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Bauplatte, insbesondere aus gewalztem Metall Man hat bereits bei .der
Herstellung von Stahlkonstruktionen die Steifigkeit von Platten durch Aufschweißen
oder -nieten von Winkel- oder T-Stahl oder anderen Profilformen erhöht. Indessen
haben derartige Platten insofern Nachteile, als die sich aus der Zusammenfügung
der Einzelteile ergebenden Festi.gkeiten keineswegs gleich der Summe der Einzelfestigkeiten
der zusammengefügten Elemente in ihrer günstigsten Lage, ja sogar nicht einmal gleich
der theoretisch sich ergebenden Gesamtfestigkeitenwaren. Vielmehr lagen -die Verhältnisse
so, daß zur Durchführung der Nieturig ein Flansch auf der Grundplatte aufliegen
mußte. Hierdurch tritt aber eine Werkstoffanhäufung an einer Stelle auf, an der
sie zur Erhöhung der Festigkeit nicht beitragen kann. Außerdem wird durch die Nieturig
die Tragfähigkeit der Platte infolge Querschnittsverminderung herabgesetzt. Schließlich
wind also die Herstellung dieser Platte, das Schneiden der Profile auf Maß und ihre
Befestigung an dien Platten teuer.
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Kern der Erfindung ist nun die Erkenntnis der Aufgabe, daß ein Ausgleich
zwischen dem Aufwand an Werkstoffmenge und Arbeit einerseits und an erzielter Festigkeit
anderseits herbeigeführt werden muß, um einer erfindungsgemäßen Rippenplatte eine
größere und wirtschaftlichere Anwendung zu .erschließen. Diesen Ausgleich gelingt
es -durch zwei voneinander verschiedene Lösungen herbeizuführen. Die erste Lösung
besteht darin, daß die Platte, sofern sie aus Walzmetall hergestellt wird, so gewalzt
wird, daß die Rippen mit ihr zu einer Einheit zusammengefügt sind. Derartige Platten
sind aus der Gußtechnik bereits bekannt. Indessen dienen sie hier weniger der Erhöhung
der Festigkeit als in erster Linie der Erhöhung der Oberfläche, damit eine bessere
Wärmeabfuhr erreicht wird, z. B. bei den Gehäusen von Transformatoren u. ä. Eine
Erhöhung
der Festigkeit ist hiermit allerdings verbunden, indessen nicht beabsichtigt. Insofern
als eine Festigkeitserhöhung erzielt wird, gehört also auch eine aus Gußmaterial
gefertigte. Platte unter den Erfindtingsgedanken. Da es sich jedoch bei der Erfindung
um Platten handelt, die als Bauelement billig herzustellen und in großer Stückzahl
anzufertigen sind, sowie gegebenenfalls große Gesamtflächen bedecken sollen, empfiehlt
es sich hier unter Umständen von dem bisher üblichen Herstellungsverfahren für derartige
Gußplatten abzugehen und die Form z. B. lediglich durch Abrollen einerWalze über
dem Formsand herzustellen.
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Gemäß der Erfindung soll aber eine derartige Bauplatte in erster Linie
aus gewalztem Metall hergestellt sein und in gleichmäßigen Abständen angeordnete
Rippen aufweisen, die mit der Grundplatte aus einem Stück bestehen. Es wird sich
hierbei in erster Linie um Bauplatten aus Stahl handeln. Jedoch beschränkt sich
@die Erfindung keineswegs auf diesen Werkstoff. Vielmehr wird, wie unten gezeigt,
die Verwendung anderer Werkstoffe ohne weiteres möglich sein.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung mögen beispielsweise die Platten
nicht nur dadurch hergestellt sein, daß man sie aus einem Block ummittelbar walzt,
sondern es ist möglich, sie aus Blech mittels Faltenbildung zu erzeugen. Hierbei
kann die Faltenbildung aus Blechen gleicher Wandstärke im Anschluß an den Walzvorgang
für die glatten Bleche selbst vorgenommen werden, d. h. also vorzugsweise noch im
warmen Zustand der Bleche, in dem deren Verformbarkeit noch genügend hoch ist, um
ein einheitliches Erzeugnis zu ergeben und in dem ein nochmaliges Aufwärmen vor
der Behandlung nicht nötig ist. Es wird sich auf diese Weise nicht mehr eine Bauplatte
ergeben, die aus einer ausgesprochenen Grundplatte mit aus dieser hervorstehenden
Rippen besteht, sondern es wird vielmehr im Querschnitt ein wellenförmiges Gebilde
entstehen, das aus der natürlichen und kontinuierlichen Aneinanderfügung einer größeren
Anzahl von U-Profilen zustande kommt, wobei diese Profile an den freien Kanten der
Außenschenkel miteinander verbunden sind. Derartige Platten werden gegen Biegungsbeanspruchunigen
in Lüngsschnittrichtung der Rippen denselben Widerstand aufweisen wie die vorbeschriebenenRippenplatten
mit durchgehender Grundplatte. Sie zeigen aber den Vorteil eines völlig gleichmäßig
durchgearbeiteten Werkstoffs und entsprechend hoher Festigkeit, da an keiner Stelle
.der Platte Werkstoffanhäufungen während des Walzens salbst vorliegen. Soweit aber
die Platten gleichzeitig auch in Querrichtungen zu den Rippen auf Biegung beansprucht
werden, werden sie federn. Diese Beanspruchung wird jedoch in .der Regel, und zwar
dann nicht vorliegen, wenn die Platten so verlegt werden, daß sie in. dieser Richtung
durch die Tragkonstruktion abgefangen werden. Sollte indessen :die Verwendung .der
Platten so erfolgen, daß sie beispielsweise nur an den vier Eckpunkten gehalten
werden, und -sollte gleichzeitig die in der Ouerschnittsrichtung vorliegende Elastizität
nicht erwünscht sein, so läßt sie sich ohne weiteres und mit einfachen Mitteln z.
B. dadurch beheben, daß man an der Unterseite der Platte Zuganker verlegt, die .dhe
Zugkräfte in dieser Richtung mit aufnehmen. Während, wie oben beschrieben, in den
meisten Fällen eine derartige Belastung durch die Tragkonstruktion aufgefangen wird,
wird in anderen Fällen eine gewisse Elastizität geradezu erforderlich sein, so daß
dann die Zuganker nicht angewandt werden dürfen.
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Eine Erhöhung der Steifigkeit der erfindungsgemäßen Rippenplatte ohne
wesentliche Gewichtserhöhung, gemessen an dieser Steigerung .der Festigkeit, ist
dann möglich, wenn man zwischen den Rippen Verbindungsstege vorsieht, den Querschnitt
oder Rippen, wie sich dies aus walz- und Bußtechnischen Gründen ohnehin von selbst
ergibt, keilförmig, d. h. nach der freien Kante zu verjüngt ausbildet und die Verbindungsstege,
die entsprechend d zu formen und in ihrerLängenausdehnung reichlich zu dimensionieren
sind, zwischen die Rippen einklemmt. Es entsteht auf @diese Weise ein Kreuzrippenverband,
dessen in der Walzrichtung liegende Rippen durchgehend sind, während die vorteilhaft
im gleichen Abstand verlegten Rippen gleicher Höhe und gleicher Querschnittsform
in der senkrecht dazu liegenden Richtung aus Einzelstücken bestehen. Diese Ausführungsform
bezieht sich auf alle unter die Erfindung fallenden Plattenarten und läßt sich in
allen Fällen anwenden, in denen eine Beanspruchung sowohl längs. als auch quer zur
Richtung der Hauptrippen vorliegt.
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Die Befestigung der Verbindungsstege kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Zunächst ist es möa licb, sie durch Klemmung zwischen den Rippen zu halten, d. h.
durch Kälteeinwirkung vorgeschrumpft in die Platten einzusetzen bz1v. die Platten
vor dem Einsetzen zu erhitzen oder beide Vorgänge Platz greifen zu lassen, so diaß
nach dem Einsetzen ein Angleichen der zunächst kürzeren Verbindungsstege an die
Abstände der Längsrippen eintritt, bis der Temperaturausgleich zwischen beiden Teilen
stattgefunden hat und di.e Teile fest und zuverlässig aneinanderhaften. Es ist aber
auch möglich, die Stege durch Schweißung mit der Platte zu verbinden. Der Einbau
der Rippen im Wärmeverfahren und die mit ihm verbundene Verspannung ist dann von
besonderem Vorteil, wenn die Platte so verlegt wird, daß die Biegungsbeanspruchung
nicht von der glatten Fläche der Plätte her, sondern von der Rippenseite her erfolgt,
und zwar läßt sich,die Verspannung sogar so weit treiben, daß die Platte dabei in
umverlegtem Zustand leicht durchgebogen sein kann und erst unter der Normalbelastung
wieder eine völlig ebene Lage annimmt. Es versteht sich, daß auf diese Weise bereits
Zugspannungen in die Gnundplatte selbst hineinkommen, die bei der beschriebenen
Belastungsart weiter erhöht werden. Diesem Umstand ist bei der Dimiensionierun.g
der Platte Rechnung zu tragen, die also entsprechend zu bemessen ist. Die Verfahren
zum Einsetzen der Verbindungsstege lassen sich vielseitig abändern. So kann man
die Platte in ihrer Ebene strecken
und die Stege einsetzen oder
auch die Platte verbiegen, so daß sich die Hauptrippen radial auseinanderspreizen,
und .dann die Stege einfügen u. a. m.
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Die zweite grundsätzlicheLösung zurHerstellung der Rippenplatte besteht
im Anschluß an das vorher hinsichtlich der Spannungen in der uribelasteten Platte
Gesagte darin, ,daß man das umgekehrte Verfahren anwendet, zunächst einmal auf Rippenplatten
ohne gleichzeitige Verwendung von Verbindungsstege.n. Man kann demnach die Rippen
in eine Spannvorrichtung nehmen und bis an die Elastizitätsgrenze dehnen. Man kann
sie in diesem Zustand auf die Platte auflegen und mit ihr verbinden, das heißt z.
B. durch Schweißung oder, soweit die Rippen nicht aus Flachstahl, sondern aus Winkelstahl
hergestellt sind, durch Nietung. Man wird also auf .diese Weise eine Platte erhalten,
bei der vor der Belastung bereits Druckkräfte in der Platte wirksam werden, die
durch die Zugkräfte der Rippen erzeugt sind. Der Gedanke des Arbeitens mit vorgespannten
Elementen im Stahlbau ist neu und entspricht etwa dem Gedanken,des Einbaus von Spanndrähten
in Betonteile. Nur ist hierbei zu bedenken, daß die Übertragung des Gedankens keineswegs
ohne Schwierigkeiten möglich ist, da die vorgespannten Elemente in der einfachen
Ausführung, wie sie bei der Rippenplatte vorliegen, nicht in die Platte selbst eingebaut
wenden können, sondern an ihr befestigt werden müssen. Es ergibt sich deshalb eine
exzentrische Belastung .der Grundplatte, die theoretisch zu einer leichten Durchbiegung
der Platte im Sinn der später aufzubringenden Belastung führen könnte. Hier ist
es nunAngelegenheit der jeweiligen Dimensionierung ,der Platte und der Rippen, der
Auswahl der entsprechenden Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften sowie der
aufgebrachten Vorspannungen und Abmessungen, inwieweit eine Deformation der Platte
vermieden werden kann. Es lä'ßt sich auch unter Zuhilfenahme besonderer Mittel,
z. B. eines exzentrisch anzubringenden Zuges, das Zentrum der Zugkraft der neutralen
Zone der Grundplatte mehr nähern. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung von
mit Unterflansch versehenen T- und L-Stücken nunmehr nicht nachteilig, sondern bringt
im Gegenteil Vorzüge, weil bei dieser Anwendung der bekannten Profile nicht eine
unerwünschte Anhäufung von Werkstoff an einer Stelle entsteht, die für die Festigkeitseigenschaften
ohne Belang ist, sondern weil im Gegenteil bei -dieser Ausführung gerade daran gelegen
ist, einen möglichst großen Rippenquerschnitt nahe der Platte zu haben und möglichst
nur diese Teile der Rippe durch exzentrische Vorspannung unter Zug zu setzen, .damit
das Zugzentrum möglichst -dicht an die Grundplatte verlegt wird.
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In Anwendung dieses Grundgedankens ist es auch ohne weiteres möglich,
die bereits erwähnten Verbindungsstege unter Vorspannung einzusetzen. Dies kann
z. B. erfolgen, indem man durchlaufende Querstege mit kammartigen, den Profilen
dei Längsrippen entsprechenden Ausschnitten auf diese letzteren drückt oder preßt
und dadurch auch in dieser Richtung die Grundplatte unter Druckspannungen setzt.
Es wind sich unter Umständen eine Durchbiegung der Platte einstellen, und zwar im
Sinne der .durch die spätere Dauerbelastung erfolgenden Verformung. Diese ist aber
dann ohne Belang, wenn die Gesamtdurchbiegung noch in den zulässigen Grenzen bleibt.
Hierbei ist zu beachten, daß die Durchbiegung allein nunmehr nicht dazu berechtigt,
-die Grenze .der Belastung eng zu bemessen. Vielmehr ist hier zu bedenken, daß die
Durchbiegumg unter den bisherigen Verhältnissen als Maß für die entstandenen Zugkräfte
an der konvexen Seite anzusehen war, während im vorliegenden Fall die Durchbiegung
im unbelasteten Zustand geradezu als Maß der vorhandenen Druckkräfte anzusehen ist,
und daß bei weiterer D.urchbiegung erst der Nullpunkt überschritten -wird, ehe die
erfindungsgemäßePlatte an ihrer konvexen Seiteunter Zugspannung steht.
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Die Rippenplatte eignet sich insbesondere zur Verwendung beim Bau
von Brückenfahrbahnen. Gerade an dieser Stelle ist .daran gelegen, ein Konstruktionselement
zu erhalten, das den höchsten Beanüpruchitngen bei-geringstemGewicht standhält.
Durch die Verwendung .der Platte wird in diesem Fall die Aufgabe erfüllt, eine Decke
zu erstellen, die nicht allein zum Ausfüllen,der zwischen den eigentlichen Tragkonstruktionen
bestehenden Felder, sondern gleichzeitig zur wirksamen Übernahme dei Belastungen
selbst herangezogen wird. Es soll eine Mitwirkung der Platte im Haupttragsystem
eines Bauwerks erstrebt werden, d. h. .die Platte soll nicht nur die ihr unmittelbar
zugemutete Belastung übernehmen, sondern vielmehr auch über mehrere Träger u. dgl.
hinaus für die ganze Konstruktion versteifend wirken. Dabei kann sich die Lage dei
Rippen dem Verlauf .der Spannungen des Haupttragsy stems anpassen. Gleichzeitig
erlaubt es die Ausbildung .der Platte, die Zwischenräume zwischen den Rippen mit
einer bituminösen Schicht von geeigneter Zusammensetzung oder auch mit Beton od.
dgl. auszufüllen. Über .diese Schicht, welche die Oberkanten der Rippen nicht einmal
zu überdecken braucht, kann dann, falls gewünscht, auch noch die übliche dichte
und fugenlose Hartgußasphaltschicht angeordnet werden.
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Aber auch im Stahlhochbau ist die erfindungsgemäße Rippenplatte mit
Vorteil beim Bau von Decken oder Dacheindeckungen zu verwenden. Ferner ist es im
Schiffbau möglich, die hohen Spanten und Bodenwrangen nach bekannten Ausführungen
zumindest zu einem großen Teil fortfallen zu lassen, wenn man die mit hoher Festigkeit
ausgestatteten Rippenplatten anwendet. Auf :diese Weise gewinnt man bei gleichem
Außenquerschnitt in erheblichem Maße an Nutzquerschnitt und-damit an .Laderaum.
Die zur Abdeckung der Spanten und zur Schaffung einer einheitlichen glatten Innenfläche
dienende Boden- bzw. Seitenwegerung kann hierbei unmittelbar auf die Rippen gelegt
werden.
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Ferner läßt sich auch im Behälter- und Silobau die Rippenplatte gemäß
der Erfindung mit Vorteil verwenden und ermöglicht wesentliche Einsparungen
an
der übrigen Tragkonstruktion, da sie selbst mit als Tragelement benutzt wird. Das
gleiche gilt für die Herstellung von Apparaturen, wie z. B. Filtern u. dgl. Hierbei
wird man in vielen Fällen die Verwendungdes Profils mit glatter Unterfläche bevorzugen
und wird, soweit es sich um den Bau von chemischen Apparaturen u. ä. handelt oder
um Behälter, .die chemischen Einflüssen ausgesetzt sind, auch .die Auswahl des Werkstoffs
und des Herstellungsverfahrens den chemischen Beanspruchungen und .den Raumformen
anpassen. So wird man beispielsweise unter Beibehaltung des Walzverfahrens in gewissenFällen
dieVerwe.ndüng von Bronze als Werkstoff bevorzugen und in anderen Fällen bei gebogenen
Raumformen vom Walzverfahren Abstand nehmen und das Preß- oder Gußverfahren anwenden
bzw. bereits gewalzten Platten in Preßvorrichtungen die gewünschte, z. B. eine zylindrische
Form erteilen.
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Als weiteres Anwendüngsgebiet sei unter anderem die Verwendung der
Rippenplatte im Stahlbetonbau als Schalungsplatte genannt. Hierbei wird es oft genügen,
.daß-man sehr leichte Profile benutzt oder sehr große Feldteilungen mit Normalprofilen
überbrückt.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für die Platte und
für ihre Anwendung wiedergegeben.
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Abb. i zeigt eine Rippenplatte mit glatter Unterfläche im Querschnitt;
in Abb. 2 ist der Querschnitt in vergrößerter Form herausgezeichmet; Abb. 3 gibt
eine aus Blech nachgewalzte Rippenplatte, ebenfalls im Querschnitt wieder, während
in Abb.4 in vergrößertem Maßstab dieser Querschnitt wiederum herantsgezeichnet und
gleichzeitig die Einfügung von Querrippen dargestellt ist; Ahb.5 gibt eine perspektivische
Aufsicht auf eine Platte gemäß Abb.4; gemäß Abb. 6 ist eine erfindungsgemäße Platte
zur Bildung der Fahrbahn verwendet; Abb. 7 zeigt .die Untersicht unter eine Decke;
in Abb. 8 ist oder Querschnitt durch einen Schiffsrumpf mit Längsspant, in Abb.9
ein ähnlicher Schiffsrumpf mit Querspant wiedergegeben.
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Wie aus Abb. i und. 2 ersichtlich, besteht die Rippenplatte aus einer
Grundplatte io und einer Anzahl in gleichmäßigen Abständen nebeneinanderliegenden
Rippen ri; die, wie insbesondere Abb. 2 zeigt, aus einem Stück gewalzt sind.. Die
Stärke 12 der Bodenplatte 1o ist sm vorliegenden Fall etwa doppelt so groß wie die
mittlere Stärke 13 der Rippe, !die an ihrer Wurzel mit Rundungen 14 an die Grundplatte
ro anschließt und deren Seitenfläzhen 15 unter einer Neigung von in diesem Fall
8 % stehen.
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Ausgangsstück für die Rippenplatte nach Abb. 3 ist ein durchgehendes
Blech gleicher Wandstärke 16, das durch Walzen im warmen Zustand in die in der Zeichnung
.dargestellte Form gebracht wird. Hierbei ergibt sich im Gegensatz zu den Ausführungen
ti und 2. eine Stegstärke vom doppelten Betrag der Bodenstärke und eine unterbrochene
Unterfläche, so ,daß sich diese Platte dann besonders eignet, wenn keine glatte
Unterseite erforderlich ist. Die Form .der Rippen 17 ist wiederum keilförmig, wie
auch aus Abb.4 besonders deutlich hervorgeht.
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In dieser Abb. 4 sind zwischen die Rippen 17 Querstege 18 eingefügt,
die der Querschnittsform der Rippen angepaßt sind und eine den Rippen 17 gegenüber
geringere Höhe i9 aufweisen.'Die Stege reichen also lediglich bis zu dem Punkt 2o
der Rippen 47, an denen die durch den Walzvorgang bedingte Rundung ansetzt. Selbstverständlich
lassen sich diese Stege in Platten gemäß Abb. i und 2 in gleicher Weise einsetzen
wie in die Platten gemäß Abb. 3.
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Aus Abb. 5 ist ersichtlich, wie einerseits die Oberkanten 2.-1 der
Stege@i8 sehr viel dichter an -die Oberkanten 22 der Längsrippen i i heranreichen
und anderseits sich .durch diese Steganordnung näpfchenartige Aushöhlungen 23 ergeben.
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In Abb. 6 sind auf Fahrbahnträgern 24 einer Straßenbrücke, von denen
einer herausge@zeichnet ist, die Rippenplatten io, ri gemäß Abb. 5 verlegt. Die
Näpfchen 23 gemäß Abb. 5 sind hier mit Weichasphalt ausgegossen, über denen eine
Hartgußasphaltschicht 25 als Fahrbahndecke vergossen ist.
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Die Hochbaudecke n.achA:bb. 7 zeigt einenUnterzug 26 und eine Rippenplatte
io, i i gemäß Abb. i und 2, wobei die Stege, die an .den Stellen entfernt sind,
an denen die Platte auf dem Träger 26 aufliegt, nach der Unterseite .der Decke zu
liegen. Insbesondere für Industriebauten, Bühnen u.,dgl. eignet sich ohne weitere
Hilfsmittel eine derartige Platte selbst bei breiter Teilung derUnterzüge und starker
Belastung der Bodenfläche.
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Der Teilquerschnitt durch einen Schiffsrumpf nach Abb.8 zeigt die
Verwendung der gleichen Platte, wobei .die Rippen ri als Längsspanten verlegt sind
und die Rundung 27 bei Übergang von den Seitenwänden 28 .des Rumpfes in dessen Boden
a9 aus fertigen Ausgangsplatten gebogen ist.
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Der Rumpf gemäß Aibb. 9 ist in der Weise gebildet, daß die Rippen
ei als Querspanten verlegt sind. Die Rundung 27 ergibt sich hierbei durch einen
entsprechenden Preßvorgang der Bleche, bei dem die Rippen @iti gemäß der Rundung
gestaucht werden.
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Die figürliche Darstellung einer Platte mit Rippen, die mit Vorspannung
aufgesetzt sind, erübrigt sich, da sie der bekannten Anordnung, bildlich gesehen,
gleichkommt. Die verwendeten Vorrichtungen zur Erzeugung der Vorspannung können
je nach Größe,der Platten, nach Art der Zusammenfassung verschiedener Stege zu Spannungsgruppen
und nach Art der Einwirkung der Zugspannung als zentrische oder exzentrische Kraft
verschieden sein. Ferner ist es möglich, an Stelle einer Zug spannung eine Druckspannung
in die Stege hineinzubringen oder besser noch umgekehrt an Stelle der Stege die
Platte vorzuspannen und die Stege in ungespanntem Zustand mit ihr zu verbinden.
Es sei
nochmals darauf verwiesen, daß diese Verbindung auf alle
mögliche Art, also durch Schweißen, Nieten, Klemmen u. dgl. vorgenommen werden kann.
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Ferner sei darauf hingewiesen, daß es ohne weiteres möglich ist, die
erfindungsgemäße Platte nicht nur an einer, sondern an beiden Seiten mit Stegen
zu versehen, wobei wiederum alle geschilderten Möglichkeiten miteinander verbunden
werden können. So ist es ohne weiteres möglich, eine für Fahrbahnen bestimmte Platte
vorzuspannen und an :der Unterseite mit spannungslosen Stegen zu verbinden, während
die Oberseite in diesem Zustand mit vorgespannten Stegen versehen werden kann. Des
«-eitergin sei noch bemerkt, ,daß es ohne weiteres möglich ist, einer eventuellen
Durchbiegung der Platte durch eine vorherige Verformung im entgegengesetzten Sinn
zu begegnen. Auch die Verwendung verschiedenartiger Werkstoffe innerhalb einer Platte,
so z. B. von Gußeisen und Walzstahl od. dgl., ist ohne weiteres möglich und bietet
oft besondere Vorteile.