sciencetalk

Goedemiddag allen,
 
Ik ben een 2ejaars student werktuigbouwkunde en moet voor mijn stage een stalen mast berekenen op sterkte. De verbinding met de voetplaat mag ik achterwege laten, dit is een standaard onderdeel met driedubbele VF en kan ik dus zien als de inklemming. De te berekenen verbinding is die bij de overgang van Ø200mm naar Ø40mm op een hoogte van 1,20. 
 
Eigenlijk schaam ik mij lichtjes bij het vragen naar hulp met dit simpele stukje sterkteleer, maar hoop dat een van jullie professionals een minuutje mee wilt denken hoe dit het best aan te pakken is. 
 
Mast 'kantelen' en zien als een eenzijdige ingeklemde dwarsbalk? 

welke krachten werken er op de mast? Uitgaan van windkracht 12(orkaan)? Stuwdruk over de hele lengte of juist een Puntlast?  

Vervolgens de Oplegreacties, D-lijn en M-lijn?

Iets wat ik compleet over het hoofd zie?

 
 
Bedankt! en de groeten,
 
Philip

 
 

 

In de veronderstelling dat de mast volledig axisymmetrisch is, zonder openingen of dergelijke, kun je volgende veronderstellingen toepassen:
- windkracht concentreer je tot een puntlast in het oppervlaktezwaartepunt van elke sectie
- er treedt geen torsie op
- enige optredende kracht is wind
 
In bijlage een voorbeeldformule uit de norm voor het berekenen van lichtmasten, voor windkracht wordt naar de respectieve eurocode verwezen.
Dit kan echter sterk vereenvoudigd worden tot een equivalente kracht in functie van de windsnelheid.
 
Je hoeft dus in feite enkel beide oppervlakken apart te beschouwen, en te bekijken wat ermee gebeurt.
Je hebt dan een balk langs 1 zijde ingeklemd, met twee krachten erop.
Om volledig te zijn kun je ook eens de momentenlijn tekenen van dezelfde mast met een uniform verdeelde belasting (per sectie), en kijken of dit grote verschillen geeft met een sterk vereenvoudigde benadering.

Stuwdruk over de gehele lengte constant en boven een puntlast voor het armatuur.

Ten eerste bedankt voor jullie informatie! Maar vraag me nog steeds af hoeveel krachten zich nu op de mast uitoefenen.  @ROLA; De stuwdruk kan toch worden vervangen voor 1 resulterende kracht werkend in het oppervlaktezwaartepunt? Er is geen sprake van een armatuur of iets dergelijks in de top dus geen extra puntlast. Is het dan echt zo simpel als mijn benadering in de twee bijgevoegde tekeningen?
 

Vangt dat onderste stuk geen wind?

Hoe ben je aan de waarde van 980N/m2 gekomen?

Belasting is in N/m1.

Zoals nu opgeschreven ontbreekt de breedte van de buis bij de berekening van de puntlast.

Of je nu M = 0,5 ql^2 of M = 0,5 Fl rekent maakt niet uit, dat is hetzelfde

@King Nero; Punt A is een standaard verankerde voetplaat dus segment A-C wou ik buiten beschouwing laten omdat ik puur de verbinding bij punt C wil berekenen. 

@Rola; ik dacht dat stuwdruk op een oppervlakte werkt en dus als eenheid N/m2 heeft. Hoe zou jij het doen? 

vermenigvuldigen met de geprojecteerde breedte van de mast en dan heb je een Q-last, die je eenvoudig met behulp van gestandaardiseerde formules kunt oplossen.
 
Hoe ziet die verbinding thv. C eruit?
Indien je die las dimensioneert dat die (minstens) even sterk is als de doorsnede van het bovenste stuk, is jouw probleem toch opgelost?

Sorry niet goed gekeken de breedte zit er wel in bij de puntlast.

De basiswindbelasting is afhankelijk van waar de mast geplaatst wordt, kust, binnenland en hoe hoog, op een gebouw? Deze is heeft als eenheid kN/m2, vermenigvuldigen met de breedte van de mast en de vormfactor, dan krijg je een belasting in kN/m.

De vormfactor ontbreekt dus nog.

Lichtmasten vallen niet onder de nen-en 1991, vlaggenmasten wel...de vormfactor kan je daar opzoeken.

@Rola; Vormfactor zit al inbegrepen.

@kingNero; Zie onderstaande afbeelding voor bovenaanzicht. Wat je zegt over een net zo sterke las als de buis klinkt erg logisch, maar hoe bereken ik mijn dwarskracht en moment dan door tot een ideale materiaaldikte van de dunne buis? Zoals nu aangegeven is het natuurlijk veelste dun, maar hoop dat 5mm wanddikte genoeg is.

Je mag dan wel de verbinding naar de voetplaat weglaten, maar er is nog steeds de kracht vanwege de massa van het eigen gewicht, lijkt mij.

Philip van den Brink schreef: (...) hoe bereken ik mijn dwarskracht en moment dan door tot een ideale materiaaldikte van de dunne buis? 

 
Aan de hand van het minimaal benodigd weerstandsmoment, dat je verkrijgt door het optredend buigend moment te berekenen.

En zou het ook kunnen met gebruik van de buigspanningsformule en het traagheidsmoment? om te zien of de max normaalspanning kleiner is dan mijn max toelaatbare spanning? Alle hulp is welkom loop weer helemaal vast. DANK 

Er is een rechtstreeks verband tussen I, y en W van een profiel ...
I en W kun je in tabellenboeken of op het www vinden voor diverse (quasi alle courante) profielen.
Bij die parameters is y de loodrechte afstand van de neutrale vezel tot het verst verwijderde punt van het profiel.