Trekstaaf radiaal belasten

[Chris V]

Beste wetenschappers,
 
Ik zit met de volgende vraag:
 
 
Wanneer een staaf met een diameter van 20mm en een vloei/rek-grens van 500N/mm^2 heeft. die axiaal belast wordt waardoor een trekspanning in het materiaal van 400n/mm^2 optreedt.

vervolgens wordt deze zijdelings/radiaal belast met 30.000N op een lengte van 8mm

De totale lengte bedraagt 100mm en is aan beide zijde ingeklemt.

Ik ben benieuwd wat de trekspanning is die optreedt in het materiaal en of deze dus bezwijkt, en eventueel wat de verplaatsing kan zijn.
 
Bedankt voor uw hulp.

Met vriendelijke groet,
 
Chris
 
 

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Dit onderwerp past beter in het forum "constructie- en sterkteleer" en is daarom verplaatst

[Rola]

Met een kracht van 30 kN in het midden bezwijkt de staaf, de optredende buigspanning is bijna een factor 8 te hoog.

[Michel Uphoff]

... een vloei/rek-grens van 500N/mm² heeft...die axiaal belast wordt waardoor een trekspanning in het materiaal van 400 N/mm² optreedt...

 
Dan zit je al vrij dicht tegen de grens..
 

... vervolgens wordt deze zijdelings/radiaal belast met 30.000N op een lengte van 8mm...

 
Dus daar komt een niet geringe torsiebelasting bij, en als die belasting niet symmetrisch is, ook nog een fors buigend moment.
 
Als dit zo klopt, hoef je er niet aan te rekenen, die staaf bezwijkt.

[boertje125]

waarom torsie?
in neem aan dat de belasting door het hart van de staaf gaat .
Dan krijg je afschuiving en moment.
 
het lijkt een soort van boutverbinding.

[Michel Uphoff]

neem aan dat de belasting door het hart van de staaf gaat

 
TS zal het nader moeten toelichten. Ik lees (zijdelings afstand 8 mm) ook een wringend moment.

[Chris V]

De verwachting is ook dat de staaf kapot gaat. Ik zou hier alleen een berekening van willen. Of eigenlijk de minimale kracht waarbij de staaf breekt. Het gaat om betonstaal met een lengte van +/- 100mm die wordt belast door een voorwerp die in het midden de staaf belast op een lengte over 8mm. Ik zal morgen even een plaatje tonen.

Bedankt voor de hulp zo ver, is zeer behulpzaam.

[Chris V]

https://afbeelding.im/8jj9ROpm

Het lukt me even niet om een directe link te plaatsen,

de kracht is een object van 8mm hoog over de gehele breedte van de staaf

[boertje125]

versta je onder kapot daadwerkelijk door de midden?
of alleen een klein stukje door de vloeigrens gedrukt door de zijwaartse belasting?
 
de laatste is vrij simpel te bepalen
voor de eerste  moet je de testopstelling een stuk duidelijker beschrijven.
staal kan namelijk behoorlijk vloeien en zal er voordat het stuk gaat heel ander uitzien dan een rechte staaf.
 
met de gegeven belasting breekt de staaf niet 30 kN is daar niet genoeg voor het oppervlak is ruim 300mm2

[Rola]

Een staaf van 100 mm lang die belast wordt over 8 mm in het midden gedraagt zich niet als een boutverbinding, er treedt buiging op.

[Chris V]

De verwachting is wel dat de staaf zal scheuren, en door de midden gaat.

Het kan zijn dat 30.000N inderdaad niet genoeg is, in de praktijk zal deze dan hoger zijn.
Het gaat hier om betonstaal (diameter 20mm)
door de hoge trekspanning(400N/mm^2) wordt het een gecombineerde belasting.
De staaf zal belast worden op buiging waardoor de trekspanning in het midden nog hoger wordt, correct?

[boertje125]

Als je het spanningsrek diagram van Fe500 eens bekijkt zal je zien dat dit materiaal erg veel kan uitrekken voordat er daadwerkelijk breuk plaatsvind.
 
daarom is het belangrijk om de testopstelling goed in beeld te hebben voordat je de berekening maakt.
laat de bevestiging van de uiteinde een hoekverdraaing toe ?
betonstaal kan prima vloeien dus aan 1 zijde scheuren zie ik niet zo snel gebeuren ik denk dat je de volle doorsnede moet overbelasten om hem te breken 

[Chris V]

Het lastige is dat de betonstaaf zich in beton bevind. Waarbij een breukvlak in het beton is. Om makkelijker een uitspraak te kunnen doen. Laat ik dit achterwegen. De staaf zal gedeeltelijk het beton doen omduwen. De staaf zal hierdoor meer gesneden worden op een kleiner oppervlak

[boertje125]

Dat bedoel ik dus.
 
ik zou eerst eens een goede tekening produceren.
van de opstelling.
 
Wordt de staaf aangespannen voor of nadat de beton is verhard?
als je hem voorspant blijf je dan trekken tot dat de staaf getest is of laat je hem los. na het verharden?
(Als je hem loslaat blijft er van de voorspanning door de relaxatie vrijwel  niets over bij standaard betonstaal)
 
als je hem achteraf spant houd er dan rekening mee dat de beton ook een deel van de trek opneemt
totdat het gescheurd is.

[Chris V]

Dat bedoel ik dus.
 
ik zou eerst eens een goede tekening produceren.
van de opstelling.
 
Wordt de staaf aangespannen voor of nadat de beton is verhard?
als je hem voorspant blijf je dan trekken tot dat de staaf getest is of laat je hem los. na het verharden?
(Als je hem loslaat blijft er van de voorspanning door de relaxatie vrijwel  niets over bij standaard betonstaal)
 
als je hem achteraf spant houd er dan rekening mee dat de beton ook een deel van de trek opneemt
totdat het gescheurd is.

 
Er zijn wat aannames die ik moet doen.
 
Het beton heeft geen invloed meer op de spanning in het materiaal het beton is al gescheurd. Er blijft een spanning in de betonstaaf van 400N/mm^2. Hierdoor hou ik het beton buiten beschouwing om het niet onnodig moeilijk te maken. Mijn vraag is of iemand met een berekening kan aantonen dat een Betonstaaf die ingeklemd is met een lengte van 100mm(die ik later mischien kan aanpassen) waar in het midden van de staaf een trekspanning optreedt van 400N/mm^2. Vervolgens wordt deze in het midden belast  door een ''Mes" over een lengte van 8mm door een hydraulische pers met 30kN.