V erstärkung der Bodenträger und Stützen leicht ein größeres Fassungsverm ögen des Silos erreicht werden kann. Sollen größere Erhöhungen an dem Silo vorgenom m en w erden, so ist das durch Einzlehcn w eiterer Träger in der Bodenfläche leicht zu er
reichen und dadurch die Tragfähigkeit des Bodens zu erhöhen, während die Stützen durch Aufnieten von Platten oder U-Profilen für die Aufnahme einer größeren Druckkraft instand gesetzt w erden. Diese später erforder
lichen V erstärkungsarbeiten verursachen auf keinen Fall derart große U nkosten, w ie die Festlegung eines größeren Kapitals für ein von vorn
herein genügend groß ausgeführtes Silo; vor allem , wenn man in Betracht
Punkt D . Auf dem Silo sind die Träger zur Aufnahme des Rollbahnglciscs und der G leiswaage für 2,6 t Tragfähigkeit angebracht. Die Ausbildung des Silos als Trägergerlppc mit Blechausklcidung ermöglicht jederzeit das Auswcchseln etwa abgenutzter Bleche. Die für ein badisches Granit- und
zieht, daß bei der heutigen Wirtschaftslage die M öglichkeit einer Produktions
verm ehrung vielleicht erst nach vielen Jahren gegeben ist. Endlich ist die Möglichkeit, derartige Bauten auch während des W inters errichten zu können, ein Vorteil, der für manchen Besteller ausschlaggebend sein wird.
M o n t a g e h a l le n d e r Fir m a A d a m O p e l in R ü s s e l h e im . Die der Fließbandfertigung von A uto
m obilen dienenden H allen, deren erster Abschnitt im Jahre 1925 g e baut w urde, umfassen einen Kom
plex von drei H allen von je 11,6 m Spannw eite und 150 m Länge.
Spätere Erw eiterungen nach einer Längs- und einer G iebelseite sind vorgesehen. An der einen Längs- wie an der einen G iebelseite schließen die H allen an ein b e stehendes G ebäude an. Durch den längsseitig anschließenden M assiv
bau ist die Binder- bezw. Stützen
teilung der H allen m it 7,0 m g e geben. Sow eit die M ontagehallen an die M assivbauten anschließen, sind die Stützen der M auer vor
gesetzt und mit dieser verankert.
Um den Lichteinfall in die Fenster des O bergeschosses der Massiv
bauten nicht zu behindern, sind längsseitig die Binderauflager ge
stelzt, giebelseitig ist das ganze Dach abgewalm t.
In jed er Halle verkehrt ein H andlaufkran von 2,0 t Nutzlast.
Zum Einbau der für das F ließband
verfahren benötigten Hub- und Fördervorrichtungen sind die Pfetten für eine bew egliche Einzellast von 200 kg, die Binder außerdem für eine solche von 500 kg berechnet.
Im Dach sind lediglich drei M ontageverbände v orgesehen: je einer an den G iebeln und einer in der H allenm itte. An dem freien Giebel sind in der Längsrichtung je vier Stützen biegungsfest aus
gebildet. Die A ussteifung des freien G iebels war geboten, da die H allen, wie schon gesagt, in m ehreren Ab
schnitten gebaut w urden, abgesehen davon, daß es nicht angängig Abb. 3. Innenansicht der Hallen.
