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Beitrag
von felix » 2008-01-23 15:15:39
Hmm,
irgendwie ist mir das noch nicht ganz schlüssig. Knicklasten treten nur da auf, wo Steffan die Knotenbleche eingezeichnet hat.
Was passiert überhaut? Nun, bei einem ausgesteiften Kasten, wie der Koffer es ist, treten auf den Eck-Profilen nur Zug und Schubkräfte auf. Knicklasten gibt es keine, das verhindern die als Diagonalen wirkenden Kofferwände.
Nun denn, betrachtet man erstmal nur das blau Profil welches unterbrochen wurde, und der Einfachheit auch nur bei Zugkraft. Also zum Vorstellen:
Das Blaue Profil ist links auf der Zeichnung fest eingespannt. Auf der anderen Seite harkt jemand die Seilwinde ein und Zieht mit Gewalt an dem Profill - Was passiert?
Ohne Diagonalen wird das "U" der Ausklinkung auseinander gezogen. Die Profile verbiegen sich in den Winkeln, bis das sie brechen. Zudem reißt die Wand vom blauen Profil ab, damit ist die Wand nicht mehr Steif und die Seite des Koffer kollabiert. Nun ist der Koffer an sich schon sehr stabil, was und ob und wie was passiert hängt von Vielem ab.
Fakt ist aber: Angenommen die Profile sind 5cm hoch, und die Ausklinkung 50cm tief. In dem Moment hat man ein Hebelverhältniss von 50:5, also 10:1. Damit werden die Spannungen im Profil mindestens verzehnfacht (Bei dem C-Profil ist es dann insgesamt etwa das 20Fache). Und ob der an sich schon stabile Koffer eine 20fache Sicherheit zu bieten hat - da könnten Zweifel angebracht sein. (Mal Schwächungen durch Schweißarbeiten nicht beachtet)
Steffans Knotenbleche sind so etwas wie kleine Diagonalen. Mit einem Knotenblech in Höhe des Profils halbiert man schon einmal die "Üngünstigkeit" der Hebel, also ist die Überlastung "nur noch" 1:5. Knotenbleche sind daher eine gute Möglichkeit, Schwächungen durch Schweißarbeiten zu umgehen: Egal wie schlecht die Schweißnaht ist, an der Stelle mit dem Blech bekommt das Material die doppelt Festigkeit, und dann geht nix mehr schief.
Die Diagonale ersetzen sie in diesem Fall aber nicht.
Betrachtet man die linke Seite der Ausklinkung. Nun denn, so wie auf deiner Zeichnung die Diagonalen gesetzt sind, meine ich ein Hebelverhältniss von 1:3 zu erkennen. Das blaue Profil wird also da abknicken, wo die lila Diagonale ans baue Profil stößt. Das Hebelverhältniss (Abschnitt lila Diagonale zu grauer Ausklinung):(Tiefe der Ausklingkung) Schätze ich auf 1:3 (Perspektive ist ungünstig). Damit ist die Kraft 3mal höher als die Zugkraft im Profil und wirkt zudem noch als Knicklast.
Also:
Ideal wäre es, die lila Diagonale die ganzen Meter durch die Wand bis zur linken oberen Kofferecke zu ziehen. Dann behält das blaue Profil seine gesamte Stabilität. Das ist aber Unfug. Ich würde die Diagonale aber immerhin im 45° Winkel setzen, auch wen sie dann mehr im Staukasten im Wege ist. Aber lieber ein Staukasten, der Unhandlich ist, als eine Tür, die aus den Fugen geht.
Damit ist das Hebelverhältniss 1:1 und die Zugkraft liegt 1:1 als Knicklast an. Das Profil würde immer noch lange an der Stelle abknicken, bevor es durchreißt. Das liegt daran, dass Knicklast höhere Spannungen im Profil erzeugt, als Zugkraft. Vereinfacht liegt dann die gesamt Zugkraft im unteren Gurt des blauen C-Profils.
Ergebniss: Bei einer Diagonale im 45° Winkel ist das bleue Profil bei Zugkräften doppelt so hoch belastet, wie ohne Ausklinkung Man könnte die Schwächung durch Verlängerung der Diagonale noch verbessern, aber irgendwann verbaut man dann massig Stahl. Du lastest den Koffer ja nicht voll aus udne r ist eh für harten Einsatz ausgelegt = "Doppelte Belastung passt schon"
*Fürs Protokoll: Das ganze Ding würde sich noch nach oben durchbiegen um seinen Schwerpunkt in Richtung der Zugkraft auszurichten. Die Kräfte dafür sind aber recht klein, das wird die Beplankung und das Gerüst der Wand schon aufnehmen.
Problematisch ist es auf der Rechten Seite. Eine Diagonale im 45°Winkel ist hier nicht möglich. Dafür kannst du aber direkt auf die Ecke des Koffers gehen. Das ist erstmal toll, denn in der Ecke des Koffers gibt es keine Knicklast in dem Sinne mehr.
Die besst mögliche Konstruktion ist hier: Von der Stelle, wo braun auf grau trifft (untere rechte Ecke des Ausklinkung) geht eine Diagonale direkt auf die Kofferecke. Zudem sollte der senkrechte braune Träger die selbe Materialstärke wie grau und blau haben, die Teile werden (bis auf weiteres) alle gleich belastet.
Die Diagonale ist hier zwar kürzer als auf der linken Seite, aber wir haben keine Knicklasten, und doppelte Zug und Schubkräfte haben wir ja schon auf der linken Seite als "ok" abgenickt.
Das mit den nicht vorhandenen Knicklasten stimmt aber so noch nicht: Das so gebaute Dreieck wird sich im ganzen nach oben "wegbiegen". Um hier die zu kurze Diagonale verschmerzen zu können und dem Koffer nicht mehr als die Doppelte Belastung zu zu muten muss es zusätzlich nach oben abgestützt werden:
Rechts in der Kofferecke gibt es ja sicher eine Senkrechte Stütze zum Dach hin. Von der rechten oberen Ecke der Ausklinkung (Da wo blau und braun zusammentreffen) muss eine Diagonale nach oben an den "Eckpfeiler" des Koffers gezogen werden. Das ist nicht schön, weil dafür die Wand auf muss, aber ansonsten wird die Überlastung des Koffers mehr als das doppelte.
- Eie Möglichkeit die Wand an der Stelle aus zu steifen wäre es, eine Schubsteife (= Rohr) Diagonale an den Pfeiler zu ziehen. hat der Pfeiler die selbe Materialstärke wie das blaue Profil genügen hier 45°. Wenn der Pfeiler jedoch Schwächer ist, muss die Diagonale entsprechend höher angebracht werden.
- Eine Andere und eventuell einfachere und bessere Möglichkeit wäre es, die Wand an der Stelle mit Material in etwa in der Stärke des Pfeilers zu einem Fachwerk mit etwa quadratischen Fächern zu versorgen. In dieses Fachwerk schweißt man dann Kreuzdiagonalen aus Flachstahl mit etwa der halben Schnittfläche, wie die Rohre.
Es ist nicht schön, hierfür auch das Blech außen abmachen zu müssen, mit etwas Mogeln und schön großen Knotenblechen kann man aber auch damit auskommen, dass man die Rohre auf der "Blechseite" nicht verschweißt. Der Lack wird leiden, aber das kann man hinterher wieder ausbessern.
Zusätzlich: das Lila Rohr links stößt stumpf vor das blaue C-Profil. Unter last wird sich das C-Profil verformen. Neben der Gefahr einer bleibenden Verformung können sich dort auf Grund der Bewegung Risse bilden, die zum Bruch das Profils führen können. In dem Bereich, wo die lila Diagonale auf das C stößt muss das C ausgesteift werden.
Außerdem wirkt genau hier die "böse" Knicklast. Daher würde ich an der Stelle ein dickwandiges udn etwa 1/2m langes Rohr oder C-Profil umgekehrt in das blaue Profil legen und entlang der Stege verschweißen. So hat man dann den zweiten Steg um aus dem gegen Druck nachgiebigen C ein relativ Steifes Rohr gemacht. Außerdem hat man im kritischen Bereich die zusätzlichen Stege des eingelegten Profils, das senkt die Überlastung an der Stelle noch einmal ordentlich.
Wenn die "Stütze" in der rechten Ecke auch ein offenes Profil ist, würde ich da Ähnlich vorgehen. Wird aber ein Rohr sein.
Damit hättest du die Ausklinkung auf doppelte Belastung "heruntergekocht". Ohne Überlastung müsstest du die ganze Kofferseite neu konstruieren, aber ich denke mit "doppelt" kann man in dem Fall leben.
MlG,
Felix
Zum Rest: Das sieht schon ganz sinnig aus. Grundsätzlich übernehmen die oben beschriebenen Profile die gesamte Stabilität des Koffers. Die anderen Rohre müssen nur noch ihre "Verkehrslast" tragen. Dabei sehe ich die Treppe eher noch unspektakulär: Dort muss die Konstruktion 1-2Menschen tragen, die Hüpfen. Das aber auch nur so, dass es gerade nicht abbricht, sich einen Ermüdungsbruch in die Treppe zu latschen muss man erstmal hinbekommen.
Eher Bedenken sehe ich bei den Staukästen. Die müssen alles geladene Gewicht auch dauerhaft während der fahrt bei Schwingungslast tragen. Die die Kästen drängen si ja geradezu auf, dort Schwere Dinge wie Werkzeug, E-Teile und Batterien zu verstauen. Da können schnell einige 100Kg zusammenkommen.
Der Zug nach unten ist unspektakulär, das tragen 20x1.5 Vierkantrohre, für den Boden kann man vielleicht 30/40x20x1.5 nehmen. Was aber passiert bei Vibrationen und bei einer Vollbremsung? Der Boden mit den schweren Dingen will nach vorne, die dünnen senkrechten Rohre werden auf Knick belastet. Das sorgt ohne jede Diagonale übern Daumen geschielt für eine 50 bis 100 mal höhere Belastung der senkrechten Rohre.
Prinzipiell kann das Blech der Beplankung als Diagonale wirken. Dafür muss es aber unbedingt richtig ordentlich an den Rohren befestigt werden. Nieten taugen nicht! Schweißen geht, Kleben geht, wenn man es kann.
Alternativ kann man aber auch auf das Blech verzichten, und am obrigen Beispiel orientiert 20x2 Flachstahl über Kreuz in die Fächer schweißen. Ich habe das so gemacht, und dann Kunststoff (PVC) auf die Rohre geklebt, da der Kunststoff sehr leicht, enorm billig und besser Korrosionsbeständig ist, als Blech.
Die Klappe vorne sollte im Geschlossenen Zustand durchaus mittragen. Also stabile Schaniere, eine recht genau Passung im Klappenrahmen und auch Diagonalen in der Klappe selbst sind keine schlecht Idee.
Nicht doof ist es zusätzlich, das Fachwerk aus Rohren auf das Maß 40x60cm (1/4 Eurpalette) zu schweißen, und 20er Rohre, eventuell 20x30 hochkant zu nehmen. Dann passen nämlich alle gängigen Transportkisten in das Fachwerk uns stehen dort auch rutschfest. (2 Bierkisten passen übrigens auch Formschlüssig in ein 40x60 Fachwerk, das max 1cm nach innen übersteht. Alle PE-Plastiklanister und gängigen, kleineren Kartons lassen sich auf 40x60 stapeln)
So Transportkisten sind zu einen Praktisch, stabil und billig, zum Anderen muss man sich keine großen Gedanken zur Tagfähigkeit des Bodens machen: Das Übernimmt die Kiste. Beim einsetzen rutscht die Kiste auf den Diagonalen aus Flachstahl, der Boden kann auch 2mm Plastik sein, und man trotzdem 100Kg in zwei Kisten übereinander einladen.
Zuletzt geändert von
felix am 2008-01-23 15:40:14, insgesamt 3-mal geändert.
