Moin zusammen! Ich bräuchte ein klein wenig fachliche Hilfe bei der Abschätzung der Biegebelastbarkeit eines Stahlprofils. Ich möchte eine Kiste schwenk-/neigbar an der Decke aufhängen. Dazu soll eine Art Schwenkbügel aus Stahlprofilen zusammengeschweißt werden, die ein umgedrehtes "U" bilden (die Kiste wird dann in den Schenkeln des "U" seitlich mit Klemmhebeln befestigt). Die beiden Schenkel des "U" werden ja hauptsächlich auf Zug belastet, daher ist dort die Belastbarkeit aus Tabellenbüchern ablesbar. Der Boden des "U" (also das oben quer verlaufende Profil) wird aber auf Biegung belastet, und dort finde ich keine für mich eingängige ;-) Methode, die Belastbarkeit abzuschätzen. Die Kiste ist 70cm breit und wiegt 35kg, das Gesamtkonstrukt wird mit einer M12-Schraube oben mittig an der Decke befestigt, d.h. im Profil ist dann noch eine Bohrung ø13, die das Material schwächt. Für den quer verlaufenden Teil ist momentan ein flaches U-Profil (65mm breit, 20mm hoch, 3mm stark) geplant, das Material ist normaler Baustahl S235. Wie kann man rechnerisch ermitteln, ob dieses aus Bauchgefühl heraus geplante Profil ausreichend ist? Dass sich das Profil elastisch mehr oder weniger stark verformt, ist klar, es soll sich nur nicht dauerhaft (also plastisch) verformen. Es soll halt, salopp ausgedrückt, nicht krumm aussehen, wenn man es von unten anschaut. Danke für's Lesen der etwas länglichen Abhandlung. ;-) /Hannes
Für die Faulen http://www.schweizer-fn.de/festigkeit/biegung_traeger/biegung_traeger_start.php Nur 1 Schraube würde ich aus dem Bauch nicht machen
mach bitte mal eine skizze mit ein paar (groben) maßen wie das ganze am ende ausschauen soll - irgendwie kann ich mir das nicht so recht vorstellen... generell: ein U-profil mit der offenen seite nach unten zu belasten ist die schlechtere wahl. folgende annahme: eingespannter träger UPN65, 2m lang, punktlast am äußersten ende, flächenlast (eigengewicht vernachlässigt), ungünstige belastung (unten offen), belastung ca. 350 N wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann biegt sich der träger ca 32mm durch die belastung. bei belastung in "optimaler" richtung beträgt die durchbiegung (bei ansonsten gleicher annahme) "nur" ca. 8 mm. mit dem 65mm x 20mm profil wirst du eher nicht glücklich werden, das profil das ich in meiner rechnung verwendet habe hat 65mm x 42mm, bei annähernd doppelter materialstärke
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heinz schrieb: > Nur 1 Schraube würde ich aus dem Bauch nicht machen Wenigsten doppelte Sicherheit sollte man schon einplanen... Da gibt es durchaus Standarts in der Statik. Bei 35 Kg über der "Birne" sollte man auch ein sehr persönliches Interese daran haben... vernüftig geht das aber nur an einer Betondecke. Bei Fehlboden wirft man besser einen Blick in die Baupläne.
Johannes S. schrieb: > Wie kann man rechnerisch ermitteln Nix rechnen. Du hängst das Profil irgendwo provisorisch auf und packst beide Enden und machst daran einen Klimmzug. Wenn es das aushält, dann hast du auch die erforderliche Überdimensionierung. Und für den Drehpunkt würde ich vor allem prüfen, das die Verankerung in der Decke passt
Klimmzug schrieb: > Johannes S. schrieb: >> Wie kann man rechnerisch ermitteln > > Nix rechnen. Du hängst das Profil irgendwo provisorisch auf und packst > beide Enden und machst daran einen Klimmzug. > Wenn es das aushält, dann hast du auch die erforderliche > Überdimensionierung. > Und für den Drehpunkt würde ich vor allem prüfen, das die Verankerung in > der Decke passt Dem schließe ich mich an. Eine solche Konstruktion mit einer Schraube an der Decke? Nicht mal im Scherz. Gerade solche Deckenbefestigungen sind nicht rechenbar. Eventuell eine vernünftig dimensionierte Verstärkungsplatte und 6 Schrauben. Und dann bewegt sich das Teil auch noch... Ich löse solche Probleme mit einem Test. Wenn das Überkopf!, das vierfache der späteren Last ohne Knirschen aushält, kann ich ruhig schlafen. Und zum Stahlprofil: Nimm Vierkantrohr, das ist um Klassen besser, als ein U-Profil. Grüße Bernd
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>Gerade solche Deckenbefestigungen sind nicht rechenbar.
Bezieht sich das auf die Befestigung in der Decke?
heinz schrieb: >>Gerade solche Deckenbefestigungen sind nicht rechenbar. > Bezieht sich das auf die Befestigung in der Decke? Genau. du weißt doch nie, wie genau die Stelle gemacht wurde, wo du deine lebenswichtige Schraube setzen willst. Natürlich ist es wichtig, die Grundkonstruktion zu wissen, Stahlbeton, Holzbalkendecke, Hourdisdecke usw. Langjährige Erfahrung sagt aber: "Rechne mit dem Schlimmsten" Grüße Bernd
Erstmal danke für die vielen Antworten. Ich versuche das mal schnell zusammenzufassen. 1. Ausprobieren statt rechnen ist sonst auch meine Verfahrensweise (schon bloß deswegen, weil ich das nicht rechnen kann ;-), hier wollte ich es vorher mal grob überschlagen haben, ehe ich etwas bauen lasse. 2. Die eine Schraube ist Vorgabe, aber ich habe das hier auch etwas vereinfacht dargestellt. Die Schraube ist nicht in der Decke, sondern mit einer Schelle (geprüft für 250kg) an einer Stahlkonstruktion befestigt. Da es mir nicht um den Befestigungspunkt, sondern um die Belastbarkeit des Profils ging, habe ich diesen Punkt vereinfacht dargestellt. Man möge mir bitte verzeihen. 3. Vierkant hätte ich auch genommen, aber dann schaut die Mutter der bewussten Schraube unten in den Schwenkbereich der Kiste hinein. Im U-Profil verschwindet sie fast vollständig. 4. Nach der oben verlinkten Formelsammlung habe ich jetzt nach etwas "Herumspielen" (Querschnittswert des Profils, hier U-Profil offen, und dann mit einem einseitig eingespannten Träger von halber Länge die Durchbiegung einer Seite) eine Durchbiegung von 0.14mm ermittelt. Maximale Biegespannung ist laut dieser Rechnung 24N/mm², da wäre bei S235 also reichlich Sicherheit vorhanden. Schön, das mal gesehen zu haben, aber so richtig Vertrauen habe ich da noch keins. Danke trotzdem für diesen Link, das ist eine wirklich brauchbare Sammlung. Ich werde also morgen dort mal vorbeifahren und mich an ein vergleichbares Profil hängen, das ging nur leider letzte Woche nicht, weil der Mann in den Osterferien weilt und hier die Zeit etwas pressiert. Klimmzug wird es mit meinem Gewicht sicher eher nicht, aber dafür bringe ich wenigstens die nötige Sicherheitsspanne mit. ;-) Gruß, Hannes
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Nur mal ganz grob Und nicht hauen wegen dem jpg
heinz schrieb: > Nur mal ganz grob > > Und nicht hauen wegen dem jpg Super, danke! :-) Ich vermute, das "Displacement" ist die Verformung in mm? Aber in welcher Einheit ist der "Nodal Stress" zu sehen? Oder sind das Prozente bezogen auf den Zustand ohne Krafteinwirkung? /Hannes
Displacement in mm Stress in Newton Aber die Werte nicht für bare Münze nehmen, das ist nur grob. Ausserdem hab ich 2 Kisten dran gehängt. Ich habe eigentlich gedacht dass an der Bohrung eine Spitze auftauch. Hmm?
heinz schrieb: > Aber die Werte nicht für bare Münze nehmen, das ist nur grob. > Ausserdem hab ich 2 Kisten dran gehängt. Klar. > Ich habe eigentlich gedacht dass an der Bohrung eine Spitze auftauch. > Hmm? Ich spiele gerade mit FreeCAD und Z88 herum, sehr interessant. Danke, dass du mich darauf gebracht hast. ;-) /Hannes
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So, nach einigem Rumspielen habe ich jetzt zumindestens schon mal eine Grafik. Zehnfach überhöht sieht man die Spitze sehr schön. Ich habe allerdings offenbar den falschen Typ der Krafteinleitung gewählt, die Verformung scheint mir ein paar Hausnummern zu hoch. Da denke ich morgen nochmal drüber nach, jetzt ist es zu früh am Tage. Spannendes Thema... ;-) /Hannes
>Nix rechnen.
Hihi.. lieber 4 Mal mit falschen Annahmen neu machen und probieren...
Jetzt Nicht schrieb: >>Nix rechnen. > > Hihi.. lieber 4 Mal mit falschen Annahmen neu machen und probieren... mAn kann sich auch totrechnen. Ist eigentlich nicht zu glauben, dass die Steinzeitmenschen ohne ein Finite Elemente Programm es geschafft haben irgendwann Bronzewerkzeuge herzustellen und damit in die Bronzezeit zu kommen. Das eigentliche Problem ist eh nicht der Metallrahmen, zumindest nicht wenn er dazu nicht ein 1mm Alu Winkel nimmt, sondern die Schweissnähte und vor allem die Aufhängung an der Decke. Und genau das könnt ihr nicht rechnen. Aber rechnet nur weiter... :-)
Naja, die Winkel kann man hinreichend verstaerken. Sicher nicht stumpf schweissen.
heinz schrieb: > Stress in Newton N/mm² ? Die Einheit Newton mach kein Sinn. Aber wie immer, wo die Farbe anfängt hört das Verständnis auf. Wie man sieht steigt die Spannung am Stegrand auf über 200 N/mm² d.h. dein Profil plastifiziert schon unter Gebrauchslast. Die Konstruktion ist zu schwach!
Ja N/mm**2 - mein Fehler Ich denke nicht dass das plastische Verformung gäbe St37 Druck Lastfall HZ = 180N/mm**2 Mb = F * l / 4 Punktlast auf Träger auf 2 Stützen Mb = 350N * 70cm / 4 Mb = 6125Ncm 65 x 20 find ich nicht und bin zu faul zum rechnen 40x20x3 hat Wb YY 1,3cm**3 sigma b = Mb / Wb = 6125Ncm / 1,3N/cm**3 = 4710N/cm**2 Ich würde trotzdem eine Platte am Loch aufsetzen
Johannes S. schrieb: > 3. Vierkant hätte ich auch genommen, aber dann schaut die Mutter der > bewussten Schraube unten in den Schwenkbereich der Kiste hinein. Im > U-Profil verschwindet sie fast vollständig. Was spricht denn dagegen Vierkantprofil zu nehmen und die eine Seite davon nur an der Stelle für die Schraube ausreichend aufzubohren so daß die Mutter (und die Nuss zum Schrauben) im Vierkant verschwinden? Natürlich schwächt ein solches Loch das Profil, aber ein Vierkantprofil mit einem solchen Loch ist immer noch um Längen stabiler als ein U-Profil.
Gerd E. schrieb: > Was spricht denn dagegen Vierkantprofil zu nehmen und die eine Seite > davon nur an der Stelle für die Schraube ausreichend aufzubohren Nix. Gute Idee. :) /Hannes
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