Maximales Biegemoment von Rohren

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo Zusammen !!!

Vielleich kan mir hier jemand helfen b.z.w. hat nützliche Tipps für mich.
Und zwar ich bin Funkamateur und plane den Aufbau einer Kurzwellenantenne auf dem Hausdach.
Nachem ich mit vielen OM`s auf funk die „Sache“ des Materials duchgekaut habe und mir letztlich immernoch nicht sicher bin, hoffe ich das sich vielleicht der ein oder andere Statiker hier „rumtreibt“ und mir in dieser Sache vllt helfen kann.
Zum Material…

Entweder Gewinderohr nach EN S195 (DIN St 33)
oder Stahlrohr nach S235JRH / S355J2H
(DIN St 37-2 / St 52-3) wobei zweiteres (S355J2H) bei 60er Rohren Anwendung findet.

Leider findet man nirgends das maximal zulässige Biegemoment für solch ein Material, lediglich bei Kathrein fand ich für 2x 3m Schiebemast solche Angaben, wobei dieses für mich uninteressant ist da ich keinen Schiebemast nutzen will b.z.w. kann.

Zum Aufbau…

Geplant sind 5 Meter 60er Rohr z.b. Gewinderohr
2" Außendruchmesser 60,3 Wandstärke 3,65 Kg/m 5,17

wobei nur ca 2 Meter aus dem Dach stehen der rest befindet sich unter Dach und wird an einer Mauer befestigt.
Vom letzten Einspannpunkt unter Dach bis Mastende auf dem Dach dürfte die Länge 3m Betragen.

Am Ende des Mastes wird eine Rotorplattform installiert mit Rotor und Oberlager, wobei der Rotor dann noch ein 48er Rohr von 2 Metern länge dreht, woran sich auch die Richtantenne befindet.
Die größte Last tritt also ca 3,50m über dem letzten Einspannpunkt auf.
Ich hoffe ich habe nicht allzu viel vergessen und bedanke mich schonmal im vorraus.

Mfg Sebastian

#2

Hallo,

Sehr schlank, Gefahr der Schwingung.
Außerdem muss für die Bemessung Windlast und Vereisung berücksichtigt werden. Dafür habe ich im kostenlosen Bereich keine Zeit.

#3

hallo sebastian,
das ist ja mal eine ziemlich ausgefallene Frage, aber auch eine Frage von jemandem, sorry, der von Statik Null Ahnung hat.
Zu dem Thema vorab folgendes :
Für ein bestimmtes Material, sei es Stahl, Holz oder Beton kann man immer nur zulässige Biegemomente, Querkräfte, Spannungen etc. angeben, wenn vorab die Beanspruchung des Bauteils ermittelt wird, d.h. z.B. Belastungen aus Schnee, Nutzlasten von Menschen, Möbeln etc. und natürlich auch aus Windlasten. Das letztere ist ja wohl bei dir der Fall !!
Das von dir beschriebene Stahlrohr 60,3/3,65 mm kragt also max. 3,0 m von der Einspannstelle im Dach senkrecht nach oben aus und erhält nur durch die an der Spitze befindlichen Teile wie z.B. Rotoren/Oberlager etc. erst dadurch die meiste Windlast und hat natürlich an dieser Stelle die größte Wind-Angriffsfläche - die ich aber nicht kenne.
Kann dir also z.Zt. nicht weiter helfen, hör einfach auf dein Gefühl, oder wende dich doch an Kollegen, die ebenfalls eine solche Antenne auf dem Dach haben. Das sollte dir doch als Funkamateur nicht schwer fallen, oder ?

Mfg
fh120314

#4

Moin Sebastian,

für den Statik-Heimwerker ist dies eine recht anspruchsvolle Aufgabe. Es geht um den Nachweis für ein dynamisch beanspruchtes Bauteil. Die zulässige Stahlspannung wird aus der min und max Beanspruchung ermittelt.

Das zulässige Moment M ist gleich Sigma x W, wobei Sigma die zulässige Spannung und W das Widerstandsmoment sind.

Bei dem von Dir angegebenen Rohr mit D = 60,3 mm Außen- und d = 53,0 mm Inendurchmesser beträgt das Widerstandsmoment 8,7 cm³, das Trägheitsmoment 26,2 cm hoch 4.

Formel für W: Pi / 32 x (D hoch 4 - d hoch 4) / D

Für den Ansatz der Windbelastung empfehle ich eine Erhöhung der DIN-Last um 25 % wegen zu erwartender Zunahme der Windgeschwindigkeiten in den kommenden Jahren.

Freundliche Grüße, Horst.

#5

Hallo Sebastian,

du hast dir Mühe gegeben das gut zu beschreiben, aber ich kanns mir dennoch nicht so richtig vorstellen. Falls niemand ein gute Antwort hat versuchs mit einer Skizze. Mir ist nicht richtig klar was da kräftemässig passiert; mit Rotor und so.

Liebe Grüße
Jochen

#6

Hallo

Folgende zulässige Biegemomente:

ROR 60.3mm x 2.9mm Stahl 235 1.60 kNm
ROR 60.3mm x 2.9mm Stahl 355 2.42 kNm

Gruss
Stefan

#7

hi, das zulässige Biegemoment ergibt sich aus den geometrischen Querschnittswerten, Fläche, Widerstandsmoment und Trägheitsmoment und den zul. Spannungen des Materials.
Die erforderlichen Lastannahmen zur Ermittlung der vorh. Biegespannung sind etwas komplexer (Antenne, Rotorplattform mit beweglichen Teilen?).
Bei dem schlanken Rohr sind zusätzliche Nachweise zur Verformung und zu Schwingungen erforderlich.
Ich empfehle den Fachmann vor Ort vielicht läßt er sich für kleines Geld hinreißen ein paar Berechnungen anzustellen.
MfG stth

#8

Hallo Jochen

habe mal meine nicht vorhandenen Zeichenkünste ausgekramt und eine Skizze erstellt.
Diese kannst du hier Ansehen:
http://snake-community.de/antenne.jpg

#9

Hallo fh120314

Vielen Dank für Deine Antwort.
Ich habe natürlich schon mit reichlich Funkamateuren dieses Thema diskutiert, der eine sagt Gewinderohr ist ok der andere sagt bloß nicht ist viel zu weich das Material.
Was ich damit sagen will, jeder sagt etwas anderes…
Man kann natürlich auch die These betreiben „wird schon nix passieren“, dies ist mir jedoch zu Waage da das Haus gute 16 Meter hoch ist und wenn der Krempel runterfällt es mächtig Kopfschmerzen der Passanten oder Autofahrer gibt.
Ich möchte da schon ein paar Berechnungen anstellen um wenigstens halbwegs sicher zu gehen und um mit einem guten Gefühl beim Sturm schlafen zu können.

Mfg Sebastian

#10

Hallo Stefan

hast du diese werte auch für St 33 ? sprich Gewinderohr

#11

Hallo

Stahlqualität St 33 kann ich so nicht einordnen. Kann aber kaum viel schlechter als S235 sein.

Gruss
Stefan

Hallo Stefan

hast du diese werte auch für St 33 ? sprich Gewinderohr

#12

Hallo,
Bei einer Wandung von 4 mm ca 2 kNm,
Bei einer Wandung von 5 mm ca 2,4 kNm.
Die Belastung muss mit dem Faktor 1,5 beaufschlagt werden.
Wenn sie mit einer Belastung von 2 kNm rechnen, folgt:
1,5 * 2,0 kNm= 3,0 kNm. Alle Angaben ohne Gewähr.
Es wurde von einer zul. Stahlspannung von 21,8 kN/cm^2
ausgegangen.

#13

"…:Geplant sind 5 Meter 60er Rohr z.b. Gewinderohr

2" Außendruchmesser 60,3 Wandstärke 3,65 Kg/m 5,17…" ich komme nicht ganz so mit was gemeint ist… Gewinderohr?.. 5,17 ist das Gewicht?.

Im prinzip braucht man folgende Angaben: wenn es sich um ein Rundrohr handelt, kannst du dem Wiederstandsmoment errechnen mit: W=pi*(D^4-d^4)/32/D cm³ (D=Außendurchmesser, d=Innendurchmesser), so jetzt brauchst du nur das max. Moment M. und um das zu rechnen baucht man mehr imput, zB Höhe ü.Geländer (wegen Windlast) und die Angriffsfläche des Rotores, so bekommt man die Last die einwirkt und daraus das Moment. dann kannst du die vorh. Spannung rechnen (Sigma-vorh.=M/W) und das soll kleiner 21,82 (S235) oder

#14

Hallo,

war unterwegs…
Wurde Dein Frage mittlerweile beantwortet?

Grüße,
René

#15

Hallo,
1kN/m² Last x projezierte Fläche = Last x Hebelarm = Moment.
Spannung = Moment / Widerstndamoment Rohr
zulässige Spannung = ReS253=235N/mm² / 1,1 … 1,5
das Widwestandsmoment der Rohre findet man in LISTEN; Hier ist aber auch die Wandstärke wichtig, lieber S235 als St33.
Gruß
Friesenduffy

#16

Sorry hatte ich nicht gelesen. Das passiert wenn man eine neue mailadresse hat und nicht alles umleietet.
Gruß Jürgen