RVS schommel maken voor fysica noob. Welke profielen nodig?

[k53]

Ik wil voor mijn nichtjes een schommel uit RVS maken.

Aangezien er in de familie enkele zwaargewichten zijn wil ik de schommel sterk genoeg maken om het gewicht en de krachten te weerstaan van 3 volwassen mannen (ieder +120kg) wanneer ze tegelijkertijd aan het schommelen zijn.

De bedoeling is om rvs kokers (vierkant of rechthoekig) te gebruiken. De bovenbalk van de schommel zou 4 meter lang worden.

Hoe kan ik weten/berekenen welke omvang en wanddikte van profielen ik nodig heb zodat de schommel sterk genoeg is en bestand tegen breuk/doorbuiging?
Valt dit met huis-, tuin- en keuken fysica te bepalen?

[99ruud99]

Het kan wel door 3x centrifugaaljracht bij elkaar op te tellen (ze slingeren tegelijk)
Bovendien moet het ook torsiekracht opvangen (ze slingeren tegen elkaar in)
Bovendien moet er nog eens rekening gehouden worden met interne resonantie (ze schommelen na elkaar waardoor centrifugaalkrachten versterken).

Bovenbalk van 4 meter met 3x 120 kg? Dat wordt een monster van een balk.

[RP6conrad]

Ja, maar dit is toch redelijk complex. Om de maximale doorbuiging te berekenen moet je eerst de belasting kennen. Statisch is nog eenvoudig, maar dynamisch is al wat lastiger. Om het eenvoudig te houden zou ik de statische belasting * 2 doen, en een veiligheidsfactor 2. Dan is het zeker sterk genoeg. De doorbuiging bereken je met sterkteleer : https://www.constructiononline.eu/nl/ligger.php

[sjaakwortel]

Ik heb even een hele snelle berekening gemaakt als je 400kg ongeveer in het midden hangt

(4kn statisch + 4kn centrifugaal)

Krijg ik al 2mm doorzakking op een 80*80*5mm balk (en dit is normaal staal, geen RVS). Als ik dit zie zou ik zeggen om nog een maatje zwaarder te pakken.

Om maar niet te spreken over het feit dat je dit ding aan beton moet gaan vastmaken, als je hem zomaar neerzet dan blijft ie echt niet staan.

[ Voor 19% gewijzigd door sjaakwortel op 24-06-2020 17:53 ]

[kabeltjekabel]

Bij een normale schommel kom je voor en achter de poten uit als je hard schommelt. Hij gaat dan inderdaad kantelen, dus hij moet aan de grond verankerd worden...

Worden de poten ook RVS? Hoe ga je het aan elkaar maken?

[Jampot007]

Waarom willen 3 volwassen mannen tegelijkertijd schommelen? Bij het doorrekenen van een metalen schommel met een vierkante bovenbalk van uit mn hoofd 1100mm overhang aan beide kanten en 2000-2500mm tussen de 2 staanders uiteindelijk voor een 80x80x5 koker gegaan.

[ Voor 63% gewijzigd door Jampot007 op 24-06-2020 18:11 ]

[k53]

Onder de indruk van de reactiesnelheid hier! Thanks!

[k53]

99ruud99 schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 17:39:
Het kan wel door 3x centrifugaaljracht bij elkaar op te tellen (ze slingeren tegelijk)
Bovendien moet het ook torsiekracht opvangen (ze slingeren tegen elkaar in)
Bovendien moet er nog eens rekening gehouden worden met interne resonantie (ze schommelen na elkaar waardoor centrifugaalkrachten versterken).

Hoe kan ik die centrifugaalkrachten, torsiekracht en interne resonantie gaan kwantificeren?
Ik ben op zoek naar een goed evenwicht tussen enerzijds "niet in het wilde weg gokken wat voor balk ik nodig heb" en anderzijds "niet alle mogelijke krachten tot drie cijfers na de komma uitrekenen". Het mag een leuk DIY project worden, het hoeft niet persé een NASA project te worden. (hoewel )

Bovenbalk van 4 meter met 3x 120 kg? Dat wordt een monster van een balk.

Een monster van een balk lijkt me een relatief begrip.

[k53]

RP6conrad schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 17:48:
Ja, maar dit is toch redelijk complex. Om de maximale doorbuiging te berekenen moet je eerst de belasting kennen. Statisch is nog eenvoudig, maar dynamisch is al wat lastiger. . De doorbuiging bereken je met sterkteleer : https://www.constructiononline.eu/nl/ligger.php

Bedankt voor je snelle reactie!
Bij een snelle zoektocht was ik de website van constructieonline ook tegengekomen. Ik lees daar echter zaken zoals "weerstandsmoment", "traagheidsmoment" en "Elasticiteitsmodulus". Zoals ik in de titel aangaf ben ik een noob op fysica vlak. Ik weet niet goed hoe deze termen te interpreteren en ben op zoek naar "handvaten" om in dit concrete geval (het maken van die schommel) tot de afmetingen te komen die ik nodig heb.

Om het eenvoudig te houden zou ik de statische belasting * 2 doen, en een veiligheidsfactor 2. Dan is het zeker sterk genoeg

Dus: 360kg (want: 3*120kg) *2 (ivm. de middelpuntvliedende kracht die het schommelen extra veroorzaakt?) en dan nog eens *2 als veiligheidsfactor?
Dus op zoek gaan naar een balk die minstens 1440 kg kan dragen in het midden? Juist?

[k53]

sjaakwortel schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 17:51:
Ik heb even een hele snelle berekening gemaakt als je 400kg ongeveer in het midden hangt

(4kn statisch + 4kn centrifugaal)[Afbeelding]

Krijg ik al 2mm doorzakking op een 80*80*5mm balk (en dit is normaal staal, geen RVS). Als ik dit zie zou ik zeggen om nog een maatje zwaarder te pakken.

Om maar niet te spreken over het feit dat je dit ding aan beton moet gaan vastmaken, als je hem zomaar neerzet dan blijft ie echt niet staan.

Super om te zien dit!

Wat bedoel je met "4kn statisch + 4kn centrifugaal"? staat n voor newtonmeter en kn dus voor 1000 nm?
Met welke software heb je dit gedaan? Is het ook mogelijk om zoiets voor RVS te doen in plaats van normaal staal? Ik heb me laten vertellen dat RVS minder belasting aan zou kunnen dan normaal staal.

[k53]

kabeltjekabel schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 17:58:
Bij een normale schommel kom je voor en achter de poten uit als je hard schommelt. Hij gaat dan inderdaad kantelen, dus hij moet aan de grond verankerd worden...

Worden de poten ook RVS? Hoe ga je het aan elkaar maken?

Klopt! De bedoeling is wel om de poten van de schommel in de grond te verankeren. De poten zouden ook in RVS moeten zijn. Ik probeer het straks eens uit te tekenen en hier te posten wat het idee zou zijn qua constructie. De bedoeling is om niks te lassen. Enkel met bout/moer verbindingen te werken.

[k53]

Jampot007 schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 18:02:
Waarom willen 3 volwassen mannen tegelijkertijd schommelen?

Hahaha Omdat het kan. Hopelijk toch

Bij het doorrekenen van een metalen schommel met een vierkante bovenbalk van uit mn hoofd 1100mm overhang aan beide kanten en 2000-2500mm tussen de 2 staanders uiteindelijk voor een 80x80x5 koker gegaan.

Ik ben niet helemaal mee met wat je hier schrijft. Bedoel je met bovenstaande zin dat jij ook een rvs schommel hebt gemaakt en dat bij jouw schommel er aan beide kanten een overhand van 1100mm is en ongeveer 2000 a 2500mm bovenbalk waaraan effectief geschommeld wordt in het midden?
Weet je nog waarom je voor een wanddikte van 5mm gegaan bent?

Zoals je al uit mijn vorige antwoorden hebt kunnen afleiden ben ik op zoek naar "handvaten" die ik kan gebruiken om dergelijke constructie vorm te geven. Zoals "in hoeverre is wanddikte belangrijk"? "Geeft een extra mm diameter van de koker meer stijfheid dan een extra mm wanddikte?", "Wanneer is er doorbuiging?", "Wanneer breuk?", "Wanneer vervormt RVS elastisch en wanneer is de vervorming blijvend/plastisch?" ...

Nogmaals dank voor de snelle reacties!

[RP6conrad]

De doorbuiging van 2 mm bij een overspanning van 4 meter is zeker toelaatbaar ! De maximale doorbuiging wordt eigenlijk begrensd door de "rekgrens" van het materiaal. Als je dat overschrijdt, krijg je blijvende vervorming. Zo uit de losse pols mag je op 4 meter zeker 4 cm doorbuiging toelaten voor RVS. Kan je ook weer berekenen met sterkteleer (zoek rekgrens van RVS, en bereken de max. spanning voor de vervorming van 4 cm).

[g0tanks]

k53 schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 21:20:
[...]


Super om te zien dit!

Wat bedoel je met "4kn statisch + 4kn centrifugaal"? staat n voor newtonmeter en kn dus voor 1000 nm?
Met welke software heb je dit gedaan? Is het ook mogelijk om zoiets voor RVS te doen in plaats van normaal staal? Ik heb me laten vertellen dat RVS minder belasting aan zou kunnen dan normaal staal.

Newton is gewoon een eenheid en een Newtonmeter is iets anders: Wikipedia: Newton (unit)

400 kg zorgt dankzij zwaartekracht ongeveer voor een kracht van 400 kg * 9,81 m/s^2 ≈ 4000 Newton = 4 kiloNewton = 4 kN.

[RP6conrad]

g0tanks schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 21:36:
[...]


Newton is gewoon een eenheid en een Newtonmeter is iets anders: Wikipedia: Newton (unit)

400 kg zorgt dankzij zwaartekracht ongeveer voor een kracht van 400 kiloNewton = 400 kN.

Kleine correctie, 400 kg massa geeft een gewicht van ongeveer 4000 N, en bijgevolg 4 kN !

[jeroen3]

Ik weet niet of je het leuk vind, maar je kunt in de gratis Autodesk Fusion 360 modelleren en simuleren (lokaal of soms tegen wat cloud credits) of je meld je aan bij Simscale waarin je kan simuleren. Dat tweede is wel erg complex hoor, wellicht een stap de ver.

Waarom eigenlijk RVS, dat lijkt mij een prijzige aangelegenheid. Je kunt ook de schommel voorbereiden en laten verzinken/galvaniseren. Of gewoon spuiten...

[Nielson]

Of schooperen. En waarom rechthoekige kokers en geen dikwandige buis?

[k53]

jeroen3 schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 21:54:
Ik weet niet of je het leuk vind, maar je kunt in de gratis Autodesk Fusion 360 modelleren en simuleren (lokaal of soms tegen wat cloud credits) of je meld je aan bij Simscale waarin je kan simuleren. Dat tweede is wel erg complex hoor, wellicht een stap de ver.

Ok, ik ga straks Autodesk Fusion 360 eens bekijken.

Waarom eigenlijk RVS, dat lijkt mij een prijzige aangelegenheid. Je kunt ook de schommel voorbereiden en laten verzinken/galvaniseren. Of gewoon spuiten...

RVS omwille van de corrosiebestendigheid. De prijs is wel een dingetje maar het laat me wel toe om het materiaal te bewerken zonder dat het in de komende jaren hevig gaat roesten.
De schommel uit staal maken en na de assemblage zelf schilderen was ook een optie.
Eerst alle onderdelen maken (zagen, afschuinen, gaten boren,...) en dan laten verzinken/galvaniseren leek me ook zo omslachtig. Ik vraag me af of je dan aan het heen-en-weer transporteren van alle onderdelen + de kost voor het verzinken niet bijna evenveel geld kwijt bent dan wanneer je het direct uit RVS maakt.

Als dan na het verzinken zou blijken dat toch ergens een gat verkeerd geboord is of je nog een stukje wil afschuinen, is de zinklaag weer onderbroken.

[k53]

Nielson schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 22:00:
Of schooperen. En waarom rechthoekige kokers en geen dikwandige buis?

Met een buis bedoel je een ronde buis neem ik aan?
Dat is eventueel ook een optie. Volgens jou een betere optie dan een vierkante/rechthoekige koker?

De vlakke kanten van een vierkante of rechthoekige koker leken me gemakkelijker om mee te werken ivm. het verbinden van verschillende delen van de schommel dmv. boutverbindingen.

[De Cheetah]

@k53 hoe hoog wordt de schommel?, namelijk hoe hoger, hoe meer snelheid hoe meer centrifugaalkracht...

Edit. Ok wrong Jos! Namelijk ook hoe groter de straal (= hoogteverschil) hoe lager de de centrifugaalkracht bij de zelfde snelheid. De centrifugaalkracht is blijkbaar onafhankelijk van de straal/hoogte van je schommel, aangenomen dat je slingert van precies -90 tot +90 graden (Op zich al een interessante constatering...)

Dus:

Hoogte wordt omgezet in snelheid
mgh =1/2mv^2
v^2=2gh

En die snelheid leidt tot een centrifugaalkracht, Fc
Fc=mv^2/r=2mgh/r

Het hoogteverschil is gelijk aan de straal van de schommel, dus r en h vallen tegen elkaar weg
Fc=2mg

Zoals hierboven al aangegeven is de statische kracht gelijk aan massa maal zwaartekrachtconstante
Fs=mg

Totale kracht
Ft=Fs+Fc=mg+2mg=3mg

Deze kracht wordt uitgeoefend op de balk. De doorbuigenIng van de balk, aangenomen een punt belasting in het midden (volledig gedistribueerde belasting geeft 37% minder doorbuiging) is te berekenen volgens
d=1/48*Ft*L^3/(E*I)
E is de elasticiteitsmodulus. Voor rvs 195 gPa, voor staal 210 gPa, niet gek verschillend dus. Hier verder 20gPa aangenomen.
I is het oppervlaktetraagheidsmoment, ofwel de Afhankelijkheid van de geometrie in de weerstand tegen doorbuiging. Ofwel een holle koker heeft meer weerstand dan een dichte koker met hetzelfde oppervlakte aan materiaal.
Voor verschillende kokers heb je dan
50x50x4, I=0,26*10^-6 m^4. (*19%)
80x80x5, I=1,4*10^-6 m^4 (Default)
100x100x6, I=3,3*10^-6 m^4 (*235%)

Als je voor de doorbuiging d alle bekende parameters invult, vind je voor een puntbelasting van 400kg en een balk van 80x80x5mm van 4m lang:
d=1/48*400*10*4^3/(200*10^9*1,4*10^-6)=5,7 cm

Edit : Bericht in bewerking. Ik ga even kijken hoe dit leidt tot vervorming van de koker. (Autocar en dergelijke programma’s zijn leuk maar de echte statica en dynamica berekeningen nog iets leuker op een vrije zaterdag
Edit2: ok dat zit erop, nu alleen nog hoeveel spanning dat geeft. Afgezet tegen hoeveel het materiaal aan spanning aankan voordat het plastisch vervormd geeft een idee van of de ontwerpkeuzes veilig zijn.
Ps. Als dit bericht niet meer wordt gewijzigd ben ik er niet uitgekomen en geef ik het stoke graag door

[ Voor 171% gewijzigd door De Cheetah op 27-06-2020 15:11 ]

[k53]

De Cheetah schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 13:42:
@k53 hoe hoog wordt de schommel?

Het idee was om de staanders ("poten" van de schommel) 4meter lang te maken.
Ze zijn met elkaar verbonden onder een hoek van 60 graden. Dat zou maken dat de bovenbalk 346 cm van de grond hangt.

Afhankelijk van hoe ik de verbinding bovenaan ga maken (poten en bovenbalk aan elkaar verbinden) kan daar wat marge op zitten en komt die bovenbalk uiteindelijk mss +- 20cm lager.

Uiteraard sta ik open voor suggesties en goede ideeën.

[ Voor 5% gewijzigd door k53 op 27-06-2020 17:21 ]

[guido66]

Heb je wel ervaring met rvs lassen? Al nagedacht over de hoekverbindingen?

[k53]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 17:25:
Heb je wel ervaring met rvs lassen? Al nagedacht over de hoekverbindingen?

k53 schreef op woensdag 24 juni 2020 @ 21:21:
[...]
De bedoeling is om niks te lassen. Enkel met bout/moer verbindingen te werken.

[Will_M]

Je zou er bijna een paar H-Profiel spanten voor bij elkaar gaan zetten / bouten (stallen-bouw)

[ Voor 5% gewijzigd door Will_M op 27-06-2020 17:28 ]

[guido66]

Je zult dan toch echt wat speciaal ontworpen en in elkaar gelaste hoekstukken nodig hebben om alles te verbinden.

Al eens een gat geboord in rvs? De gemiddelde hobbyist pakt dit meestal fout aan waardoor het materiaal keihard wordt en je de boor er niet meer in krijgt.

Zonder de juiste boor (niet uit de bouwmarkt) en het juiste smeermiddel ben je kansloos. Daarnaast een laag toerental en relatief veel druk en stoppen voor het materiaal te warm wordt. Een goede kolomboormachine is eigenlijk de enig reële manier.

Rvs en dan zeker 5mm dik is geen materiaal voor een enthousiaste hobbyist.

[ Voor 5% gewijzigd door guido66 op 27-06-2020 17:36 ]

[k53]

Bij deze: het resultaat van een snelle poging aan de keukentafel om de verbindingen te schetsen.
Kwestie van jullie ongeveer een idee te geven hoe ik het voorlopig zie. Suggesties zijn welkom.

En ook: don't judge my drawing skills!

[guido66]

En de kosten: als je als particulier gezaagde kokers bij een constructiebedrijf gaat kopen, houd dan rekening met €10,- /kg. Inkoop ligt voor het mkb ongeveer op €4,- ex.btw. Zagen is ook niet gratis en kun je zelf echt vergeten.

[k53]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 17:34:
Je zult dan toch echt wat speciaal ontworpen en in elkaar gelaste hoekstukken nodig hebben om alles te verbinden.

Al eens een gat geboord in rvs? De gemiddelde hobbyist pakt dit meestal fout aan waardoor het materiaal keihard wordt en je de boor er niet meer in krijgt.

Zonder de juiste boor (niet uit de bouwmarkt) en het juiste smeermiddel ben je kansloos. Daarnaast een laag toerental en relatief veel druk en stoppen voor het materiaal te warm wordt. Een goede kolomboormachine is eigenlijk de enig reële manier.

Rvs en dan zeker 5mm dik is geen materiaal voor een enthousiaste hobbyist.

Bedankt voor de tips! De bedoeling is om het zonder laswerk te doen.
Ik heb enkele dagen geleden wat tests gedaan ivm gaten boren in rvs. Ik had me eerst wat ingelezen en HSS boren + snijolie gekocht. Met een boorstandaard en op een relatief traag toerental is het me wel gelukt wat gaten te boren in rvs van 2mm en 3mm. Kleine gaatjes gingen makkelijk. Grotere gaten (tot 12mm geprobeerd) heb ik in verschillende keren moeten doen (klein voorboren, en dan steeds groter).

Wanneer ik effectief een beeld heb over welke profielen ik juist nodig heb en helemaal uitgetekend heb hoe ik de schommel wil en waar de gaten voor de bouten moeten komen, zou ik eventueel de gaten kunnen laten boren waar ik de rvs aankoop. Kwestie van wat boren en tijd uit te sparen, want zoals je al aangaf: boren in rvs is idd niet zo evident.

[guido66]

Als je dan toch een doorzetter bent: ontwerp het geheel in 3D (Fusion bv) en zorg dat iedere onderdeel in het echt ook een onderdeel in je model is.

Van de kokers kun je dan werktekeningen maken om ze laten zagen en eventueel ook boren. Hoekverbindingen zou je beter uit plaat kunnen ontwerpen en op basis van je model kunnen laten lasersnijden en zetten. Want geloof me: koker tegen koker tegen koker ziet er niet uit en gaat ook niet de stevigheid brengen die je verwacht.

[k53]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 17:51:
Als je dan toch een doorzetter bent: ontwerp het geheel in 3D (Fusion bv) en zorg dat iedere onderdeel in het echt ook een onderdeel in je model is.

Op aanraden van @jeroen3 heb ik enkele dagen geleden even Fusion 360 geïnstalleerd en wat zitten proberen. Het is de eerste keer dat ik dergelijke software uitprobeer en merk dat het voor een leek toch niet zo eenvoudig is. Even inlezen denk ik.

[guido66]

Nog een tip: grote wanddiktes zijn niet gebruikelijk in rvs want het materiaal is duur. Een constructie uit koker 100x100x3 is sterker, stijver en lichter dan dezelfde constructie uit 80x80x5. Maar het maakt de boutverbindingen wel kritischer, want je wilt niet dat de koker lokaal vervormt als je een bout dwars door een koker steekt.

[k53]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 18:07:
Nog een tip: grote wanddiktes zijn niet gebruikelijk in rvs want het materiaal is duur. Een constructie uit koker 100x100x3 is sterker, stijver en lichter dan dezelfde constructie uit 80x80x5. Maar het maakt de boutverbindingen wel kritischer, want je wilt niet dat de koker lokaal vervormt als je een bout dwars door een koker steekt.

Dit is het soort informatie waarnaar ik op zoek ben! Heb je een idee hoeveel sterker een rvs profiel van 100x100x3 bijvoorbeeld is ten opzichte van een profiel van 80x80x5?
Een methode om dat te berekenen of zijn daar tabellen van?

[guido66]

http://staaltabellen.nl/images/stories/pdf/084.pdf

Deze tabel is ook geldig voor rvs.

I is het traagheidsmoment en is een maat voor de stijfheid, is omgekeerd evenredig met de doorbuiging.
W is het weerstandsmoment en is een maat voor de sterkte, is omgekeerd evenredig met de spanning die op zal treden in het materiaal.

Voor een goede berekening raad ik je een HBO opleiding wtb aan, het is helaas allemaal niet zo simpel, zelfs niet met simulatiesoftware. Als je de resultaten niet kunt interpreteren en beoordelen is de kans op fouten levensgroot.

[Appie76]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 18:29:
Voor een goede berekening raad ik je een HBO opleiding wtb aan, het is helaas allemaal niet zo simpel, zelfs niet met simulatiesoftware. Als je de resultaten niet kunt interpreteren en beoordelen is de kans op fouten levensgroot.

Precies dat ^^. En dan hebben we het nog niet over zaken als veiligheidsfactor gehad, kwaliteitsklasse van het bevestigingsmateriaal, etc etc.

@k53
De vragen die je stelt, zijn op zich niet verkeerd, maar tonen aan dat je eigenlijk niet weet waar je mee bezig bent. Natuurlijk, alles is te leren, en dat je niet zomaar opgeeft valt te prijzen. Maar als ik het even naar een ander domein vertaal, begrijp misschien wat ik bedoel. Stel je kunt online alle benodigdheden bestellen en iemand opent een topic omdat zijn moeder een gaatje in haar kies heeft en vraagt hoe hij dit gaatje het beste kan uitboren en vullen, zonder enige tandartsopleiding/ervaring te hebben that is. Ok, wat kan er fout gaan? Het is maar een kies toch, hoe moeilijk kan dat zijn?

In jouw geval kan er iets afbreken/omvallen, misschien ook niet zo ernstig allemaal, maar aan de andere kant: als iemand die rvs balk van 4m op zijn hoofd krijgt omdat de constructie ondeugdelijk is, kan dat toch ernstige consequenties hebben. En gezien je methode van aanpakken, is dat volgens mij precies wat je wilt voorkomen.

Overigens vraag ik me af of je je wel reële criteria oplegt: 3 man van 120kg tegelijk hmmmmmm? Waarom voer je de schommel niet smaller uit, dan kunnen ze er ook niet met zoveel tegelijk op en kun je eea een stuk lichter dimensioneren.

En ja, ik heb die wtb opleiding gedaan. Nogmaals, ik prijs je ambitie en misschien lukt het allemaal uiteindelijk wel (toevallig of niet), maar - no offence - ik heb niet echt het gevoel dat je inziet waar je mee bezig bent.

Dat je tegenwoordig alles online kunt kopen doordat de vakhandel nu ook aan particulieren verkoopt, betekent niet dat iedereen ook maar ineens tot alles in staat is.

[ Voor 6% gewijzigd door Appie76 op 27-06-2020 20:24 ]

[BTFD]

Mocht je een 3D model hebben wil ik best een FEM berekening voor je doen.

[k53]

BTFD schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 19:49:
Mocht je een 3D model hebben wil ik best een FEM berekening voor je doen.

Geweldig! Ik wil best proberen om een 3D model te maken van wat ik in gedachte heb.
In welk programma heb je dit nodig? Is een 3D model in SketchUp voldoende of heb je het in een ander formaat nodig?

[Jampot007]

Appie76 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 19:42:
[...]


Precies dat ^^. En dan hebben we het nog niet over zaken als veiligheidsfactor gehad, kwaliteitsklasse van het bevestigingsmateriaal, etc etc.

@k53
De vragen die je stelt, zijn op zich niet verkeerd, maar tonen aan dat je eigenlijk niet weet waar je mee bezig bent. Natuurlijk, alles is te leren, en dat je niet zomaar opgeeft valt te prijzen. Maar als ik het even naar een ander domein vertaal, begrijp misschien wat ik bedoel. Stel je kunt online alle benodigdheden bestellen en iemand opent een topic omdat zijn moeder een gaatje in haar kies heeft en vraagt hoe hij dit gaatje het beste kan uitboren en vullen, zonder enige tandartsopleiding/ervaring te hebben that is. Ok, wat kan er fout gaan? Het is maar een kies toch, hoe moeilijk kan dat zijn?

In jouw geval kan er iets afbreken/omvallen, misschien ook niet zo ernstig allemaal, maar aan de andere kant: als iemand die rvs balk van 4m op zijn hoofd krijgt omdat de constructie ondeugdelijk is, kan dat toch ernstige consequenties hebben. En gezien je methode van aanpakken, is dat volgens mij precies wat je wilt voorkomen.

Overigens vraag ik me af of je je wel reële criteria oplegt: 3 man van 120kg tegelijk hmmmmmm? Waarom voer je de schommel niet smaller uit, dan kunnen ze er ook niet met zoveel tegelijk op en kun je eea een stuk lichter dimensioneren.

En ja, ik heb die wtb opleiding gedaan. Nogmaals, ik prijs je ambitie en misschien lukt het allemaal uiteindelijk wel (toevallig of niet), maar - no offence - ik heb niet echt het gevoel dat je inziet waar je mee bezig bent.

Dat je tegenwoordig alles online kunt kopen doordat de vakhandel nu ook aan particulieren verkoopt, betekent niet dat iedereen ook maar ineens tot alles in staat is.

toon volledige bericht

Beetje overdreven, met wat boerenverstand kom je een eind. Henk en Ingrids zelf bedachte overkapping staat ook nog steeds overeind.

[k53]

guido66 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 18:29:
http://staaltabellen.nl/images/stories/pdf/084.pdf

Deze tabel is ook geldig voor rvs.

I is het traagheidsmoment en is een maat voor de stijfheid, is omgekeerd evenredig met de doorbuiging.
W is het weerstandsmoment en is een maat voor de sterkte, is omgekeerd evenredig met de spanning die op zal treden in het materiaal.

Uit de tabel haal ik het volgende (als voorbeeld):



Hoe interpreteer ik dat concreet?

Indien ik voor de schommel een stalen bovenbalk neem van 80mm x 80mm met wanddikte 3mm.
Dan is het traagheidsmoment 87,8 mm4 en het weerstandsmoment 22 mm3.

Maar wat wil dat concreet zeggen? Nu ik het traagheids- en weerstandsmoment van het profiel ken, hoe kan ik dat vertalen naar hoeveel het profiel zal doorbuigen en/of breken bij een bepaalde belasting?

[k53]

Appie76 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 19:42:
[...]
In jouw geval kan er iets afbreken/omvallen, misschien ook niet zo ernstig allemaal, maar aan de andere kant: als iemand die rvs balk van 4m op zijn hoofd krijgt omdat de constructie ondeugdelijk is, kan dat toch ernstige consequenties hebben. En gezien je methode van aanpakken, is dat volgens mij precies wat je wilt voorkomen.

Ik begrijp je boodschap, het is zeker terecht en ben me bewust van de gevaren.
Daarom dat ik ook niet over één nacht ijs wil gaan en hier een draadje heb geopend voor suggesties en advies.
Moest blijken dat het niet haalbaar is, ga ik er zeker niet mee door. Dan koop ik ergens een schommel. Het zou me wel meer voldoening geven om er een DIY projectje van te maken. (niet zonder eerst kritisch na te denken uiteraard.)

[WEBGAMING]

Jampot007 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 20:29:
[...]


Beetje overdreven, met wat boerenverstand kom je een eind. Henk en Ingrids zelf bedachte overkapping staat ook nog steeds overeind.

Maar daar gaan ze dan ook niet met zijn 3en aan hangen.

[Appie76]

Jampot007 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 20:29:
[...]


Beetje overdreven, met wat boerenverstand kom je een eind. Henk en Ingrids zelf bedachte overkapping staat ook nog steeds overeind.

Ieder zijn eigen mening natuurlijk, maar Henk en Ingrids overkapping heeft geen dynamische belasting, is waarschijnlijk 3x.overgedimensioneerd en als hij dan toch sneuvelt bij serieus noodweer, krijgt het exorbitante noodweer de schuld.

Onderschat de dynamische effecten van 3 schommelende kerels van 120kg niet. Overschat de elasticiteit van rvs niet (en over welke rvs hebben we het dan eigenlijk precies?) en denk niet simpel "doe maar rvs ipv staal, want dan roest het niet" want de gevolgen van die materiaalkeuze zijn verstrekkender dan enkel "onderhoudsvrij" (andere treksterkte en E-modus bijv.). En hoe worden de schommelhaken bevestigd? Die boor je door de bovenbalk heen en zet je met een moer aan de bovenkant vast of zo? En hoe ga je de bovenbalk en de zijpoten op elkaar vastzetten met enkel bouten en moeren? Zomaar wat vragen die bij me opkomen...

[Appie76]

k53 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 20:57:
[...]


Ik begrijp je boodschap, het is zeker terecht en ben me bewust van de gevaren.
Daarom dat ik ook niet over één nacht ijs wil gaan en hier een draadje heb geopend voor suggesties en advies.
Moest blijken dat het niet haalbaar is, ga ik er zeker niet mee door. Dan koop ik ergens een schommel. Het zou me wel meer voldoening geven om er een DIY projectje van te maken. (niet zonder eerst kritisch na te denken uiteraard.)

Daar is ook helemaal niets mis me en het lijkt me een goede aanpak. Mocht je iets dergelijks willen aanschaffen, dan kom je gezien je eisen denk ik in het professionele speeltuinensegment terecht, waarvan ik me afvraag wat dat kost en of het je dat waard is. Ik wens je veel wijsheid, plezier en succes met dit project!

[WEBGAMING]

Is het niet een idee om het van steigerbuizen te maken? Daar heb je ook allemaal van die koppelingen voor. Zal je wel tussen elke schommel palen moeten zetten denk ik. (vraag me ook niet of het het allemaal houd, maar lijkt me wel)
Anders kan je denk ik hoe dan ook met palen tussen elke schommel de boel wat minder groot en zwaar maken.

[k53]

Appie76 schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 21:22:
[...]
Onderschat de dynamische effecten van 3 schommelende kerels van 120kg niet. Overschat de elasticiteit van rvs niet (en over welke rvs hebben we het dan eigenlijk precies?) en denk niet simpel "doe maar rvs ipv staal, want dan roest het niet" want de gevolgen van die materiaalkeuze zijn verstrekkender dan enkel "onderhoudsvrij" (andere treksterkte en E-modus bijv.). En hoe worden de schommelhaken bevestigd? Die boor je door de bovenbalk heen en zet je met een moer aan de bovenkant vast of zo? En hoe ga je de bovenbalk en de zijpoten op elkaar vastzetten met enkel bouten en moeren? Zomaar wat vragen die bij me opkomen...

Ik vind de vragen die je stelt zeer terecht hoor!
Zoals ik aangaf ga ik liever niet zomaar over één nacht ijs.

Om op enkele van je vragen te antwoorden:
- Ik heb prijzen gevraagd bij een metaalhandel in de buurt. Dat is voor RVS 304. De specificatie op de offerte luidt: 1.4301 / X5CrNi18-10 / gelaste profielbuis.

- De schommelhaken zou ik met een beugel rond de bovenbalk bevestigen om te vermijden dat in de bovenbalk geboord moet worden.



- De zijpoten zou ik met 2 horizontale profielen verbinden zodat de zijpoten in een hoek van 60 graden t.o.v. elkaar staan.(alles met bouten en moeren, het is de bedoeling om niet te lassen).
De bovenbuis zou ik dan ofwel boven op het hoogste horizontale verbindingsprofiel zetten (dan zou ik nog een goede manier moeten zoeken om te bevestigen), ofwel tussen beide horizontale verbindingsprofielen. (Op de keukentafel schetsen die ik hierboven geüpload heb zie je met wat verbeelding beide opties.)
Een poging om het iets duidelijker te schetsen. (waarbij de bovenbalk tussen beide horizontale verbindingsbalken zit):



Er is nog geen materiaal aangekocht dus niets staat momenteel vast.
Ik heb dit draadje dan ook aangemaakt om input te krijgen en ideeën over hoe het goed aan te pakken.

[Appie76]

Wat ik bedoelde met die opmerking over "welke rvs": afhankelijk van welke eigenschappen voor de toepassing belangrijk zijn, kies je een materiaalsoort. Soms heb je wat elastisch nodig, soms juist niet. Waarom rvs 304, omdat de leverancier dit op zijn offerte gezet heeft?

Ik ben geen praktiserend constructeur en heb geen toegang tot de juiste tooling en het model met de juiste modellering van de dynamische belastingen, en kan je dus niet concreet vertellen wat je wél nodig hebt en hoe je het wél moet doen. Daarom lijkt het misschien alsof ik alleen maar negatief ben en dat ik het allemaal niets vind wat je doet. Dat is niet zo. Ik ben echter wel kritisch en zie dat je daar goed mee kunt gaan, da's mooi en vergroot je kans van slagen. Veel succes!

Edit: correctie, 1 ding kan ik je wel vertellen wat je nodig hebt, en dat is iets om de zijdelijngse krachten op te vangen. Iets als schoren dus...

[ Voor 9% gewijzigd door Appie76 op 27-06-2020 22:20 ]

[guido66]

Rvs 304 is de enige praktisch verkrijgbare en betaalbare variant en daarmee de logische keuze. Andere soorten zijn alleen maar duurder omdat ze nog beter tegen corrosie kunnen of hittebestendig zijn. Elasticiteit is voor alle rvs soorten gelijk, en ook in sterkte is er nagenoeg geen verschil.

Het is niet zoals bij staal dat je ook kokers met een hogere sterkte kunt kopen.

Ja er zijn hoge sterkte rvs soorten, maar deze bestaan alleen in rondstaf, en zijn hier dus niet van toepassing.

Ik werk op een constructiebedrijf en als er hier een particulier om een stukje materiaal komt, dan kan dat, maar als ie met een verhaal komt als dit hierboven, dan krijgt ie bij ons geen materiaal mee of we maken een offerte voor de engineering en dan hoeft het (begrijpelijk) niet meer.

[guido66]

BTFD schreef op zaterdag 27 juni 2020 @ 19:49:
Mocht je een 3D model hebben wil ik best een FEM berekening voor je doen.

Ik kan dat ook, maar ga dit zeker niet doen. De juiste profielmaten verkrijgen is inderdaad eenvoudig, maar ik zie deze schommel bezwijken op de hoekverbindingen. En om die goed te simuleren gaat er veel te veel tijd inzitten, zeker als het model nog eens een paar keer aangepast moet worden.

[Resistor]

Wat ik nog heb gemist is hoe je het omhoog wil gaan krijgen.

Hoe zwaar gaat die balk worden?

[guido66]

Om een klein beetje een gevoel te krijgen voor de kokers kun je een zeer basic balkberekening doen met Flexbeam: https://www.vinksda.com/product/flexbeam-pro/

De gratis versie kent geen standaard kokers en niet alle materialen, maar je kunt alle kokermaten invullen en de materiaaleigenschappen.

[guido66]

Resistor schreef op zondag 28 juni 2020 @ 06:57:
Wat ik nog heb gemist is hoe je het omhoog wil gaan krijgen.

Hoe zwaar gaat die balk worden?

2 kratten bier kopen, rondje whatsappen, ff wachten, schommel optillen en daarna de kratten leegmaken. Dit lijkt me in verhouding tot de andere uitdagingen nog de makkelijkste.

[Mercarra]

Deze constructie even met FEM doorrekenen is geen eenvoudige klus. Om een goed model te maken, moet je de faalmechanismes kennen én deze moeten dan correct worden meegenomen in het model. Denk bijvoorbeeld aan vermoeiing op de locaties van de boutverbindingen. Hiervoor is meer nodig, dan een statische som die de spanning in de horizontale ligger bepaalt. Als je geen goede analyse doet zijn er twee mogelijkheden:
- per toeval overdimensioneer je elk onderdeel, en bouw je hierdoor óveral een veiligheidsfactor in die hoger is dan strict noodzakelijk. Ik sluit deze mogelijkheid niet uit: zo worden veel zaken ontworpen, op basis van bijvoorbeeld referenties.
- één of meerdere onderdelen zijn niet juist ontworpen en falen na kort gebruik, of na een bepaalde periode (vermoeiing). Aangezien dit dan gebeurt terwijl er gebruikt wordt gemaakt van de constructie, zijn de gevolgen niet te overzien.

[Oogje]

Resistor schreef op zondag 28 juni 2020 @ 06:57:
Wat ik nog heb gemist is hoe je het omhoog wil gaan krijgen.

Hoe zwaar gaat die balk worden?

Hoe zwaar gaat de hele constructie worden en moet er dan eventueel nog geheid worden afhankelijk van de ondergrond.

[guido66]

Eerst laten sonderen? Sonderingsrapport bepaalt of er geheid moet worden. We zijn nu wel een beetje aan het doordraven, niet? Als het geheel verzakt is dat niet levensbedreigend, alleen maar een beetje lastig.

Het lijkt me trouwens veel simpeler om 2 zware kolommen te pakken en die flink diep in beton te storten. Daar een ligger tussen bouten is veel eenvoudiger dan 2 geschoorde A-frames te maken. Als ik dit zou ontwerpen begon ik op gevoel met koker 150x150x4 of 200x100x4 en aan de hand van FEM analyse bepalen of ie zwaarder moet of lichter kan.

De grootste belasting op de ligger is toch verticaal. Ik zou de analyse beginnen met koker 120x80x3.