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Biegekraft eines Stahlrohres bei Flächenlast berechnen?

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Joachim

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Hi,

Aufgabe:
mehrere 1-1,5to schwere, ca. 2-2,5m breite Rollen (Durchmesser ca. 80cm) Kunstrasen anheben/abwickeln.

Frage:
Wie finde ich rechnerrisch heraus, welchen Rohrdurchmesser ich brauch um solch eine Rolle an beiden Enden in Schlaufen gehängt heben zu können - um die Rolle dann abzuwickeln. :D

Kann da jemand helfen? Das Rohr hatte ich mit 3m Länge angedacht und an 100mm A-Durchmesser bei 5-6mm Wandung. Aber ich befürchte das Ding wird auch recht schwer. Soll wohl auch nur 2-4 Tage halten... :lala
 

M38A1

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Keine Ahnung ob das Rohr das aushält ... aber sagen kann ich, dass Du bei ca. 17 Kg/m ladest.
Siehe: Siederohr P235 TR1 · Jetzt kaufen im LAYER Onlineshop
Da Du doppelte Wandstärke anpeilst ... etwas weniger als das doppeltes Gewicht dieses Rohres.

Vielleicht nochmal googelen aber nicht nach der Berechnung sondern eher nach Verlege-Anleitungen mit Angabe des Durchmessers oder nach Verlegewerkzeugen für Radlader und deren Masse...

Für mich wäre die Frage 1: Wie bekommst Du das Rohr durch die Mitte der Rolle ohne den Rasen zu beschädigen ???
Und dann gleich Frage 2: Ist das einfach aufgewickelt oder ist der Rasen wo drum gewickelt z.B. eine Papp- oder Kunststoff-Rolle ??? In dem Fall würde diese Rolle den maximal möglichen Durchmesser bestimmen.

Grüssle Micha
 

Andy

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Ich würde ein zweites Rohr in das Rohr stecken das sich deine rasen Rolle besser dreht und noch ein bißchen fett dazwischen damit biegt sich das eine Rohr auch nicht so durch
 

Joachim

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@Micha
Das ist immo noch nicht bekannt, also ob der auf was aufgewickelt ist oder nicht und wie genau. Bis zum abwickeln ist noch was Zeit. Schäden wären im Konkreten Fall wohl kein Problem, zu verschmerzen. Wird wohl kein Golfplatz. ;)

17kg/m ist schon ne Nummer, ich muss mal beim Schmied fragen was der sagt - obs nicht auch kleiner ginge. Gerade bei Rohr in Rohr - Rohr in Rohr ist ne Idee, das stimmt. :like
 

Legend_of_Zetor

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Hallo Joachim,
wie wird das 3m Rohr bei dir eingespannt? An den Enden oder weiter in der Mitte?
Je nach Lagerpunkt ändert sich die Flächenlast.

Da bei der Berechnung noch weitere Faktoren eine wichtige Rolle spielen, nehme ich jeweils übliche Werte an.

M38A1: Hat ein Rohr mit der Bezeichnung 235 genommen.
Dieses Material hat eine zulässige Grenzspannung bei schwellender Belastung von 290 N/mm².
Als Rundrohr habe ich im Internet geschaut, welche Größen als Material Lieferbar ist, natürlich können auch andere Händler andere Größe anbieten.

Meine Auswahl liegt bei einem Rundrohr mit der Bezeichnung 101,6 x 6,3 (Quelle: nahtlose Stahlrohre DIN 2448).
Auf 3 000mm wiegt das Rohr ca. 44,476 kg, hat ein Volumen von 0,006m³, eine Fläche von 1,8m² und eine Trägheitsmatrix von 33,408 kg x m².

- 1 500 kg x 9,81 kg/s² = 14 715 N
- 14 715N x 3 m / 12 = 3 678,75 Nm (Biegemoment)
- pi (D-d)^4/64 = 215 cm^4 (Flächenmoment 2.Grades)
- 0,0403 cm³ (axiales Widerstandsmoment)
- 9 128,44 N/mm² -> weit entfernt von der zulässige Grenzspannung!

Da wir mit "nur" Zahlen nicht so viel vorstellen können, habe ich das Rundrohr in Catia (3D Simulationsprogramm) angefertigt und berechnet.
Lagerpunkte jeweils am Rohr Ende, d.h. der ungünstige/schlechtester Fall.

Grundmaße:
Rundrohr Bemaßung.JPG

Erstellung des Blocks (3m länge):
Rundrohr Blockerstellung.JPG

Fertiges Rohr:
Rundrohr vor Belastung.JPG

Belastung des Rohres auf der gesamte Fläche, in dieser Abbildung ist die Verschiebung vom Urzustand zu sehen. Maximalabweichung von 23 mm im roten Bereich.
Rundrohr verschiebung.JPG

Nun die Spannungen im Rohr: Der Spannungswert steigt deutlich über die zulässige Grenzspannung von 290 N/mm².
Rundrohr Belastung unten.JPG

Die Fehlerabweichung in % liegt bei ca. 3 %. Im Maschinenbau ist eine Fehlerquote von 5% in Ordnung!
Rundrohr Fehler.JPG

FAZIT:

Das Rohr lieber Joachim hält die Belastung nicht aus.


Gruß
Daniel

Rundrohr Belastung unten.JPG
P.S.Die Bilder wurden von mir selbst erstellt!
 
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frieda

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Joachim

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wie wird das 3m Rohr bei dir eingespannt? An den Enden oder weiter in der Mitte?
...jeweils außen, etwa 2,5m auseinander an Schwerlastschlaufen.

Lagerpunkte jeweils am Rohr Ende, d.h. der ungünstige/schlechtester Fall.
Ende-25cm-Mitte(250cm)-25cm-Ende - also so das eine max. 2,5m breite Rolle außen angehoben und abgewickelt werden kann. :like

Das Rohr lieber Joachim hält die Belastung nicht aus.
Ok, ich habs befürchtet. Dennoch dickes Danke, das nenn ich mal ausführlich beantwortet. :like

Ideen wie mans sonst machen kann? 1-1,5to rollt man auch nicht mal eben auf dem Boden liegend ab... :denk2:

Wie gesagt - schlimster Fall: 2,5m breit und 1,5to - bester Fall 2m breit und 1to schwer.
upload_2016-8-15_15-17-0.png
Mal fix Google SketchUp bemüht. (zu mehr reichts dann doch nicht bei mir :D ;) )

Die Wahrheit wird sich in der Mitte ansiedeln...
 
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frieda

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Ideen wie mans sonst machen kann? 1-1,5to rollt man auch nicht mal eben auf dem Boden liegend ab... :denk2:

Wie gesagt - schlimster Fall: 2,5m breit und 1,5to - bester Fall 2m breit und 1to schwer.
Meine Idee: (falls das so geht?)
Rolle auf den Boden legen, Rohr durch und dann mit Traktor und Frontlader am Boden liegend abrollen.
Dann fällt zumindest die Belastung durch das Heben des Gewichts weg.
 

Joachim

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Jain. Wir kommen nicht von allen Seiten frei ran. Und der abgerollte Belag wiegt immernoch genau soviel - wie den dann noch korrigieren? :denk3
 

frieda

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Joachim

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Nicht gut, der wird überlappend verlegt und muss da jeweils gesondert gesichert werden. Mehr Stücke = mehr Probleme und Kosten.

Verzwickt...
 

3011Major

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Stückweise, also in handlichen Platten sollte das doch auch gehen.
Ich hab das mal mit 2' = ca. 0,66x0,66m/2 Platten gemacht, ohne Überlappung.
Das verwächst sich schnell. Selbst gleich nach dem verlegen hat man keine Fugen sehen können.
 

ralle89

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Legend of Zetor hat soweit alles schon sehr gut gemacht die Durchbiegung hängt stark von den Randbedingungen der Einspannung ab, welche bei 2 Schlaufen als Gelenke gesehen werden müssen also wie in der Mitte hier:
http://www.cnc-lehrgang.de/typo3temp/fl_realurl_image/biegemoment-formeln-cs0.jpg

Im Tabellebuch Metall gibts auch vereinfachte Formeln für einfache Standardfälle wie dieser.

Wie groß darf der Durchmesser sein? ansonsten Vollwelle statt Rohr.
 

Joachim

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Heute kommen die ersten Rollen, dann kann ich was zum möglichen Innendurchmesser sagen. :like

@Tony
Nein, Stückelung ist im konkreten Fall definitiv keine Option und Überlappung ein Muss. Das muß als gegeben genommen werden.
Im Regelfall hättest Recht, wäre das möglich, hier jedoch wirklich nicht. :)
 

Legend_of_Zetor

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Hallo zusammen,
entschuldigt das ich mich jetzt erst wieder melde!
Aber nach der Umstellung von Analog auf IP-Anschluss ging bei mir gar nichts mehr, kein Telefon, kein Internet :heul!
Nur ärger mit der T* :deprimiert!

@ralle89: Die Formel ist aber nur ein grober Anhaltspunkt, leider fehlen hier die Angabe vom E-Modul (E) und des Flächenmomentes 2.Grades (I).
Meiner Meinung nach kann ein Laie damit nicht so viel anfangen...

Kurze Erläuterung für alle :):
Die Kraft F, beschreibt das Gewicht was auf das Bauteil wirkt in kg, dieser Wert wird mit der Erdbeschleunigung von 9,81 m/s² multipliziert.
E-Modul auch Elastizitätsmodul genannt, ist stark Materialabhängig.
Je nach Materialart beträgt das E-Modul bei Alu Legierungen 60 ... 80 kN/mm² oder bei Stahl 196 ... 216 kN/mm².
Das Flächenmoment 2.Grades hängt von der Form des Objektes ab und hat die Einheit mm^4.

@Joachim: Wie groß ist nun der Innendurchmesser? Eventuell kann man das Rohr etwas größer wählen und dazu noch ein Träger in das Rohr hineinschieben, sodass es steifer wird ?!

Gruß Daniel
 

Joachim

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Meistens kommt es anders als man denkt.

Rohr in Rolle geht nicht, die Rollen können nur mit der Palettengabel aufgenommen werden und müssen dann relativ Zielsicher mit eben diesen ausgerollt werden. Das wird bestimmt ne riesen Freude... ;)
 

Legend_of_Zetor

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Hallo Joachim,
und was wäre, wenn du zwei oder drei Rollen verwendest? Wie bei einem Ballenwickler?

Ich denke du bekommst die Rollen so angeliefert oder?
Big%20rolls%20graszoden.jpg

Quelle: queensgrass.com

Oder du kennst einen der einen Ballenwickler hat.

Eventuell so einer:
07441710609z555.jpg

Quelle: netwin3.com

Auf den Rollen, wo normalerweise die Rundballe drauf kommen zum Wickeln würde ich Vorsichtig die Gasrollen drauflegen. Ich weiß halt nur nicht, ob dieses Gewicht der Ballenwickler aushält.
Bei den Ballenwickler gibt es ja so viele verschiedenste Ausführungen und Versionen, manche sind Stabiler und andere sind halt S*...

Und die Drehrichtung der Rollen kannst du das Vertauschen des Hydraulikanschluss (Fließrichtung des Öles) ändern.

Aber ich denke ein Ballenwickler mit zusätzlichen Bänder wäre besser, da fällt die Grasrolle dann nicht zwischen hinein wenn diese immer kleiner wird ;)...

Gruß Daniel
 

Joachim

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Öhm... Kunstrasen. ;) Jede Rolle 1-1,5 to und 2-2,5m breit :lala
 

Napi

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Ich denke mal das problem liegt da eher am hohen eigengewicht so das das Rohr sich durch die grasnabe ziehen wird und schaden nimmt.
 
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