Normalprofile für Walzeisen

Normalprofile für Walzeisen wurden in den Jahren 1879–80 durch eine Kommission des Verbandes deutscher Architekten- und Ingenieurvereine und des Vereines deutscher Ingenieure aufgestellt, in deren Namen Heinzerling und Intze das Deutsche Normalprofilbuch herausgaben [1]. Es sollten diese Profile den Erfordernissen der Theorie, der Konstruktion und der Walztechnik Rechnung tragen. Zunächst wurden die Bedürfnisse des Bauingenieurwesens, des Eisenbahnwagenbaus und des Hochbaus berücksichtigt, mit der dritten Auflage des Normalprofilbuches 1886 kamen Profile für Schiffbau hinzu. Von der 1896 erschienenen fünften Auflage an war bei der Bearbeitung der Verein deutscher Eisenhüttenleute beteiligt [8]., seither ist noch der Verein deutscher Schiffswerften hinzugetreten [22], [23]. Auch der Oesterreichische Ingenieur- und Architektenverein hat besondere Typen für Walzeisen aufgeteilt [2], [6], [9], [16], [20] und ebenso wurden in Amerika und England eigene Profilreihen eingeführt [23], [27]. Da die Normalprofile in Deutschland und Oesterreich allgemein Eingang fanden, so konnten sich die Walzwerke darauf einrichten und die Konstrukteure darauf rechnen, die Profile zu günstigen Preisen in zahlreichen Werken zu erhalten. Die Herstellung andrer Profileisen war damit nicht ausgeschlossen, über diese geben die Profilbücher der betreffenden Werke Aufschluß.

Nach Uebereinkunft zwischen den Herausgebern des Deutschen Normalprofilbuches und den Vertretern der beteiligten Vereine wurde 1904 zur Befriedigung des dringendsten Bedürfnisses der die Walzeisen für Bauzwecke betreffende erste Teil des Profilbuches (der zweite Teil sollte die besonderen Walzeisen für Schiffbauzwecke enthalten) mit geringen Aenderungen in sechster Auflage herausgegeben. Infolge umfassender Erhebungen, bei welchen besonders die Verbesserungsbedürftigkeit der I-Eisenreihe betont wurde, kam die Kommission der vier[664] Vereinigungen 1905 zu dem Beschlusse ([23], S. 1491): »Die Frage der Neugestaltung der Normalprofile, insbesondere der I-Profile, erscheint hinsichtlich der Bedürfnisfrage zurzeit nicht genügend geklärt. Es ist daher die siebente Auflage des Normalprofilbuchs für Walzeisen, soweit die Form der Profile in Betracht kommt, in unveränderter Weise zu veranstalten. Das bei den seitherigen Untersuchungen angesammelte reichhaltige Material soll den beteiligten Vereinen zur Verfügung gestellt und diesen anheimgegeben werden, es zur öffentlichen Kenntnis zu bringen, um hierdurch die wünschenswerte weitere Klärung bis zur Kommissionsberatung über die Herausgabe der achten Auflage herbeizuführen, die aber nicht vor Ablauf von 3 Jahren zu erwarten ist«. Demgemäß wurde der von Kintzlé und Schrödter erstattete Kommissionsbericht veröffentlicht ([23], S. 1491); er hat bereits weitere Beiträge zur I-Eisenfrage hervorgerufen [24], [25], [27], [28].

Das Deutsche Normalprofilbuch enthält Darstellungen sämtlicher Fertigprofile in natürlicher Größe, sowie in Tabellenform die Dimensionen, Querschnitte, Trägheitsmomente, Widerstandsmomente u.s.w. mit Berücksichtigung der Abrundungen, auch Gewichte, Tragfähigkeiten und andre auf die Erleichterung und Abkürzung der Berechnungen abzielende Angaben. Im folgenden sind nach der fünften Auflage alle Profile mit den darauf bezüglichen wichtigeren Größen unter Beachtung nachträglicher Korrekturen angeführt. Die verzeichneten Gewichte entsprechen einem Einheitsgewichte von 7800 kg pro 1 cbm (Schweißeisen), für ein Einheitsgewicht von 7850 kg pro 1 cbm (Flußeisen) sind sie mit 7850 : 7800 = 1,00641 zu multiplizieren. Mit Rücksicht auf die aus den Normalprofilbüchern bekannten Werte für Walzprofile konnten auch für häufig vorkommende zusammengesetzte Träger (Blechträger, s.d.) eine Reihe von Größen im voraus berechnet werden [4], [7], [10], [11], [14], [17], [21], [26].

1. Gleichschenklige Winkeleisen.

Bezeichnungen nach Fig. 1, die Profilnummern entsprechen den Schenkellängen b in Zentimetern. Innere und äußere Schenkelfläche parallel, beide Schenkel von gleicher Dicke d. Abrundungshalbmesser r = (min d + max d)/2, ρ = r/2 auf halbe Millimeter abgerundet, also beispielsweise für Profil 1¹/₂ r = (3 + 4)/2 = 3,5 mm, ρ = 3,5/2 = 2 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die Symmetrieachse X X und die dazu Senkrechte Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y, Trägheitsmomente in Hinsicht der Achsen B B J_b. Trägheitsmoment in Hinsicht einer äußeren Schenkelkante J. Nach Fig. 1 hat man v = b/√2 = 0,707 b, w = s√2 = 1,414 s mit s = b – e. Auf besondere Bestellung können Winkeleisen der angeführten Schenkellängen b auch mit Schenkeldicken d zwischen den beigesetzten geliefert werden.

[665] 2. Ungleichschenklige Winkeleisen.

Bezeichnungen nach Fig. 2, die Profilnummern b/a entsprechen den kleinen und großen Schenkellängen b, a in Zentimetern. Innere und äußere Schenkelfläche parallel, beide Schenkel von gleicher Dicke d. Abrundungshalbmesser r = (min d + max d)/2, ρ = r/2, auf halbe Millimeter abgerundet, also beispielsweise für Profil 2/3 r = (3 + 4)/2 = 3,5 mm, ρ = 3,5/2 = 2 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen X X, Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y, Trägheitsmomente in Hinsicht der Achsen A A und B B J_a und J_b. Auf besondere Bestellung können Winkeleisen der angeführten Schenkellängen b, a auch mit Schenkeldicken d zwischen den beigesetzten geliefert werden.

[666] 3. I-Eisen.

Bezeichnungen nach Fig. 3, die Profilnummern entsprechen den Profilhöhen h in Zentimetern. Flanschbreite und Stegdicke für h ≤ 250 mm b = 0,4 h + 10 mm, d = 0,03 h + 1,5 mm, für h ≥ 250 mm b = 0,3 h + 35 mm, d = 0,036 h. Neigung der inneren Flanschflächen 14%, die Flanschdicke t liegt b/4 von außen. Abrundungshalbmesser r = d (mit Ausnahme von Profil 55, für welches r = 19,8 mm), ρ = 0,6 d. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die beiden Symmetrieachsen X X und Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y, entsprechende Widerstandsmomente W_x = 2 J_x/h, W_y = 2 J_y/b.

[667] 4. ⊺-Eisen.

Bezeichnungen nach Fig. 4 und 5, die Profilnummern b/h entsprechen den Flanschbreiten b und Profilhöhen h in Zentimetern. Abrundungshalbmesser R = d, r = R/2, ρ = R/4 auf halbe Millimeter abgerundet, also beispielsweise für Profil 6/3 R = 5,5 mm, r = 3 mm, ρ = 1,5 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die Symmetrieachse Y Y und die dazu Senkrechte X X, Hauptträgheitsmomente J_y, J_x, entsprechende Widerstandsmomente W_y = 2 J_y/b, W_x = J_x/e. Trägheitsmoment in Hinsicht der äußeren Flanschkante J.

5. Z-Eisen.

Bezeichnungen nach Fig. 6, die Profilnummern entsprechen den Profilhöhen h in Zentimetern. Flanschbreite b = 0,25 h + 30 mm, innere und äußere Flanschfläche parallel, Flanschdicke t = 0,05 h + 3 mm, Stegdicke d = 0,035 h + 3 mm. Abrundungsradien r = t, ρ = t 2, wie d auf halbe Millimeter abgerundet, also beispielsweise für Profil 3 r = 4,5 mm, ρ = 2,5 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen X X, Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y, Trägheitsmomente in Hinsicht der Achsen A A und B B J_a und J_b. Bezüglich der Widerstandsmomente für beliebige Biegungsachsen s. [5], [18].

[668] 6. E-Eisen.

Bezeichnungen nach Fig. 7, die Profilnummern entsprechen den Profilhöhen h in Zentimetern. Flanschbreite b = 0,25 h + 25 mm, Neigung der inneren Flanschfläche 8%, die Flanschdicke t liegt in der Mitte der Breite b. Abrundungshalbmesser r = t, ρ = t/2, auf halbe Millimeter abgerundet, also beispielsweise für Profil 3 r = 7 mm, ρ = 3,5 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die Symmetrieachse X X und die dazu Senkrechte Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y, entsprechende Widerstandsmomente W_x = 2 J_x/h, W_y = J_y/w. Trägheitsmoment in Hinsicht der äußeren Höhenkante J.

7. Quadranteisen.

Bezeichnungen nach Fig. 8, die Profilnummern entsprechen den mittleren Halbmessern R in Zentimetern, Schwerpunkt S. Flanschbreite b = 0,2 R + 25 mm, Abrundungshalbmesser r = 0,12 R, ρ = 0,06 R. Für den Querschnitt Fig. 9 des aus vier Quadranteisen gebildeten Rohrs sind die Trägheitsmomente hinsichtlich aller durch den Schwerpunkt S gehenden Achsen von' gleichem Werte J; Widerstandsmomente in Hinsicht der Achsen X X und Z Z bezw. W_x = min W und W_z = max W. Auf besondere Bestellung können auch Quadranteisen der angegebenen Abmessungen mit Wandstärken d zwischen den beigesetzten geliefert werden.

[669] 8. Belageisen (Zoreseisen).

Bezeichnungen nach Fig. 10, die Profilnummern entsprechen den Höhen h in Zentimetern. Schwerpunkt S fast genau auf halber Höhe h. Abrundungsradien r₁ = d, r₂ = d – 0,5 mm, r₃ = t, r₄ = 0,6 d + 1,3 mm, also beispielsweise für Profil 5 r₁ = 3 mm, r₂ = 2,5 mm, r₃ = 5 mm, r₄ = 3,1 mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die Symmetrieachse Y Y und die dazu Senkrechte X X, Hauptträgheitsmomente J_y, J_x, Widerstandsmomente W_y = 2J_y/b, W_x = 2J_x/h

9. Handleisteneisen.

Bezeichnungen nach Fig. 11, die Profilnummern entsprechen den Breiten B in Zentimetern. Abmessungen R = B, H = 0,45 B, h = 0,25 B, b = 0,5 B, b₁ = 0,45 B, b₂ = 0,75 B, d = 0,2 B, r₁ = 0,15 B, r₂ = 0,05 B, Abrundungshalbmesser ρ = 0,05 B, alle auf Millimeter abgerundet.

10. Niete.

Nach den Zusätzen des Normalprofilbuches, Bezeichnungen entsprechend Fig. 12.

11. Ungleichschenklige Winkeleisen zu Schiffbauzwecken.

Bezeichnungen wie für die ungleichschenkligen Winkeleisen der Tabelle 2. Innere und äußere Schenkelfläche parallel, beide Schenkel von gleicher Dicke d. Abrundungshalbmesser r wie unten angeführt, ρ = r/2, auf halbe Millimeter abgerundet. Auf besondere Bestellung können Winkeleisen der angeführten Schenkellängen b, a auch mit Schenkeldicken d zwischen den beigesetzten geliefert werden.

[671] 12. Z-Eisen zu Schiffbauzwecken.

Bezeichnungen wie für die Z-Eisen der Tabelle 5. Innere und äußere Flanschfläche parallel. Abrundungshalbmesser r = d, ρ = d/2. Bezüglich der Widerstandsmomente für beliebige Biegungsachsen s. [5], [18].

13. Wulsteisen zu Schiffbauzwecken.

Bezeichnungen nach Fig. 15, die Profilnummern entsprechen den Höhen h in Zentimetern. Halbmesser r = 0,07 h, Breite c = 0,14 h + d mm. Für Achsen durch den Schwerpunkt 5 sind Hauptträgheitsmomente die Symmetrieachse Y Y und die dazu Senkrechte X X, Hauptträgheitsmomente J_y, J_x, entsprechende Widerstandsmomente W_y = 2 J_y/c, W_x = W_x/e.

[672] 14. T-Wulsteisen zu Schiffbauzwecken.

Bezeichnungen nach Fig. 16 und 17, die Profilnummern entsprechen den Höhen h in Zentimetern. Beide Stegflächen parallel, Neigung der inneren Flanschflächen 8%, Flanschdicke in Entfernung b A von außen t = 1,15 d. Wulst geformt nach einer Ellipse der Halbachsen a = 2 d, b = d mit anschließenden geraden Tangenten (Fig. 18). Abrundungshalbmesser R = 1,5 d, r = d, ρ = 0,5 d. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen die Symmetrieachse Y Y und die dazu Senkrechte X X, Hauptträgheitsmomente J_y, J_x, entsprechende Widerstandsmomente W_y = 2 J_y/B, W_x = J_x/e.

[673] 15. -Wulsteisen zu Schiffbauzwecken.

Bezeichnungen nach Fig. 18, die Profilnummern entsprechen den Höhen h in Zentimetern. Innere und äußere Schenkelfläche parallel, beide Schenkel von gleicher Dicke d. Abrundungshalbmesser r = 1,12 d, ρ = 0,5 d. Für Achsen durch den Schwerpunkt S sind Hauptträgheitsachsen X X, Y Y, Hauptträgheitsmomente J_x, J_y.

Literatur: [1] Deutsches Normalprofilbuch für Walzeisen, herausgegeben von Heinzerling und Intze, 1. Aufl., Aachen 1881; 5. Aufl. unter Mitwirkung von Kintzlé, Aachen 1897. – [2] Bericht des Vereinskomitees zur Aufstellung neuer Typen für gewalzte Träger und einige andre Walzeisensorten, Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1882, S. 7. – [3] Zimmermann, Ueber Trägerquerschnitte von möglichst großem Widerstandsmoment, Zentralbl. d. Bauverw. 1887, S. 103 (s.a. Schiefwinklige Winkeleisen mit zwei gleichen Hauptträgheitsmomenten für Druckstäbe, S. 36). – [4] Scharowsky, Widerstandsmomente und Gewichte genieteter Träger, Leipzig 1890. – [5] Meyerhof, Die Biegungsspannungen der Z-Eisen, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1891, S. 696. – [6] Bericht des vom Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. eingesetzten Komitees zur Aufstellung von Typen für Walzeisen, Wien 1892 (Bericht und Typen vom Vereine zu beziehen). – [7] Zimmermann, Trägheitsmomente, Widerstandsmomente und Gewichte genieteter Blechträger, Berlin 1893. – [8] Mitteilungen des Verbandes deutscher Arch.- u. Ing.-Vereine Nr. 29, 1893, S. 23; Nr. 31, 1894, S. 94; Nr. 36, 1896, S. 210, 316. – [9] Thullié, Trägheitsmomente der österreichischen Walzeisentypen, Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1894, S. 121, 125 (Berücksichtigung der Abrundungen und Abschrägungen bei ⊏, I- und ⊺-Eisen). – [10] Geusen und Miliczek, »Profile«, Sammlung von Tabellen zum Gebrauche bei der Querschnittsbestimmung eiserner Tragkonstruktionen, Nürnberg 1894/95. – [11] Böhm und John, Widerstandsmomente, Trägheitsmomente und Gewichte von Blechträgern, Berlin 1895. – [12] Richter und Havemann, Diagramme über die Tragfähigkeit sämtlicher Normalprofile der I- und ⊏-Eisen sowie der gebräuchlichen Holzbalken, Essen 1896. – [13] Geusen, Zur Berechnung von statischen und Trägheitsmomenten von Walzprofilen, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1897, S. 972. – [14] Person, Tabellen zur Berechnung der Trägheitsmomente von Balkenquerschnitten, Zürich 1897. – [15] Land, Die Spannungs- und Profilbestimmung von Walzeisenträgern bei beliebiger Momentenebene, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1898, S. 444 (s.a. 1895 f. 293). – [16] Schultz, Handbuch der deutschen Normalprofile, Essen 1898. – [17] Stöckl und Hauser, Hilfstabellen für die Berechnung eiserner Träger mit besonderer Rücksicht auf Eisenbahn- und Straßenbrücken, Wien 1898. – [18] Meyerhof, Biegungsspannungen der Z-Eisen zu Schiffbauzwecken, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1899, S. 607 (vgl. a. 1898, S. 107, 338). – [19] Schultz, Mathematische und technische Tabellen, Essen und Wien 1902, S. 208, 218 (auch deutsche und österreichische Normalprofile). – [20] v. Tetmajer, Die angewandte Elastizitäts- und Festigkeitslehre, Leipzig und Wien 1904, S. 145 (österreichische Normalprofile). – [21] Leu, Ausführliche Tabellen für Eisen und Holz zu Decken, Trägern, Stützen und Dächern. Querschnitte, Gewichte, Trägheits- und Widerstandsmomente, Köln 1904. – [22] Heinzerling, Denkschrift zum 27 jährigen Bestehen der Kommission zur Aufstellung von Normalprofilen für Walzeisen zu Bau- und Schiffbauzwecken, Aachen 1905 (Broschüre). – [23] Bericht und Kommissionsbericht über das Deutsche Normalprofilbuch, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1905, S. 1487. – [24] Hertwig, Betrachtungen über I-Profile, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1906, S. 1098 (im Anschluß an den Kommissionsbericht [18]). – [25] Sommerfeld, Die Knickfestigkeit der Stege von Walzeisenprofilen, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1906, S. 1104 (im Anschluß an den Kommissionsbericht [22]). – [26] Nitzsche, Graphische Hilfstafeln zur schnellen Ermittlung der Trägheitsmomente genieteter Trägerquerschnitte, Leipzig 1907. – [27] Kielhorn, Englische und deutsche Normalprofile im Handelsschiffbau, »Stahl und Eisen« 1907, S. 365; Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1907, S. 947. – [28] Kielhorn, Ist eine Verminderung der Zahl der E-Profile im Handelsschiffbau durchführbar? »Stahl und Eisen« 1907, S. 757.

Weyrauch.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8.

Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.

Fig. 13.

Fig. 14.

Fig. 15.

Fig. 16.

Fig. 17.

Fig. 18.