Constructieberekening stalen paal

[guk]

Ik had dit onderwerp al eerder geplaatst maar in de verkeerde categorie vandaar dat ik misschien geen reactie heb gekregen. Kan iemand me misschien opweg helpen???

Ik probeer de krachten op een boksring te berekenen voor een opdracht voor school, maar ik kom er maar niet uit. Het gaat vooral om de krachten die de hoekpalen maximaal mogen hebben voordat deze gaan ombuigen. Dus hoever kan de spanner aangedraaid worden voordat de paal gaat buigen. Hieronder een situatieschets. Er hoort nog een plank aan de bovenzijde, maar die heb ik voor een beter overzicht weggelaten.

Gegeven:

Touwen: omdat de touwen boven strakker moeten dan onder is er een variatie in kracht

De verdeling van de touwen is bij wijze van spreken vanaf boven 4.5 – 4 – 4 – 3.5 - 3.5

De touwen staan onder een hoek van 90 graden en de vier hoekpunten zijn identiek aan elkaar.

De touwen zijn van 8mm staaldraad. Het omhulsel kan je wegdenken.

De ring is 6 bij 6 meter.

De uitwendige diameter van de stalen paal is 140mm met een wanddikte van 6mm. E=2,1∙〖10〗^5 〖N/mm〗^2. De totale lengte van de paal is 2600mm.

Aan de achterkant van de paal bevindt zich een strip ter voorkoming van de doorbuiging, dit scheelt in gewicht omdat de diameter van de paal niet hoeft worden aangepast en de krachten beter kunnen worden opgevangen. De strip dient dus ter versteviging. Deze wil ik voor de berekeningen weglaten en dient dus alleen als extra.

De hoogte van de inklemmingspunten van de paal aan de ring zijn ter midden 110mm en 980mm.

De hoogte van de spanners bevinden zich op resp. 1300-1600-1900-2200-2500mm. Er zit dus steeds 300mm tussen.

Kan iemand mij vertellen met welke krachten ik rekening moet houden en hoe ik deze krachten het best kan berekenen. De bedoeling is uiteindelijk dat ik uiteindelijk bereken:

De kracht dus wanneer de paal gaat ombuigen

De maximale kracht op de touwen (dus als een persoon met een bepaalde kracht in de touwen komt, hoeveel deze kracht is en hoeveel de touwen kan opvangen zonder dat de hoekpaal wordt overbelast).

De maximale kracht op de spanners (tot hoever deze kan aangespannen worden zonder dat de paal doorbuigt).

Het gaat eigenlijk om een combinatie van de krachten: de personen die in de touwen klappen en de kracht die door de spanners wordt uitgedrukt op de palen.

Ik ga er min of meer van uit dat ik de maximale kracht in de touwen moet constateren. Dat is ongeveer 400kg met een snelheid van max. 30km/u. F=m*a geeft dan 12kN. Dat moeten de touwen dus kunnen hebben. En de kracht in de spanners is mij nog onduidelijk. Ik vind het een erg complexe berekening, omdat er meerdere krachten bij komen kijken. Ik heb er wat werk op nagezocht en zie dat ik rekening moet houden met de resultante kracht Fr, trekkracht en de reactiekrachten. Kan iemand me verder op weg helpen??? Met vriendelijke groet,

[oktagon]

Als er een worstelaar in een hoek wordt gesmeten,neem ik aan dat dat mannetje toch niet meer weegt dan 120 kg,anders wordt het Japans model zonder touwen.

En die 120 kg gooi je met een snelheid van 30 km/u in de hoek en dat wordt opgevangen door de touwen en op zij ongunstigst tegen of boven het bovenste touw ;stel tegen het bovenste touw,dan kun je kracht verdelen naar onder en uitkomend op nul bij de eerste paalbevestiging.

Maar die kracht wordt mede overgenomen door de aangrenzende palen op de andere twee hoek,hangt van de slapheid/spaning van de touwen af.

Je kan nmm. de kracht dan veronderstellen op 120 * 30000/3600 kgm/sec = 1000 kgm/sec en dat werkt op je hoekkolom,waarvan je dus de vrije hoogte moet kiezen uit de constructie.

Ga eens uit van 2 meter,dan krijg je een M van 2000 kgm en bij een toel.spanning van 2000 kg/cm² heb je een W van 100 cm³ en dat geeft een buis van 152 * 6.3 mm²

Nb.Ik denk,dat dit wel in de buurt van de waarheid is,maar je mag er een andere geleerde bijhalen. :eusa_whistle:

Bij nader inzien moet de kracht door de twee ander hoekpalen worden opgevangen omdat in eerste instantie de trekkracht van die twee palen gaat werken en dus een dempende werking hebben en een restant van die 1000 kgm/sec komt werkelijk op de hoekpaal waar de vent tegenaan gegooid wordt.

Bij een aankomst hoog boven de touwen komt de botsingpaal wel direct met 100 % in aanmerking.

[oktagon]

Als je uitgaat van de formule van de kinetische energie (E) ,dan krijg je volgens een Polyt.Zakboek info:

E=0,5mv²,waarbij de m = massa wordt uitgedrukt in kg,de v = snelheid in meters/sec en dan de uitkomst E in Newtonmeters.

Het resultaat zou dan zijn : 120 kg* 8,3 (m/sec)² * 0,5 = 4133 Nm (!) en dan 413,3 kgm(!) en dus een lagere uitkomst dan ik eerder produceerde.

Ik ben benieuwd wat andere geleerden voor uitkomst uit de hoed toveren!

[guk]

Interessant. U zegt dus dat er een keuze is tussen de F=m*a en Ek=1/2m*v(2). Is dan de kinetische energie niet de energie die nodig is om de massa in beweging te krijgen en F=m*a de kracht die op de touwen werkt? Kijk tijdens de botsing met de touwen ondervindt de vechter een vertraging (a) toch?

En hoe komt u bij W heeft u dan F*s gebruikt of wat anders.

Ik heb nu ook al heel wat boeken doorgelezen. En nu heb ik gelezen dat de kracht in de spanner elkaar opheffen, dus dat de kracht in de palen even groot zijn als in de touwen, maar omdat de touwen een andere E hebben trekken die meer naar de paal toe dan de paal zelf. In hoeverre is dit te berekenen?

[oktagon]

Je vermelde vertraging van de weggeslagen bokser (a) bij de botsing in de hoek is afhankelijk van de veerkracht/starheid van de paal en de veerkracht van de veren rondom de piste.Is de paal erg star,dan is de vertraging binnen een fractie van een seconde; is de paal sla/veerkrachtig,dan zal er een doorbuiging optreden welke stop bij het bereiken van de krachtweerstand van de paal en de vertraging zal een fractie langer zijn.

Ik heb het idee,dat de uiteindelijke sterkte van de paal afhankelijk is van een gestelde norm voor de veerkracht ervan en dat het voor iemand aangenamer is om een verende paal tegen te komen dan een starre.

De topic leidt wrs.niet tot een echte uitkomst,welke laatste afh. is van randvoorwaarden.

Vergelijk maar een het slaan tegen een boksbal door een bokser met het trappen tegen een harde paal door een judoka,die een voetworp wil oefenen; dus een tegenstander vloeren!

[guk]

Volgens mij heeft u een ander beeld op de constructie dan ik heb. Dus ter verduidelijking heb ik een tekening gemaakt van de situatie. Hopelijk kunt u me hierdoor beter helpen.

[oktagon]

Ik heb nog steeds hetzelfde idee omtrent de krachtenvorming,de paal die wordt geraakt geeft direct de krachten voor een deel over naar de overige palen via de veren.

De grootste belasting,waarvan ik uitga is dat meneer of mevrouw tegen de kop van de paal wordt gesmeten en dus de desbetreffende veren worden ingedrukt en de overige veren op de resterende palen een trekkracht uitoefenen.

De verdeling van de uitgeoefende werpkracht over de resterend drie palen is afhankelijk van de veersterkte ,slapheid van de touwen en in tweede instantie van de paalsterkte;veren ze mee of zijn ze star.

Ik betwijfel of ik verder nog van nut kan zijn voor inbreng;ik vermoed dat je met een topic bent gestart,waar je geen concreet antwoord op gaat krijgen. :eusa_whistle:

[guk]

Bedankt voor de moeite. Zou u me dit nog even willen uitleggen en over welke grootheden (symbolen) u praat en hoe u d'r aan komt? Met vriendelijke groet.

Je kan nmm. de kracht dan veronderstellen op 120 * 30000/3600 kgm/sec = 1000 kgm/sec en dat werkt op je hoekkolom,waarvan je dus de vrije hoogte moet kiezen uit de constructie.

Ga eens uit van 2 meter,dan krijg je een M van 2000 kgm en bij een toel.spanning van 2000 kg/cm2 heb je een W van 100 cm3 en dat geeft een buis van 152 * 6.3 mm2

[oktagon]

Zie de beredenering onder bericht 2 van 16 okt.2009;ik hield de ongunstigste situatie-weer nmm-aan!