Jetzt rechne ich da mal rum: Ein Eichenbrett ( 2000 mm breit, 1600 mm hoch) besteht aus einzelnen Leisten ( ca. 40 mm hoch, 35 mm dick und 2000 mm lang ). Die werden mit Gewindestäben verspannt ( 1600 mm ). Zu erwarten ist ein Quelldruck ( das Teil kommt ins Wasser ), von bis zu 6N/qmm. Das entspricht bei 35 x 2000 mm x 6 N/qmm = 420 000 N ! Kleine Gegenrechnung: Ein Weinfass (Barrique) hat eine Fläche zwischen den Dauben von ca. 1000 x 25 mm = 25 000 qmm. Die 8 Faßringe ( Querschnitt 30 x 2 mm ) bringen gemeinsam eine Kraft von max. 192 000 N. Auslegung der Faßringe also für max 7,5 N/qmm. Die vorgesehen Gewindestäbe in meiner Konstruktion bringen mindestens 480 000 N. Das wird eventuell knapp. Jetzt bauen wir das mal und Testen. Mit hochfesten VA Gewindestäben ( A4-80) und passenden Muttern gibt es aber keinerle Kontrolle. ( Nach fest kommt ab) nun meine Frage: Messingmutter hätten ca. 350 N/mm. Die Edelstahlmuttern ca. 800 N/mm. Reißen je 2 Messingmuttern vor dem Edelstahlstab ? Grüße Bernd
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Dunkle Erinnerungen an Konstruktionslehre, alles ohne Gewähr!
1.) Reserven vorsehen!
2.) Damals hiess einfacher Baustahl "ST37", hatte also eine
Zugfestigkeit von ca. 37 kp/mm² ≈ 360 kN/mm².
http://www.brr.ch/web4archiv/objects/objekte/metals/ts/1/15_d.pdf
3.) Diese Zugfestigkeit berechnet sich auf das Durchreissen, darf also
nicht genutzt werden.
4.) Wenn je zwei Messingmuttern "hintereinandergeschaltet" sind, teilen
sich die Kräfte bestimmt ungleich auf, also ist noch mehr Reserve
notwendig
Als Laie nehme ich an, dass mindestens 2 Edelstahlmuttern nötig sind???
Elektrofan schrieb: > Dunkle Erinnerungen an Konstruktionslehre, alles ohne Gewähr! > Als Laie nehme ich an, dass mindestens 2 Edelstahlmuttern nötig sind??? Nö. Die Mutterdicke ist so ausgelegt, daß das Maximum der Zugfestigkeit einer Schraube übertragen werden kann. ( Werkstoff beachten). Mehr Gewindetiefe bringt nichts. Grüße Bernd
Natürlich ließen sich diese Zugstangen auch überdimensionieren. Bei einer Druckfestigkeit von Eichenholz ( ca. 50N/ qmm) müsste ich nur! 3 500 000 N aufbringen, dann rührt sich nichts mehr. Stell dir einen Felsblock mit 350 Tonnen vor, der das Holz zusammenquetscht. Solche Betrachtungen führen zu abenteuerlichen Ergebnissen, deswegen mein Beispiel mit dem Holzfass. Das funktioniert so seit Jahrhunderten. Grüße Bernd
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Hallo, so darf man das nicht rechnen. Sobald Du eine kreisförmige Anordnung hast, ähnlich einem umringten Weinfaß musst Du die Kesselformel benutzen. Manchmal wird sie auch als Bockwurstformel bezeichnet. Google mal danach. Grüße aus der Reha in Bad Münder.... MfG. Zeinerling
Bernd F. schrieb: > Das wird eventuell knapp. Warum überhaupt die Ausnehnung des Holzes behindern ? Warum nicht (Prinzip Zugfeder) nur mit definiertem Druck zusammenhalten ? Quellendes Holz sprengt Stein, und ein Objekt in dem bis zum zerreissen gespannte Stahlstäbe drin sind möchte ich nicht zu nahe kommen.
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Michael B. schrieb: > Bernd F. schrieb: >> Das wird eventuell knapp. > > Warum überhaupt die Ausnehnung des Holzes behindern ? Warum nicht > (Prinzip Zugfeder) nur mit definiertem Druck zusammenhalten ? > > Quellendes Holz sprengt Stein, und ein Objekt in dem bis zum zerreissen > gespannte Stahlstäbe drin sind möchte ich nicht zu nahe kommen. Da hast du natürlich recht. Der Grund, kein unkontrolliertes Wachstum zuzulassen, ist die seitliche Abdichtung. Anderseits beruht die Abdichtung der Platte auf der Quellung des Holzes. In der beigefügten Skizze habe ich mal einen Versuchsaufbau dargestellt. Da sich die Kräfte einer genauen Berechnung entziehen, hilft probieren. Die Abstände zwischen den Mutter kann ich mit einer Fühlerlehre genau einstellen. Schaun wir mal, wer nachgibt. Grüße Bernd
Bernd F. schrieb: > Zu erwarten ist ein Quelldruck ( das Teil kommt ins Wasser ), > von bis zu 6N/qmm. Die Werte in den Einschlägigen Listen beziehen sich i.A. auf "seitlich eingespannte" Proben. Ein quellendes Brett von 35mm Dicke wird, wenn es nicht breiter werden kann, einfach hauptsächlich dicker. So das ein grossteil des Quelldrucks "verpufft". Michael B. schrieb: > Quellendes Holz sprengt Stein, Wenn einem Bohrloch steckt und damit nicht seitlich ausweichen kann!
Max M. schrieb: > Bernd F. schrieb: >> Zu erwarten ist ein Quelldruck ( das Teil kommt ins Wasser ), >> von bis zu 6N/qmm. > > Die Werte in den Einschlägigen Listen beziehen sich i.A. auf "seitlich > eingespannte" Proben. Ein quellendes Brett von 35mm Dicke wird, wenn es > nicht breiter werden kann, einfach hauptsächlich dicker. So das ein > grossteil des Quelldrucks "verpufft". > > Michael B. schrieb: >> Quellendes Holz sprengt Stein, > > Wenn einem Bohrloch steckt und damit nicht seitlich ausweichen kann! Da können lt.Internet auch bis 30N/qmm entstehen. Ich halte die Dimensionierung von Fassreifen für einen Anhaltspunkt. Dieses Wissen, über Jahrhunderte enstanden, wird einen wahren Kern haben. Das ist nicht der erste Versuch oder Prototyp, den wir da bauen. Bisher habe ich allerdings versäumt, irgenwelche Längenänderungen (Überdehnungen) der Gewindestangen zu messen. Gehalten hat das. Grüße Bernd
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Werner F. schrieb: > Hallo, > so darf man das nicht rechnen. > Sobald Du eine kreisförmige Anordnung hast, ähnlich einem umringten > Weinfaß musst Du die Kesselformel benutzen. Manchmal wird sie auch als > Bockwurstformel bezeichnet. Google mal danach. > > Grüße aus der Reha in Bad Münder.... > > MfG. Zeinerling Das verstehe ich jetzt nicht. Holz dehnt sich in Längsrichtung kaum aus. Relevant ist die Querrichtung, die auch im Fassbau verwendet wird. Nun scheint es egal zu sein, ob das Fass rund oder gerade ist. Der entstehende Druck muss aufgefangen werden. ( Ein unkontolliertes Ausdehnen führt nicht zu einem dichten Fass). Grüße Bernd
Bernd F. schrieb: > Das verstehe ich jetzt nicht. Du hast bei einer runden Anordnung große Axialspannungen und kleinere Radialspannungen. Bei einer geraden Wand hast Du lediglich Zug- und lineare Biegespannungen. Lese Dich mal bitte bei Google schlau darüber. Wenn Du das denn verstanden hast, kannst Du mich ja nochmal fragen. MfG. Zeinerling
Werner F. schrieb: > Bernd F. schrieb: >> Das verstehe ich jetzt nicht. > > Du hast bei einer runden Anordnung große Tangetialspannungen und > kleinere Radialspannungen. > Bei einer geraden Wand hast Du lediglich Zug- und lineare > Biegespannungen. > Lese Dich mal bitte bei Google schlau darüber. Wenn Du das denn > verstanden hast, kannst Du mich ja nochmal fragen. > > MfG. Zeinerling Die Kesselformel gilt für druckbeanspruchte dünnwandige Behälter. Hier gibt es keinen Druck. Dünnwandig ist es auch nicht. Es geht nur um das Material der Wand.(Und dessen Eigenleben) Grüße Bernd
Bernd F. schrieb > Ein Eichenbrett ( 2000 mm breit, 1600 mm hoch) besteht aus einzelnen > Leisten ( ca. 40 mm hoch, 35 mm dick und 2000 mm lang ). > > Die werden mit Gewindestäben verspannt ( 1600 mm ). Hier zeigt Bernd den klassischen BWL Theoretiker: wie sollen da noch Muttern auf die Gewindestangen passen? (wo finde ich die Ironie Smilies ?) Wenn ich sowas im Gartenteich verwirklichen müsste würde ich das Holz quellen lassen und erst dann die Gewindestangen festschrauben. Besteht eigentlich Frostgefahr für die Konstruktion? Welche Gewindestangendurchmesser sind geplant? Andreas
Andreas B. schrieb: > Hier zeigt Bernd den klassischen BWL Theoretiker: wie sollen da noch > Muttern auf die Gewindestangen passen? Du kannst sehr sicher sein, dass Bernd kein "BWL-Theoretiker" ist, sondern sehr bodenständige Konstruktionen entwirft und herstellt. Und kannst Du im Gegenzug bitte erklären, welchen relevanten Einfluss die Anteile der Gewindestange haben sollen, die sich außerhalb des durch Brett und Muttern gespannten Bereichs befinden? Ist es besser, welche in einer Länge von 2000mm oder von 2157mm zu verwenden? Natürlich ist in Bernds Auflistung der Bereich, in dem die Muttern Kontakt zur Gewindestange haben, nicht aufgeführt. In diesem Bereich fällt jedoch die auf die Stange ausgeübte Zugkraft rapide ab.
Bernd F. schrieb: > Das ist nicht der erste Versuch oder Prototyp, den wir da bauen. > Bisher habe ich allerdings versäumt, irgenwelche Längenänderungen > (Überdehnungen) der Gewindestangen zu messen. Statt die Längenänderungen der Stangen zu messen, könntest Du doch auch Kraftmessringe verwenden, die wie Unterlegscheiben eingesetzt werde, z.B. KMR von Hottinger Baldwin (Nennkraft 400kN, Gebrauchbereich bis 600kN): https://www.hbm.com/de/2423/kmr-kraftmessring-fuer-ueberwachungsaufgaben/ Oder etwas größer (Nennkraft 700kN): https://www.hbm.com/de/2919/paceline-cfw-kraftmessringe-fuer-verschiedene-anwendungen/ Piezoelektrisch geht es noch kleiner, aber nur bis 80kN: https://www.hbm.com/de/3244/paceline-clp-kraftmessringe-fuer-systeme-und-maschinen/
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Da wäre ein DMS an der (dann nicht mehr Gewinde) Zugstange mit Eigenkalibrierung möglich, oder Federscheiben und nachmessen? Federscheiben in Niro?? Bernd, bitte schick mal wieder Bilder oder Links, ich bin immer wieder sehr angetan von Deinen Konstruktionen. Gruß Henrik
Hallo Bernd, in meiner Jugend wurden bei uns noch selbst Fässer geöffnet gereinigt und wieder verschlossen für neuen Most. Dabei wurden die leeren Fässer immer erst direkt vor dem neu Befüllen geöffnet und gereinigt. Das heisst das Holz konnte nie austrocknen. Entsprechend ist das Holz nach dem wieder verschließen und dem Aufschlagen der Fassringe nicht sehr gequollen, so daß die Umfangsänderung durchaus im Rahmen der elastischen Zugspannung der Ringe liegen kann. Du kommst doch aus der Pfalz, frag doch mal einen alten Winzer oder falls du findet einen Küfer wie die das mit neuen Fässern/Fassdauben gemacht haben. Vieleicht wurde das Holz vorher gewässert, so daß es schon einen guten Teil des Quellens hinter sich hatte.
Der Andere schrieb: > elastischen Zugspannung Besser formuliert: "der elastischen Verformung infolge der Zugspannung"
Bernd F. schrieb: > Die werden mit Gewindestäben verspannt ( 1600 mm ). Der Gewindestab stellt ja auch eine (sehr steife) Feder dar und wird durch die Quellkräfte elastisch gedehnt. Ist das bei den 6N/qmm berücksichtigt? Liegen die Muttern und Schraubenköpfe nur lokal auf dem 35x2000 Holzstreifen auf? Dann werden diese wohl eher ins Holz gezogen und es wirken gar keine 420kN auf die Zugstäbe. Das ganze scheint mir eher ein statisch unbestimmtes System zu sein und deshalb nicht so schnell auszurechnen.
Thomas F. schrieb: > Bernd F. schrieb: >> Die werden mit Gewindestäben verspannt ( 1600 mm ). > > Der Gewindestab stellt ja auch eine (sehr steife) Feder dar und wird > durch die Quellkräfte elastisch gedehnt. Ist das bei den 6N/qmm > berücksichtigt? > > Liegen die Muttern und Schraubenköpfe nur lokal auf dem 35x2000 > Holzstreifen auf? Dann werden diese wohl eher ins Holz gezogen und es > wirken gar keine 420kN auf die Zugstäbe. > > Das ganze scheint mir eher ein statisch unbestimmtes System zu sein und > deshalb nicht so schnell auszurechnen. Es gibt oben und unten ein kräftiges Metallprofil. Leider gibt es keinen verlässlichen Wert für den Quelldruck, dann könnte ich das recht genau bestimmen. Die Streckgrenze der Stäbe sollte ja nicht erreicht werden. https://www.böttcherei-gerresheim.de/produkte/ Hier sieht man diese Zugstangen recht gut. ( Etwas weiter runter, die recheckige Wanne ) Grüße Bernd
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Eine Sache fällt mir bei der Wanne auf: Die Zugstangen ( 20 -25 mm) haben recht kleine Unterlagscheiben. Bei zuviel Zug pressen sie sich in die Hölzer. Das wäre eventuell auch ein Ansatz, Überlast zu vermeiden. ( Ich müsste noch mal Holz zwischen meinem Abschlussprofil und der Mutter verbauen). Grüße Bernd
Bernd F. schrieb: > Der Grund, kein unkontrolliertes Wachstum zuzulassen, ist die > seitliche Abdichtung. > > Anderseits beruht die Abdichtung der Platte auf der Quellung > des Holzes. Wogegen dichtet denn das Holz ab? Holz, Kunststoff, Beton, Stahl, Glas, ...? Welchen Durchmesser haben deine Gewindestangen? Was spricht dagegen, einfach einen 2mm größeren Durchmesser zu nehmen? Bernd F. schrieb: > Reißen je 2 Messingmuttern vor dem Edelstahlstab ? Deine Zeichung sieht anders aus: 1xMs-Luft-2xMs-Luft-2xVA So die errechneten Kräfte wirklich auftreten, wird die erste Ms-Mutter versagen, dann die beiden nächsten (2x Mutter != 2x Tragkraft), und dann kommts auf die VA Muttern an. Ob die errechneten Kräfte wirklich auftreten, wurde ja schon angezweifelt: Max M. schrieb: > Ein quellendes Brett von 35mm Dicke wird, wenn es > nicht breiter werden kann, einfach hauptsächlich dicker. So das ein > grossteil des Quelldrucks "verpufft". Poissonzahl fällt mir dazu ein: https://de.wikipedia.org/wiki/Poissonzahl Und du schreibst selbst: Bernd F. schrieb: > Bei zuviel Zug pressen sie sich in die Hölzer. Daher: 420kN max vs. 480kN min ~ 12,5% Sicherheit. Mit 2mm mehr bist du schon in der Gegend >30%. Überlastsicherung/-anzeige: Gekerbte Scherbolzen könnten hier ein geeigneterer Indikator sein.
Bernd F. schrieb: > Die Zugstangen ( 20 -25 mm) haben recht kleine Unterlagscheiben. > Bei zuviel Zug pressen sie sich in die Hölzer. > > Das wäre eventuell auch ein Ansatz, Überlast zu vermeiden. Man könnte auch die Elastizität der Zugstreben erhöhen indem man unter die Muttern mehrere Tellerfederscheiben unterlegt: http://www.misumi-europe.com/de/online-shop/proxy/Tellerfeder Hab leider kein besseres Bild gefunden, aber das ist gängige Praxis.
Thomas F. schrieb: > Bernd F. schrieb: >> Die Zugstangen ( 20 -25 mm) haben recht kleine Unterlagscheiben. >> Bei zuviel Zug pressen sie sich in die Hölzer. >> >> Das wäre eventuell auch ein Ansatz, Überlast zu vermeiden. > > Man könnte auch die Elastizität der Zugstreben erhöhen indem man unter > die Muttern mehrere Tellerfederscheiben unterlegt: > > http://www.misumi-europe.com/de/online-shop/proxy/Tellerfeder > > Hab leider kein besseres Bild gefunden, aber das ist gängige Praxis. Das war auch mein erster Gedanke, bei 14 Zugstangen kommt da einiges zusammen, da doch mehrere Tellerfedern gestapelt werden müssten. Eine bessere Alternative wären PU- Elastomerfedern, hier sind Klötze mit min.60mm Durchmesser nötig. Mit den nötigen Unterlagscheiben auch nicht gerade eine Billiglösung. Alle Varianten (Tellerfeder, Polymerfeder, Druckfeder)würden aber das Ergebniss verfälschen, da sie sich pressen lassen. Ich werde es mal mit den Messingmuttern als Sollbruchstelle versuchen. Grüße Bernd
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Wenn die Holzbohlen anschließend für immer naß bleiben, ist das alles doch kein Problem: Dann arbeiten die Gewindestangen eben als Dehnschrauben. Nur wenn's nachher wieder trocknet, werden die gereckten Schrauben zu lang sein und die Bohlen nicht mehr dicht zusammenhalten. Viele Grüße W.T.
Was ist steifer, die Messingmuttern oder der Stab? Ich tippe auf den Stab. Es wird einen Gewindegang nach dem anderen aus den Muttern schälen, egal wie viele Muttern hintereinander gestapelt sind. Ich hätte mit unseren Hausmitteln einen Stab mit einer DMS beklebt. Kannst du nicht die Längenänderung mit einer Mikrometerschraube messen und die Spannung rechnerisch bestimmen? Das sollte mit deinen Hausmitteln am einfachsten sein.
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Irgendwie geht doch alles. Nun haben wir doch den Designpreis des Landes Rheinland-Pfalz für das viereckige Fass bekommen. :) Es ist dicht und die Stäbe sind auch nicht abgerissen. Das war aber die Versuch-Irrtum Methode :) Grüße Bernd
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Bernd F. schrieb: > Nun haben wir doch den Designpreis des Landes Rheinland-Pfalz > für das viereckige Fass bekommen. :) Herzlichsten Glühstrumpf! :)
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