DE102013201068A1

DE102013201068A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke

Info

Publication number: DE102013201068A1
Application number: DE201310201068
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Jaquemotte
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke, der aus mehreren separat herzustellenden Bauteilen zusammengesetzt ist, die einen Obergurt, einen Untergurt und zwei den Obergurt und den Untergurt verbindende Stege umfassen, wobei zur Bildung wenigstens eines der Bauteile ein Ausgangsmaterial für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff in eine die Form des herzustellenden Bauteils definierende Formvorrichtung eingebracht wird, wobei die Formvorrichtung eine Oberfläche zur Aufnahme des Ausgangsmaterials und wenigstens eine über die Oberfläche hervorstehende Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Form des Bauteils umfasst, wobei die durch die Formvorrichtung definierte Form des Bauteils durch Verstellen der Oberfläche und/oder der Begrenzungseinrichtung der Formvorrichtung veränderbar ist, wobei das Ausgangsmaterial in der Formvorrichtung zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff ausgehärtet wird, und wobei das auf diese Weise hergestellte Bauteil und die weiteren Bauteile miteinander verbunden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke.
Es sind Träger für Kranbrücken bekannt, die aus Stahl hergestellt sind und die einen Obergurt, einen Untergurt und zwei den Obergurt und den Untergurt verbindende Stege umfassen.
Eine Kranbrücke weist typischerweise zwei solcher Träger auf, die z. B. einen Arbeitsbereich einer Werkshalle überspannen, wobei auf der Kranbrücke eine beidseitig durch die Träger geführte Laufkatze eines Krans verfahrbar angeordnet sein kann. Kräne, die eine solche Kranbrücke umfassen, werden üblicherweise auch als Brücken- oder Hallenkräne bezeichnet.
Um in einer konkreten Einbausituation, beispielsweise einer Werkshalle mit bestimmten Abmessungen, einsetzbar zu sein, müssen die Träger im Hinblick auf ihre Dimensionierung und insbesondere auf ihre Länge an die jeweilige Einbausituation angepasst sein. Dies ist möglich, indem die einzelnen Bauteile eines Trägers aus verschiedenen Stahlblechen mit entsprechend angepassten Dimensionen zusammengeschweißt werden. Durch die Notwendigkeit, verschiedene Stahlbleche verschiedener Dimensionen vorzuhalten und in einer bestimmten Weise zusammenzufügen, wird der Aufwand bei der Herstellung der Träger erhöht.
Außerdem weisen die bekannten Stahlträger im Verhältnis zu ihrer zulässigen Traglast ein erhebliches Eigengewicht auf, insbesondere bei großen Spannweiten der Träger. Das erhebliche Eigengewicht ergibt sich aus dem Erfordernis einer ausreichenden Biegesteifigkeit der Träger, welche insbesondere ausreichend hoch sein muss, so dass eine maximale zulässige Durchbiegung der Träger im Betrieb nicht überschritten wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand die Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke ermöglichen, welcher im Verhältnis zu seiner mechanischen Belastbarkeit und insbesondere seiner Biegesteifigkeit ein verringertes Eigengewicht aufweist, wobei die Dimensionierung des herzustellenden Trägers an eine gegebene Einbausituation anpassbar ist, ohne dass die Komplexität des Herstellungsverfahrens oder der dazu verwendeten Vorrichtung gesteigert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke vorgesehen, der aus mehreren separat herzustellenden Bauteilen zusammengesetzt ist, die einen Obergurt, einen Untergurt und zwei den Obergurt und den Untergurt verbindende Stege umfassen. Zur Bildung wenigstens eines der Bauteile wird ein Ausgangsmaterial für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff in eine die Form des herzustellenden Bauteils definierende Formvorrichtung eingebracht. Die Formvorrichtung umfasst eine Oberfläche zur Aufnahme des Ausgangsmaterials und wenigstens eine über die Oberfläche hervorstehende Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Form des Bauteils, wobei die durch die Formvorrichtung definierte Form des Bauteils durch Verstellen der Oberfläche und/oder der Begrenzungseinrichtung der Formvorrichtung veränderbar ist. Das Ausgangsmaterial wird in der Formvorrichtung zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff ausgehärtet und das auf diese Weise hergestellte Bauteil und die weiteren Bauteile werden miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß wird zumindest ein Bauteil des Trägers aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff unter Verwendung einer Formvorrichtung hergestellt, die eine durch Verstellung der Formvorrichtung anpassbare Form des herzustellenden Bauteils definiert. Auf diese Weise lässt sich ein Bauteil für einen Träger herstellen, dessen Dimensionen in einfacher Weise anpassbar sind, wobei das Bauteil insbesondere im Wesentlichen plattenförmig mit einer durch Verstellung der Formvorrichtung veränderlichen Breite bzw. Höhe und/oder Länge ausgebildet sein kann. Ferner weist das Bauteil aufgrund der Verwendung eines Ausgangsmaterials für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff, welches in der Formvorrichtung zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff ausgehärtet wird, ein im Vergleich zu seiner mechanischen Belastbarkeit und seiner Biegesteifigkeit deutlich verringertes Eigengewicht auf. Durch Verbinden mehrerer solcher Bauteile, die insbesondere im Wesentlichen plattenförmig sein können, lässt sich ein Träger mit einem für die Stabilität des Trägers vorteilhaften, beispielsweise im Wesentlichen kastenförmigen, Querschnitt herstellen. Da die Dimensionen der einzelnen Bauteile einfach durch Verstellung der Formvorrichtung im Zuge der Herstellung des jeweiligen Bauteils anpassbar sind, kann ein Träger mit einer an eine bestimmte Einbausituation angepassten Dimensionierung hergestellt werden, ohne dass eine Vielzahl von einzelnen Stahlblechen mit verschiedenen Dimensionen für die Herstellung jedes Bauteils vorrätig gehalten und in bestimmter Weise miteinander verschweißt werden müssten. Der resultierende Träger weist ferner im Vergleich zu einem Stahlträger ein deutlich reduziertes Eigengewicht bei gleicher Traglast und gleicher maximaler Durchbiegung auf.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben.
Bevorzugt werden die Bauteile stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt. Eine solche Verbindung bewirkt eine günstige Aufteilung der auf den Träger einwirkenden Last auf die Bauteile des zusammengesetzten Trägers.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein zweites Bauteil mit einem ersten Bauteil verbunden, während das erste Bauteil in der Formvorrichtung liegt. Das in der Formvorrichtung hergestellte Bauteil muss somit nicht aus der Formvorrichtung entnommen werden, um mit dem zweiten Bauteil verbunden zu werden, so dass das Verfahren mit besonders geringem Aufwand durchführbar ist. Die Formvorrichtung wird folglich nicht nur zur Formung des ersten Bauteils verwendet, sondern dient auch zur Fixierung bzw. Halterung des in der Formvorrichtung angeordneten ersten Bauteils während der darauf folgenden Verbindung mit dem zweiten Bauteil.
Um eine Verbindung des zweiten Bauteils mit dem in der Formvorrichtung angeordneten ersten Bauteil zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass das zweite Bauteil durch eine Fixiereinrichtung der Formvorrichtung relativ zu dem in der Formvorrichtung liegenden ersten Bauteil fixiert wird. Das zweite Bauteil kann so in einer gewünschten Relativlage zu dem in der Formvorrichtung liegenden ersten Bauteil fixiert werden, in der die beiden Bauteile miteinander verbunden werden.
Vorzugsweise wird eine Rotations- und/oder Translationsbewegung des zweiten Bauteils durchgeführt, um das zweite Bauteil relativ zu dem ersten Bauteil zu positionieren und mit diesem zu verbinden. Die Rotations- und/oder Translationsbewegung kann dabei durch eine Vorrichtung durchgeführt werden, in der das zweite Bauteil festgelegt bzw. gelagert ist, wobei es sich dabei insbesondere auch um eine weitere Formvorrichtung handeln kann, in der das zweite Bauteil angeordnet ist.
Das Verfahren lässt sich mit besonders geringem Aufwand durchführen, wenn wenigstens einer der Stege mit dem Obergurt oder Untergurt verbunden wird, während dieser in der Formvorrichtung liegt. Da insbesondere der Untergurt und/oder der Obergurt im Rahmen der Erfindung prinzipiell eine nicht vollständig planare, sondern insbesondere z. B. eine in Bezug auf seine Längsrichtung bogenförmig gekrümmte Form aufweisen kann, ist es für eine einfache Handhabbarkeit der beteiligten Bauteile günstig, wenn der Untergurt und/oder der Obergurt während des Verbindens mit dem wenigstens einen Steg nicht aus der Formvorrichtung entnommen werden muss.
Nachdem der wenigstens eine Steg, beispielsweise in der vorstehend beschriebenen Weise, mit dem Obergurt oder Untergurt verbunden worden ist, kann dieser bereits mit dem Obergurt oder Untergurt verbundene Steg mit dem jeweils anderen von Obergurt oder Untergurt verbunden werden, insbesondere wobei der andere von Obergurt und Untergurt während dieses Verbindens in der Formvorrichtung angeordnet ist.
Im Zuge des Verfahrens wird die Formvorrichtung vorzugsweise verstellt, um die Länge und/oder die Breite bzw. Höhe des herzustellenden Bauteils einzustellen. Dadurch lassen sich auf einfache Weise die Abmessungen des Trägers an die Gegebenheiten einer vorgegebenen Einbausituation anpassen, in der der Träger verwendet werden soll.
Bevorzugt werden die Bauteile im Bereich ihrer jeweiligen Enden so geformt, dass sie im zusammengesetzten Zustand an die Form eines zur Kopplung des Trägers mit einer Kranbahn vorgesehenen Anschlusselements angepasst sind. Dadurch wird es ermöglicht, Träger unterschiedlicher Dimensionen herzustellen, die sich mit standardisierten Anschlusselementen verbinden lassen, ohne dass eine Vielzahl von Anschlusselementen mit verschiedenen Dimensionierungen vorrätig gehalten werden müssten. Somit lässt sich der für die Herstellung des Trägers notwendige Aufwand noch weiter reduzieren.
Als Ausgangsmaterial für den faserverstärkten Verbundwerkstoff wird vorzugsweise ein Ausgangsmaterial für einen carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff oder ein Ausgangsmaterial für einen glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff verwendet. Diese Ausgangsmaterialien werden dann zu einem carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff bzw. zu einem glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff ausgehärtet, welcher eine besonders hohe Belastbarkeit des jeweiligen Bauteils und somit des Trägers bei besonders niedrigem Eigengewicht des Bauteils gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das wenigstens eine Bauteil aus mehreren Schichten, insbesondere mehreren einen faserverstärkten Verbundwerkstoff aufweisenden Schichten, aufgebaut. Durch Verwendung einer solchen Schichtstruktur können die Eigenschaften des Bauteils, insbesondere deren Gewicht, Stabilität und Belastbarkeit, gezielt an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Die Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke, der aus mehreren separat herzustellenden Bauteilen zusammengesetzt ist, die einen Obergurt, einen Untergurt und zwei den Obergurt und den Untergurt verbindende Stege umfassen, weist wenigstens eine die Form eines der herzustellenden Bauteile definierende Formvorrichtung auf. Die Formvorrichtung weist eine Oberfläche zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff und wenigstens eine über die Oberfläche hervorstehende Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der Form des Bauteils auf. Dabei ist die durch die Formvorrichtung definierte Form des Bauteils durch Verstellen der Oberfläche und/oder der Begrenzungseinrichtung der Formvorrichtung veränderbar. Das Ausgangsmaterial ist in der Formvorrichtung zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff aushärtbar. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Zustellvorrichtung, durch die das auf diese Weise hergestellte Bauteil und zumindest ein weiteres der Bauteile einander für eine Verbindung dieser Bauteile zustellbar sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung eines wie hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke. Die hierin beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Vorzugsweise ist die Lage der wenigstens einen Begrenzungseinrichtung relativ zu der Oberfläche der Formvorrichtung verstellbar. Durch Verstellen der Begrenzungseinrichtung kann auf einfache Weise die Länge und/oder Breite bzw. Höhe des hergestellten Bauteils eingestellt werden.
Ebenso kann die Oberfläche der Formvorrichtung in ihrer Form veränderbar bzw. verstellbar sein. Die Formvorrichtung kann dazu beispielsweise als Tisch ausgebildet sein, wobei die Oberfläche des Tisches mit mehreren verstellbaren Beinen gekoppelt ist, durch deren Verstellung die Form der Oberfläche veränderbar ist. Die Stellen, an denen die Beine mit der Oberfläche der Formvorrichtung gekoppelt sind, können dabei zum Beispiel im Wesentlichen gleichmäßig über die Oberfläche der Formvorrichtung verteilt sein, wodurch eine zumindest annähernd beliebige Verstellbarkeit der Form der Oberfläche erreicht wird.
Bevorzugt weist die Formvorrichtung wenigstens eine Fixiereinrichtung zur Fixierung eines zweiten Bauteils relativ zu einem in der Formvorrichtung liegenden ersten Bauteil auf. Dadurch ist es möglich, das zweite Bauteil, wie vorstehend in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, in seiner Lage relativ zu dem ersten Bauteil zu fixieren und dabei eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil herzustellen, ohne dass das erste Bauteil aus der Formvorrichtung entnommen werden muss.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zustellvorrichtung zur Durchführung einer Rotations- und/oder Translationsbewegung ausgebildet. Insbesondere kann die Zustellvorrichtung zur Durchführung einer Klappbewegung ausgebildet sein. Die Zustellvorrichtung kann insbesondere mit der Formvorrichtung gekoppelt sein, um eine Rotations- und/oder Translationsbewegung eines in der Formvorrichtung liegenden Bauteils durchzuführen.
Die Vorrichtung kann eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Oberfläche der Formvorrichtung aufweisen, wobei die Heizeinrichtung insbesondere dazu dienen kann, das in der Formvorrichtung angeordnete Ausgangsmaterial für den faserverstärkten Verbundwerkstoff auszuhärten.
Die Oberfläche der Formvorrichtung weist bevorzugt ein Material auf, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Stahl, Aluminium, einen carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff und einen glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst. Insbesondere kann die Oberfläche der Formvorrichtung durch eine verformbare Haut der Formvorrichtung gebildet sein. Die Haut kann dabei mehrere Schichten um fassen, wobei insbesondere wenigstens eine der Schichten ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Stahl, Aluminium, einen carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff und einen glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Brückenkrans nach dem Stand der Technik;
2 eine Explosionsdarstellung der einzelnen Bauteile eines mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Trägers für eine Kranbrücke;
3 eine Querschnittsdarstellung des Trägers von 2 im zusammengesetzten Zustand;
4 eine perspektivische Ansicht einer Formvorrichtung zur Herstellung eines Stegs für einen Träger für eine Kranbrücke;
5 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers für eine Kranbrücke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6a, b eine Seitenansicht (6a) und eine Draufsicht (6b) eines Endbereichs eines nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Trägers für eine Kranbrücke;
7 eine Seitenansicht zweier nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellter Träger für eine Kranbrücke mit verschiedenen Dimensionen; und
8a, b Seitenansichten eines nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Trägers für eine Kranbrücke in unterschiedlichen Belastungszuständen.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Brückenkrans nach dem Stand der Technik. Der Brückenkran umfasst eine aus zwei parallelen Trägern 10' aus Stahl bestehende Kranbrücke 12', wobei in der Seitenansicht von 1 nur der vordere Träger 10' sichtbar ist. Die Träger 10' weisen ein kastenförmiges Profil auf und sind durch zusätzliche Querschotten 14' zusätzlich verstärkt. Auf der Kranbrücke 12' ist eine Laufkatze 16' in Richtung des Pfeils 18' verfahrbar, an der ein Kranhaken 20' angehängt ist. Die Kranbrücke 12' ist ihrerseits auf einer Kranbahn 22' in Richtung senkrecht zur Zeichenebene verfahrbar angeordnet, wobei die Kranbahn 22' auf Stützpfeilern 24' befestigt ist, die beispielsweise Teil des Tragwerks einer Werkshalle sein können. Bei dieser Konstruktion ergibt sich ein erhebliches Eigengewicht der Strahlträger 10'.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung der einzelnen Bauteile eines mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Trägers 10 für eine Kranbrücke.
Der Träger 10 umfasst einen Obergurt 26, einen Untergurt 28 und zwei den Obergurt 26 und den Untergurt 28 verbindende Stege 30. Der Träger 10 umfasst ferner zwei an den längsseitigen Enden des Trägers 10 angeordnete Anschlusselemente 32 zur Kopplung der Kranbrücke mit einer wie in 1 dargestellten Kranbahn 22', wobei ein Anschlusselement 32 jeweils aus zwei Anschlussstegen 34 zusammengesetzt ist, die jeweils an einem Ende der Stege 30 des Trägers 10 mit den Stegen 30 verbunden werden, und zwei Rippen 36 umfasst, die die beiden Anschlussstege 34 miteinander verbinden.
Wie in 2 gezeigt, sind der Obergurt 26, der Untergurt 28 und die Stege 30 in etwa platten- bzw. flachbauteilförmig ausgestaltet. Der Obergurt 26 weist dabei eine annähernd ebene oder nur leicht bogenförmig gekrümmte Oberseite und eine bogenförmige gekrümmte Unterseite auf, wobei die Dicke des Obergurts 26 von den längsseitigen Enden des Obergurts 26 zu dessen Mitte hin zunimmt. Der Untergurt 28 weist eine bogenförmig gekrümmte Ober- und Unterseite auf, wobei die Dicke des Untergurts 28 ebenfalls von den längsseitigen Enden des Untergurts 28 zu dessen Mitte hin zunimmt. Die Stege 30 weisen eine ebene Vorder- und Rückseite und eine der Krümmung des Obergurts 26 und des Untergurts 28 entsprechende, von den längsseitigen Enden der Stege 30 zu deren Mitte hin zunehmende Höhe auf. Der Obergurt 26, der Untergurt 28 und die Stege 30 sind dabei aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt.
3 zeigt den in 2 gezeigten Träger 10 im zusammengesetzten Zustand in einem bei etwa der Mitte des Trägers 10 betrachteten Querschnitt. Wie in 3 ersichtlich, bilden der Obergurt 26, der Untergurt 28 und die den Obergurt 26 und den Untergurt 28 verbindenden Stege 30 ein kastenförmiges Hohlprofil des Trägers 10. Der Obergurt 26, der Untergurt 28 und die Stege 30 sind dabei über Verklebungen miteinander verbunden, wobei jeweils eine der schmalen Kanten eines Bauteils 26, 28, 30 mit einer Flachseite eines jeweils anderen Bauteils 26, 28, 30 in direktem Kontakt steht und mit dieser verklebt ist. Der resultierende Träger 10 weist eine hohe Belastbarkeit und insbesondere Biegesteifigkeit bei geringem Eigengewicht auf.
Die Bauteile 26, 28, 30 sind bei der in 3 gezeigten Ausführungsform jeweils in einem zumindest annähernd rechten Winkel miteinander verbunden und bilden somit ein in etwa rechteckiges kastenförmiges Hohlprofil des Trägers 10. Prinzipiell können die Verbindungen zwischen den Bauteilen 26, 28, 30 auch so ausgebildet werden, dass die Flachseiten zweier verbundener Bauteile 26, 28, 30 einen Winkel zwischen 45° und 90° einschließen. Der Träger 10 kann beispielsweise also auch einen durch die Bauteile 26, 28, 30 definierten im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei bevorzugt der Obergurt 26 und der Untergurt 28 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und die Stege 30 ausgehend von dem Obergurt 26 oder dem Untergurt 28 zu dem jeweils anderen aus Obergurt 26 und Untergurt 28 aufeinander zulaufend angeordnet sein können.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Formvorrichtung 38 zur Herstellung eines wie in 2 und 3 gezeigten Steges 30. Die Formvorrichtung 38 weist eine Oberfläche 40 zur Aufnahme und zum Tragen des Ausgangsmaterials für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff auf, welches in der Formvorrichtung 38 zu dem den Steg 30 bildenden faserverstärkten Verbundwerkstoff aushärtbar ist. Die Formvorrichtung 38 weist ferner eine Begrenzungseinrichtung 42 auf, die zwei gegenüber der Oberfläche 40 hervorstehende Begrenzungsstege 44 umfasst. Die Oberfläche 40 und die Begrenzungseinrichtung 44 definieren eine Form für den herzustellenden Steg 30. Zumindest einer der Begrenzungsstege 44 ist in seiner Lage relativ zu der Oberfläche 40 in Richtung der Doppelpfeile 46 verstellbar, wodurch die Höhe des herzustellenden Stegs 30 auf einfache Weise einstellbar ist. Zur Herstellung des Steges 30 wird die Formvorrichtung geeignet eingestellt, bevor das Ausgangsmaterial für den faserverstärkten Verbundwerkstoff in die durch die Formvorrichtung gebildete Form eingebracht, insbesondere eingelegt, und anschließend in der Formvorrichtung, z. B. unter Verwendung einer die Oberfläche 40 beheizenden Heizeinrichtung, ausgehärtet wird.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines wie in 2 und 3 gezeigten Trägers 10 für eine Kranbrücke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine Formvorrichtung 38 zur Herstellung eines wie in 2 und 3 gezeigten Untergurtes 28. Wie die in 4 gezeigte Formvorrichtung weist auch die in 5 gezeigte Formvorrichtung 38 eine Oberfläche 40 zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff auf, welches in der Formvorrichtung 38 zu dem den Untergurt 28 bildenden faserverstärkten Verbundwerkstoff aushärtbar ist. Die Formvorrichtung 38 weist eine Begrenzungseinrichtung 42 auf, die zwei über die Oberfläche 40 hervorstehende Begrenzungsstege 44 umfasst, wobei die Oberfläche 40 und die Begrenzungseinrichtung 42 eine Form für den herzustellenden Untergurt 28 definieren. Wenigstens einer der Begrenzungsstege 44 ist entlang der Doppelpfeile 46 verstellbar, wodurch die Breite des herzustellenden Untergurts 28 auf einfache Weise einstellbar ist. Die Formvorrichtung 38 ist als Tisch mit mehreren entlang ihrer Längsrichtung wie in 5 durch Doppelpfeile 48 dargestellt verstellbaren Beinen 50 ausgestaltet, die mit der Oberfläche 40 der Formvorrichtung 38 derart gekoppelt sind, dass die Form der Oberfläche 40 durch Verstellen der Beine 50 verstellbar ist. Dadurch ist es möglich, die Form des Untergurts 28 insgesamt und insbesondere dessen bogenförmige Krümmung auf einfache Weise durch Verstellen der Beine 50 einzustellen.
Zur Herstellung des Trägers 10 wird der in der Formvorrichtung 38 liegende Untergurt 28 mit den in 5 schwebend dargestellten Stegen 30 verbunden, die bereits mit ihren jeweiligen Anschlussstegen 34 verbunden sind. Die Stege 30 mit den Anschlussstegen 34 werden dabei mit dem in der Formvorrichtung 38 liegenden Untergurt 28 in Kontakt gebracht und mit diesem verbunden. Die Formvorrichtung 38 weist dazu nicht gezeigte Fixiereinrichtungen zur Fixierung jedes Steges 30 in der gewünschten Relativlage zu dem Untergurt 28 während des Verbindens auf. Gleichzeitig können die in 5 nicht eigens dargestellten Rippen 36 (2) mit den Stegen 30 verbunden werden. Nach dem Verbinden der Stege 30 mit dem Untergurt 28 wird der Obergurt 26 bei weiterhin in der Formvorrichtung 38 liegendem Untergurt 28 mit den Stegen 30 verbunden.
Der Obergurt 26 kann zuvor in einer ähnlich wie in 4 oder 5 gezeigt ausgestalteten Formvorrichtung hergestellt worden sein. Die in 5 gezeigte Vorrichtung weist eine Zustellvorrichtung 52 auf, mit der der Obergurt 26 in Richtung eines Pfeils 54 auf die Anordnung aus Untergurt 28 und Stegen 30 klappbar und mit dieser in Kontakt bringbar ist. Die Zustellvorrichtung 52 weist dazu eine rotatorisch und/oder translatorisch bewegbare Tragplatte 56 auf, auf der der Obergurt 26 festgelegt ist. Die Zustellvorrichtung 52 kann aber auch dazu ausgebildet sein, anstelle einer Tragplatte 56 die komplette Formvorrichtung, in welcher der Obergurt 26 hergestellt wurde, in der beschriebenen Weise zu bewegen, so dass der Obergurt 26 zum Zweck des Verbindens mit den Stegen 30 nicht aus seiner Formvorrichtung entnommen werden muss.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann auch so abgewandelt werden, dass anstellte des Obergurts 26 der Untergurt 28 bewegt wird oder dass sowohl Obergurt 26 als auch Untergurt 28 bewegt werden, um den Obergurt 26 und den Untergurt 28 Ober die Stege 30 miteinander zu verbinden. Der Obergurt 26 kann während des Verbindens in einer Formvorrichtung liegen und der Untergurt 28 kann bewegt werden, während er in der in 5 gezeigten Formvorrichtung 38 liegt oder auf einer wie vorstehend beschriebenen Tragplatte festgelegt ist.
Außerdem ist es möglich, wenigstens einen der Stege 30 zunächst mit dem Obergurt 26 und danach mit dem Untergurt 28 zu verbinden, wobei dann z. B. der Obergurt 26 mit den mit ihm verbundenen Stegen 30 in der vorstehend beschriebenen Weise zu dem Untergurt 28 bewegt werden kann, um den Träger 10 herzustellen.
6a zeigt den Endbereich eines Trägers 10 in einer seitlichen Explosionsdarstellung, wobei der besseren Erkennbarkeit halber nur einer der Stege 30 und einer der Anschlussstege 34 dargestellt ist. Wie in 6a gezeigt, wird der jeweilige Steg 30 in Richtung eines Pfeils 58 mit dem Anschlusssteg 34 in Kontakt gebracht und mit diesem verbunden. Der Obergurt 26 wird in Richtung eines Pfeils 60 mit dem Anschlusssteg 34 in Kontakt gebracht und mit diesem verbunden und der Untergurt 28 wird in Richtung eines Pfeils 62 mit dem Anschlusssteg 34 in Kontakt gebracht und mit diesem verbunden. Die Dimensionen des Obergurts 26, des Untergurts 28 und der Stege 30 des Trägers 10 in dem Endbereich des Trägers 10 werden so eingestellt, dass die endseitigen Dimensionen des Obergurts 26, des Untergurts 28 und der Stege 30 an die standardisierte Dimension des Anschlussstegs 34 angepasst sind, d. h. dass insbesondere, wie in 6a gezeigt, die endseitige Höhe des Stegs 30 mit der entsprechenden Höhe des Anschlussstegs 34 übereinstimmt, dass der Untergurt 28 eine endseitige Krümmung aufweist, die einer Krümmung des Anschlussstegs 34 in dem entsprechenden Kopplungsbereich entspricht, und dass die Längen von Obergurt 26, Untergurt 28 und Steg 30 so angepasst sind, dass sie jeweils an einer dafür vorgesehenen Stelle des Anschlussstegs 34 abschließen, wobei insbesondere das längsseitige Ende des Obergurts 26 mit dem längsseitigen Ende des Anschlussstegs 34 abschließt.
6b zeigt den längsseitigen Endbereich des Trägers 10 im Schnitt entlang der Linie A-B von 6a, wobei in 6b beide Stege 30, beide Anschlussstege 34 und auch die Rippen 36 dargestellt sind. Die in 6b gezeigten Löcher 64 dienen zur verfahrbaren Kopplung des Trägers 10 mit einer Kranbahn 22' (1), wenn der Träger 10 in einer Kranbrücke für z. B. einen Hallenkran eingesetzt wird.
Die Anschlussstege 34 der Anschlusselemente 32 und/oder die Rippen 36 können bevorzugt ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff oder in an sich bekannter Weise aus Stahl hergestellt sein. Wie vorstehend beschrieben, können dabei standardisierte Anschlusselemente 32 mit standardisierten Dimensionen eingesetzt werden.
7 zeigt einen Vergleich zweier Stege 30 mit angebrachten Anschlussstegen 34 in einer Seitenansicht. Wie in 7 durch Doppelpfeile 66 angedeutet kann durch die vorstehend beschriebene Einstellung einer Formvorrichtung 38 die Länge und Höhe eines Stegs 30 auf einfache Weise an eine gegebene Einbausituation angepasst werden, wobei der Steg 30 unabhängig von dieser Dimensionseinstellung stets mit den gleichen standardisierten Anschlussstegen 34 verwendet werden kann.
8a und b zeigen eine Seitenansicht eines wie vorstehend beschrieben hergestellten Trägers 10 in einer unbelasteten Situation (8a) und in einer Belastungssituation (8b), in der eine nicht dargestellte Last auf den Träger 10 wirkt. Wie der Vergleich von 8a und 8b zeigt, wird durch die Belastung des Trägers 10 nur eine geringe Durchbiegung des Trägers 10 bewirkt. Der Träger 10 weist ein besonders großes Verhältnis von Spannweite, d. h. Länge, des Trägers 10 zur Durchbiegung des Trägers 10 bei maximaler zulässiger Belastung des Trägers 10 auf, wobei beispielsweise ein Verhältnis von nicht kleiner als 500 und insbesondere nicht kleiner als 1000 erfüllt werden kann. Gleichzeitig wird im Rahmen der Erfindung ein besonders geringes Eigengewicht des Trägers 10 gewährleistet.
Bezugszeichenliste

10, 10': Träger
12': Kranbrücke
14': Querschotte
16': Laufkatze
18': Pfeil
20': Kranhaken
22': Kranbahn
24': Stützpfeiler
26: Obergurt
28: Untergurt
30: Steg
32: Anschlusselement
34: Anschlusssteg
36: Rippe
38: Formvorrichtung
40: Oberfläche
42: Begrenzungseinrichtung
44: Begrenzungssteg
46, 48: Doppelfeil
50: Bein
52: Zustellvorrichtung
54: Pfeil
56: Tragplatte
58, 60, 62: Pfeil
64: Loch
66: Doppelpfeil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trägers (10) für eine Kranbrücke, der aus mehreren separat herzustellenden Bauteilen (26, 28, 30) zusammengesetzt ist, die einen Obergurt (26), einen Untergurt (28) und zwei den Obergurt (26) und den Untergurt (28) verbindende Stege (30) umfassen, wobei zur Bildung wenigstens eines der Bauteile (26, 28, 30) ein Ausgangsmaterial für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff in eine die Form des herzustellenden Bauteils definierende Formvorrichtung (38) eingebracht wird, wobei die Formvorrichtung (38) eine Oberfläche (40) zur Aufnahme des Ausgangsmaterials und wenigstens eine über die Oberfläche (40) hervorstehende Begrenzungseinrichtung (42) zur Begrenzung der Form des Bauteils (26, 28, 30) umfasst, wobei die durch die Formvorrichtung (38) definierte Form des Bauteils (26, 28, 30) durch Verstellen der Oberfläche (40) und/oder der Begrenzungseinrichtung (42) der Formvorrichtung (38) veränderbar ist, wobei das Ausgangsmaterial in der Formvorrichtung (38) zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff ausgehärtet wird, und wobei das auf diese Weise hergestellte Bauteil (26, 28, 30) und die weiteren Bauteile (26, 28, 30) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (26, 28, 30) stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt, werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Bauteil (26, 28, 30) mit einem ersten Bauteil (26, 28, 30) verbunden wird, während das erste Bauteil (26, 28, 30) in der Formvorrichtung (38) liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (26, 28, 30) durch eine Fixiereinrichtung der Formvorrichtung (38) relativ zu dem in der Formvorrichtung (38) liegenden ersten Bauteil (26, 28, 30) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotations- und/oder Translationsbewegung des zweiten Bauteils (26, 28, 30) durchgeführt wird, um das zweite Bauteil (26, 28, 30) relativ zu dem ersten Bauteil (26, 28, 30) zu positionieren und mit diesem zu verbinden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Stege (30) mit dem Obergurt (26) oder Untergurt (28) verbunden wird, während dieser in der Formvorrichtung (38) liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Steg (30) bereits mit dem jeweils anderen von Obergurt (26) und Untergurt (28) verbunden ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (38) verstellt wird, um die Länge und/oder die Breite bzw. Höhe des herzustellenden Bauteils (26, 28, 30) einzustellen.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (26, 28, 30) im Bereich ihrer jeweiligen Enden so geformt werden, dass sie im zusammengesetzten Zustand an die Form eines zur Kopplung des Trägers (10) mit einer Kranbahn vorgesehenen Anschlusselements (32) angepasst sind.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsmaterial für einen carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff verwendet wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bauteil (26, 28, 30) aus mehreren Schichten aufgebaut wird, die insbesondere jeweils einen faserverstärkten Verbundwerkstoff aufweisen.
Vorrichtung zur Herstellung eines Trägers (10) für eine Kranbrücke, der aus mehreren separat herzustellenden Bauteilen (26, 28, 30) zusammengesetzt ist, die einen Obergurt (26), einen Untergurt (28) und zwei den Obergurt (26) und den Untergurt (28) verbindende Stege (30) umfassen, wobei die Vorrichtung wenigstens eine die Form eines der herzustellenden Bauteile (26, 28, 30) definierende Formvorrichtung (38) umfasst, wobei die Formvorrichtung (38) eine Oberfläche (40) zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials für einen faserverstärkten Verbundwerkstoff und wenigstens eine über die Oberfläche (40) hervorstehende Begrenzungseinrichtung (42) zur Begrenzung der Form des Bauteils (26, 28, 30) aufweist, wobei die durch die Formvorrichtung (38) definierte Form des Bauteils (26, 28, 30) durch Verstellen der Oberfläche (40) und/oder der Begrenzungseinrichtung (42) der Formvorrichtung (38) veränderbar ist, wobei das Ausgangsmaterial in der Formvorrichtung (38) zu einem faserverstärkten Verbundwerkstoff aushärtbar ist, und wobei die Vorrichtung eine Zustellvorrichtung (52) umfasst, durch die das auf diese Weise hergestellte Bauteil (26, 28, 30) und ein weiteres der Bauteile (26, 28, 30) einander für eine Verbindung dieser Bauteile (26, 28, 30) zustellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der wenigstens einen Begrenzungseinrichtung (42) relativ zu der Oberfläche (40) verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung (38) wenigstens eine Fixiereinrichtung zur Fixierung eines zweiten Bauteils (26, 28, 30) relativ zu einem in der Formvorrichtung (38) liegenden ersten Bauteil (26, 28, 30) aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellvorrichtung (52) zur Durchführung einer Rotations- und/oder Translationsbewegung ausgebildet ist.