DE144313C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Baukonstruktionsteilen.

Das Wesen dieser Vorrichtung besteht darin, das ein wagerecht liegender unbelasteter loser Tragebalken, dessen Eigengewicht durch Gegengewicht oder Feder oder beides ausgeglichen ist, mit verschiebbaren Gewichten, welche in einem übereinstimmenden einfachen Verhältnisse zu den in Betracht kommenden Lasten stehen, so belastet wird, wie es der jeweilig zu lösenden statischen Aufgabe entspricht. Der gleichsam freischwebende Tragebalken vertritt hierbei die Stelle jedes einzelnen Baukonstruktionsteiles, dessen Abmessungen gerade bestimmt werden sollen, also des Balkens, des Trägers, der Unterzüge usw. und auch der Säule, soweit sie auf Biegung beansprucht wird, da man stets die Kraft oder Last, welche auf diese wirken, durch Gewichte ausdrücken kann.

Die Einwirkung der Gewichte auf den Tragebalken wird durch Hebel vermittelt, und zwar zweckmäßigerweise durch ein doppelteiliges Hebelsystem. Die am besten ungleicharmigen Hebel sind über die ganze Länge des Balkens verteilt und liegen senkrecht zu der Längsrichtung an beiden Seiten desselben. Sämtliche Hebel sind in gleicher Weise unterstützt, und zwar so, daß der kürzere Arm nach dem Balken zu liegt; das Ende des kürzeren Hebelarmes hebt bei Beschwerung des längeren Hebelarmes den Balken. Die in dieser Weise eintretenden Reaktionen werden in einfachster Weise durch Gegengewichte an Hebeln, welche mit den Enden des Balkens in Verbindung stehen, ausgeglichen und auf diese Weise unmittelbar ohne Rechnung bestimmt. Die Lage des gefährlichen Querschnitts wird bestimmt, indem durch Druck mittels einer verschiebbaren Stange (eines Suchers) derjenige Punkt des Balkens festgestellt wird, in welchem die sämtlichen auf den Balken wirkenden Gewichte so aufgehoben werden können, daß derselbe die ursprüngliche Lage einnimmt.

Hiernach beruht das Prinzip der neuen Vorrichtung darin, statistische Aufgaben auf experimentellem Wege dadurch _r-zu lösen, daß man sämtliche Lasten in einem der vorliegenden Aufgabe entsprechenden Verhältnis als Gewichte durch Vermittelung von Hebeln auf den Balken einwirken läßt und diese Einwirkung z. B. dadurch bestimmt, daß man die Enden des Balkens mit den Hebeln in Verbindung bringt und durch Laufgewichte den auf diese ausgeübten Druck ausgleicht. Diese Hebel sind mit Skalen versehen, welche eine unmittelbare Ablesung. der Lagedrucke gestatten. Ebenso bewegt sich der Sucher zur Bestimmung des gefährlichen Querschnittes längs einer Skala, so daß auch der gefährliche Querschnitt unmittelbar abgelesen werden kann. Auf besonderen Tabellen, die gegebenenfalls auf Rollen an der Vorrichtung befestigt sind, kann man aus diesen Momenten die für den betreffenden Konstruktionsteil erforderlichen Abmessungen ablesen.

Der Benutzer der Vorrichtung hat also nur zu beachten, daß er gleichzeitig sämtliche für die Rechnung in Betracht kommenden Gewichte auf den Balken im Verhältnis der Lasten und entsprechend den Angriffspunkten derselben einwirken läßt. Es sind zwar bereits mecha-

nische Vorrichtungen bekannt geworden, durch welche statische Aufgaben einfachster Art gelöst werden können; der wesentliche Unterschied zwischen diesen bekannten Vorrichtungen und der nachstehend näher beschriebenen besteht jedoch darin, daß bei Benutzung der ersteren, falls nicht das Ausrechnen nach einfachen Formeln vorgezogen wird, stets nur ein Konstruktionsteil mit einer Last beansprucht werden

ίο kann, während die neue Vorrichtung gleichzeitig von allen Lasten bezw. den diese Lasten vertretenden Gewichten beansprucht werden kann und ohne Zwischenrechnung die Lösung der Aufgabe in allen Teilen gegeben wird.

Die Vorrichtung ist in den Fig. 1 bis 10 der beiliegenden Zeichnung erläutert. Fig. 1 stellt einen Querschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt, Fig. 3 einen Horizontalschnitt und Fig. 4 eine Oberansicht der Vorrichtung dar. Fig. 5 und 6 sind Vorder- bezw. Seitenansichten. Fig. 7 ist ein Teil des Querschnittes (links auf Fig. 1), Fig. 8 ein Teil des Längsschnittes (links auf Fig. 2). Fig. 9 ist -ein Teil des Längsschnittes (Mitte von Fig. 2) und Fig. 10 ein Teil des Querschnittes (rechts von Fig. 1). Die Fig. 7 bis 10 sind in größerem Maßstabe ausgeführt.

Die Vorrichtung besitzt einen Rahmen A

(Fig. ι bis 3) mit den festen Balken a, welche in den Seiten wänden des Rahmens eingespannt sind und die Hebelarme b unterstützen. An dem einen Ende sind die Hebelarme b (Fig. 1 und 2) mit den Ansätzen g so verbunden, daß sie eine Drehung, jedoch in begrenztem Maße, zulassen und in eine entsprechende Vertiefung des Tragebalkens ζ eingreifen. Die Gewichte c sind zwecks Führung mit den keilförmigen Ansätzen y versehen und werden von den Hebelarmen b unterstützt. An den Gewichten sind kleine, nach der Mitte der Vorrichtung zu

liegende Ösen (Fig. 2) angebracht, in welche passende Haken hineinfassen, sobald die Rollen I durch die Hebel Z¹ (Fig. 6) gedreht werden. Wenn die Hebel I¹ eine horizontale Lage einnehmen, dann werden sie durch die Federn /² gehalten, so daß die Gewichte c die Hebelarme b nicht mehr belasten. Auf der einen Seite können die Hebel Z¹ und die Federn /² gegebenenfalls in Wegfall kommen. Die Gewichte c sind am oberen Ende mit je zwei Stangen fest verbunden.

Sowohl in der Leitschiene d als auch im Schieber e, die miteinander fest verbunden sind, wird den Stangen Durchgang gewährt und deren Heben und Senken ermöglicht. Ein gleichmäßiges Hin- und Herschieben der Gewichte, entweder durch die mit Lederplättchen versehenen Schieber e oder durch die Zugschnüre ρ und p^l, wird durch die Federn f bewirkt.

Der lose Tragebalken ^ (Fig. 1 und 2) ist mit dünnen Seitenblechen fest verbunden, zwischen welchen eine Feder h eingelegt ist und ragt durch die Seitenwä'nde des Rahmens A hinaus. An den Wagebalken r sind die Schiebestangen s mit den verschiebbaren Gewichten w und χ befestigt (Fig. 1, 3, 5 und 8); diese drücken durch eine Schraube sowohl auf die Feder h als auch auf den Tragebalken ^, die lose miteinander verbunden sind.

Die Seitenwände des Rahmens A sind oben in der Mitte mit einer Schiene versehen, an welcher die Winkeleisen u angebracht sind; die Eisen ν sind mit dem losen Tragebalken \ bezw. mit den Seitenblechen derselben fest verbunden (Fig. 1, 3, 4 und 5). Die oben vorspringenden abgerundeten Kasten 3 und 4 enthalten Rollen η η¹ ο ο¹ (Fig. 2 und 4) mit Drehgriffen 5, 6, 7, 8 und aufgerollten Maßstabund Momententabellen. Die Stangen q und q^l sind mit Seitenwänden fest verbunden und dienen zur Unterstützung der Zugschnüre; die Stangen m können sowohl fest als drehbar angebracht werden.

Der an seinem unteren Ende mit einer Rolle oder Spitze versehene Sucher i ist mit dem Schieber k (Fig. 1 und 2) fest verbunden. Der Deckel des Schiebers k ist mit dem kleinen Seitenblech scharnierartig verbunden, jedoch derartig mit einer Feder versehen, daß der Sucher mit der Rolle in der Schwebe gehalten wird und nur dann mit dem Tragebalken ^ bezw. Feder h in Berührung kommt, wenn auf den Deckel ein Druck ausgeübt wird. In der Querrichtung des Rahmens ist dem Sucher i freier Durchgang gewährt und auch der Schieber k ist unten mit einer Nut versehen, um ein gleichmäßiges Hin - und Herschieben des Suchers zu ermöglichen.

Soll nun der lose eingelegte Tragebalken \ von verschiedenen Lasten, z. B. von gleichmäßig verteilten Lasten, Strecken- und Einzellasten, beansprucht werden, so ist es nötig, die verschiedenen Längen der Konstruktionsteile, welche von dem losen Balken vertreten werden, zu berücksichtigen und auf eine Maßeinheit zurückzuführen; in der Vorrichtung ist als Längenmaß des Konstruktionsteiles ein- für allemal 10 m angenommen. Auf die Walzen /is¹ ist eine Zeichnung aufgerollt, welche die Länge des Tragebalkens besitzt und eine Anzahl untereinander stehender Maßstäbe enthält; diese Maßstäbe stellen die Umrechnung auf ι m, 1,20 m, 1,40 m usw. bis 10 m dar. Durch Drehen der einen oder anderen Walze wird die gewünschte Skala mit ihrer Maßeinteilung vor Augen geführt.

Das Eigengewicht der Hebelarme b drückt mit einer gleichmäßig verteilten Last auf den Tragebalken % von unten nach oben, während die Wagebalken r mit den Schiebestangen s und den Gewichten χ nach unten drücken. Die Gewichte n> müssen erst durch eine Drehung

der Griffe 9 von den Schiebestangen s nach den Skalen t hinübergeführt werden. Die Gewichte χ dienen dazu, das Gleichgewicht des Tragebalkens ^ herzustellen. Um aber in ganzer Länge ein absolutes Gleichgewicht herbeizuführen , so daß also der Druck von oben auf den Tragebalken nicht nur auf die Enden, sondern als eine gleichmäßig verteilte Last auf den Tragebalken in ganzer Länge wirkt, wie der Druck der Hebelarme von unten, ist die Feder h eingelegt, deren Spannkraft durch eine Schraube reguliert wird. Die Hebelarme b liegen in gleichen, möglichst kleinen Abständen voneinander. Zur Verteilung der Gewichte dienen die Schienen 1 und 2. Zur Lösung der bestimmten Aufgaben werden die Lasten in Form der Gewichte unter Benutzung der auf den Walzen nn¹ befindlichen Skalen verteilt; die gleichmäßig verteilte Last wird dargestellt als eine Reihe der Gewichte, die Streckenlasten als kleine Reihen oder Gruppen derselben und die Einzellasten als Einzelgewichte; wenn es wegen der Größe oder der Lage der Einzellast erforderlich ist, kann auch diese durch mehrere entsprechend gruppierte Gewichte dargestellt werden. Durch die Lasten wird der lose Balken \ aus seiner Lage gebracht und die Lage des gefährlichen Querschnittes wird dann so ermittelt, daß man durch Hin- und Herschieben des Suchers mit einem Druck auf den Schieber k bezw. den Tragebalken \ den Punkt bestimmt, von¹ welchem aus der Tragebalken wieder in seine ursprüngliche horizontale Lage gebracht wird.

Nach so erfolgter Bestimmung des gefährlichen Querschnittes wird durch die Gewichte n> auf den Stangen s vermittels Hin- und Herschiebens derselben das Gleichgewicht hergestellt, was dann erreicht ist, wenn die Stangen dies an dem Markierungszeichen der Winkeleisen u anzeigen. Neben den Schiebestangen s sind die Skalen t angebracht, auf welchen dann die Größen der Lagerdrücke abgelesen werden.
Auf der Oberseite der Vorrichtung sind gegebenenfalls Momententafeln und Gewichtsskalen angebracht, von welchen nach hergestelltem Gleichgewicht die Momente für die verteilten Lasten abgelesen werden können. Die Summe dieser Momente, auf einen Konstruktionsteil von 10 m Länge bezogen, ist mit der Länge des berechneten Trägers usw. in ganzen Metern zu multiplizieren und durch 10 zu dividieren zur Feststellung der Momente des in Frage kommenden Konstruktionsteiles.

Diese Rechenaufgaben sind gelöst auf einer Tafel vorzufinden, die auf den Rollen 0 o¹ angebracht sind. Andere Tabellen, enthaltend Widerstandsmomente für Baukonstruktionsteile in Eisen, Holz usw. sind gegebenenfalls an dem Rahmen (Fig. 5) angebracht.

Die vorstehende Beschreibung nebst Zeichnung erläutern den Erfindungsgegenstand an einem Beispiele, ohne Rücksicht darauf, daß in der Ausführung die einzelnen Teile auch eine andere Gestalt haben können, oder daß die angegebenen Mittel, weiche die Empfindlichkeit und leichte Handhabung der Vorrichtung ermöglichen sollen, auch durch andere Hülfsmittel der Präzisionstechnik ersetzt werden können. Die Vorrichtung könnte z. B. dadurch vereinfacht werden, daß die eine Reihe der Hebelarme b in Fortfall kommt. Ferner könnten die Hebel b so angeordnet sein, daß bei Belastung derselben ein Druck auf den Balken ^ ausgeübt wird, während durch Belastung der Hebel s derselbe gehoben wird.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessung von Baukonstruktionsteilen, die von einer oder mehreren Lasten beansprucht werden, gekennzeichnet durch einen schwebenden Balken fc), auf welchen durch Belastung der auf ihm aufruhenden Hebel (b b . . .) Drucke ausgeübt werden, deren Größen durch eine besondere an seinen Enden angebrachte Vorrichtung ablesbar gemacht werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des belasteten Balkens fc) mit Skala und Läufgewichten versehene Hebel angebracht sind, derart, daß aus der Stellung der zum Ausgleich der Hebeldrucke dienenden Laufgewichte die Reaktionen der Lasten abgelesen und rechnerisch ermittelt werden können.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittelung des gefährlichen Querschnittes ein in der Längsrichtung des Balkens (\) in einer Führung frei beweglicher Sucher (i) dient, durch dessen Niederdrücken unter gleichzeitigem Hin- und Herschieben der Punkt bestimmt wird, in welchem der durch die belasteten Hebel (b b . . .) auf den Balken (\) ausgeübte Druck ausgeglichen wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.