sciencetalk

Hallo,

Ik ben bezig met een project waarbij een ledscherm aan een mast geplaatst wordt.

De totale hoogte van de mast is 400 cm en de afmetingen van het ledscherm zijn 240 x 160 cm (BxH)

Het scherm wordt aan de mast bevestigd. Bovenkant mast is bovenkant scherm.

Aan de onderkant van de mast komt een met hierin wat apparatuur en beton om als contragewicht te dienen.

Mijn vraag is nu: Wat voor minimale afmeting zou ik moeten gebruiken voor de voet en hoe zwaar moet deze voet zijn om te zorgen voor een veilge en stabiele mast.

Ik zou de voet natuurlijk liefst zo klein mogelijk willen houden.

Alvast bedankt voor het meedenken.

Tja, dat is van enorm veel factoren afhankelijk.

- Sowieso: waar zet je het scherm neer? Als je het ergens in een overdekte hal zet is dit al een stuk minder problematisch dan wanneer je ergens gewoon in de buitenlucht een dergelijk scherm neerzet (weersinvloeden, zoals wind die instabiliteit kunnen veroorzaken). Als je hem binnen zet is nog de vraag of het in een menigte is of dat eigenlijk niemand bij de mast kan komen (is er een kans dat er iemand tegenaan gaat hangen?).

- Heb je ook bepaalde afmetingen waar je min- en maximaal aan moet houden? Het principe van kracht x arm, vertelt je in feite al dat je het met het minste materiaal afkunt wanneer je een zo breed mogelijke voet doet t.o.v. van de hoogte van de voet (ben je in het ideale geval, bij een voet die groot genoeg is, ook af van `kan er iemand tegenaan hangen`).

Waarom wil je de voet klein houden? Wil je dat er personen onder het scherm langs kunnen lopen? Uit esthetisch standpunt? Materiaalkosten? Ik zou zo'n voet uit veiligheidsoverwegingen zo groot mogelijk maken. Gewicht experimenteel te bepalen door zoveel beton toe te voegen dat hij onder geen enkele omstandigheid (vastpakken, wind) meer beweegt.

Het formaat van de voet wil ik zo klein mogelijk houden ivm het vervoer van de mast en uit esthetisch oogpunt.

De mast wordt buiten gebruikt en moet ook bij windkracht 6 nog overeind blijven staan.

Voet mag best een bepaalde grootte hebben (zeg 150 x 150 cm) en er kan een behoorlijk balastgewicht in. Paar honderd kilo is geen probleem maar ik zou dus graag uitgerekend zien hoe zwaar de voet moet zijn (en hoe groot).

Het is ws gewoon uit te rekenen maar het is al heel wat jaar geleden dat ik natuurkunde gehad heb

ZIE WAARSCHUWING ONDERAAN

Eerst maar eens kijken of we een belasting kunnen vaststellen. Elders op dit forum zag ik dat 160 km/h (45 m/s) een windbelasting oplevert van 2,53 kN/m^2. Ik weet niet hoe dit wordt berekend, ik zou zeggen 1/2 rho v^2 en dan kom ik uit op 1,24 kN/m^2. Dus laten we aannemen dat er een zekerheidsfactor is ingebouwd van 2.

Nu is jouw windkracht 6 gelijk aan ongeveer 15 m/s en dan krijg je via het bovenstaande een druk van 280 N/m^2.

Het bord is 2,4 x 1,6 m dus de kracht wordt 1080 N dus rond 100 Kg.

Nu wordt het kiezen. Gaan we deze kracht zetten op het midden van het bord, dus op een hoogte van 3,2 m? Ik zou zeggen van niet. Om aan de zekere kant te blijven (winddruk verkeerd berekend?) zou ik veronderstellen dat hij op 4 m hoogte aangrijpt. Het op de voet werkende moment is dan 4000 Nm. Stel je voor, een balk steekt 4 meter uit en er hangt een man aan van 100 Kg. Dat is heel wat, dus houdt er rekening mee dat de mast ofwel goed gelast, ofwel geschoord wordt.

Als de voet 1,5 m in het vierkant is, zal hij in zijn uiterste stand, dus wankelend op één kant, en in het midden geconcentreerd balansgewicht, een moment uitoefenen van 0,75.m.g Nm dus dat moet 4000 zijn. Met g=ongeveer 10, heb je dan een massa nodig van 4000/7,5=530 Kg, ofwel een paar honderd kilo zoals je zegt.

Onder voorbehoud van juistheid van alle stappen (waarvan ik niet altijd zeker ben) heb je nu een worst-case scenario. In het echt grijpt de windkracht iets lager aan en omdat je een relatief klein bord hebt denk ik dat de druk iets lager wordt (omstroming), dus mijn schattingen liggen iets aan de hoge kant. Maar ja, als er mensen onder lopen kun je beter het zekere voor het onzekere nemen. Ik zou dus waarschuwen dat bij enige wind men uit de buurt moet blijven.

Ik weet niet wat het bord weegt maar misschien kun je de mast uitschuifbaar maken, zodat bij wind het bord wat lager staat.

NB: op dit forum worden mogelijke berekeningen gegeven. Deze kunnen afwijken van wettelijke voorschriften. De uiteindelijke verantwoordelijkheid ligt bij de gebruiker, niet bij het forum en niet bij degene die de berekening geeft.

De grote uitdaging zal zijn het opvangen van de windkracht wat een enormmoment zal veroorzaken.

Tegenstrijdig maar vaak logische eis is dat je een kleine voet wilt.

Dit gaat gepaard met veel massa en die massa het liefst allemaal zo ver mogelijk van de staander af. Kracht maal arm verhaal.

Hieronder de formules voor windkracht volgens NEN Norm. Ik gok dat je toch aan een vormfactor komt van 1,3. gezien ontbreken van enige aerodynamica.

Windkracht

F_w=qcA

q= δ/2 v^2

Grootheden Eenheden

Windkracht F_w N

Kracht per oppervlak q N/mm2

Vormfactor c -

Oppervlak A m2

Dichtheid lucht δ Kg/m3

Windsnelheid v m/s

Als je de windkracht heb kan je deze vervolgens via kracht maal arm principe de massa van de voet berekenen.

De positie van het gewicht is hierin erg belangrijk.

Je dient uittegaan van windkracht +/- 10 a 12. om veilig te zitten tegen rukwinden en veiligheidsfactoren.

Wind veroorzaakt mede een continu wisselende balasting.

Als jij maten van de voet kan geven kan ik je wel een berekening toeschuiven.

In mijn afstudeerproject heb ik ook te maken met een dergelijk staander wel kleiner, maar de berekeningen zijn het zelfde.

edit:

Jou apparaat is dermate groot dat het straks ook relavant kan zijn om windkrachten mee te nemen van de staander zelf.