Dome 2.0

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Dome 2.0
Dome 2.0.png
Gestartet: 27.02.2018
Involvierte: ripper, Eisbaer
Status: in progress
Beschreibung: like PVCdome but made from metal
Shutdownprozedur:
Zuletzt aktualisiert: 2018-03-14


Metalab Dome 2.0

Eine neuer, besserer(TM) Dome für das Metalab, als Ersatz für den PVCdome.
Zu klären sind:

  • Material (Aluminium vs. Stahl)
  • Größe
  • Art der Eckverbinder
  • Planen für Outdoor-Einsatz
  • etc.

Abmessungen

Domegröße

Verschiedene Daten, Rohrlängen und Anzahl für einen Dome mit 4,5m Radius in unterschiedlichen Frequenzen:

Domeform 3V 5/9 4V 1/2
Domehöhe 5,344m 4,5m
Bodenfläche 59,588m2 62,577m2
Rohranzahl x Länge 30 x 1,484m 30 x 1,139m
35 x 1,720m 30 x 1,329m
80 x 1,897m 60 x 1,325m
20 x 1,985m 70 x 1,408m
- 30 x 1,462m
- 30 x 1,344m
Gesamtanzahl 165 Stk. 250 Stk.
Gesamtlänge 296m 336m
Gewicht bei Alurohr 35x2mm 182kg 207kg
Gewicht bei Alurohr 40x2mm 204kg 233kg
Gewicht bei Alurohr 45x2,5mm 266kg 302kg
Gewicht bei Stahlrohr 20x2mm 411kg 467kg

Daten von 3V 5/9 Rechner und 4V 1/2 Rechner.
Berechnung als .ods: Datei:Dome Maße und gewichte.ods

Rohrabmessungen/Festigkeit

Beim aufgebauten Dome treten verschiedene Belastungen an den Rohren auf, diese sind nachfolgend ähnlich wie auf [1] ermittelt. Für die Berechnung werden die folgenden Rohrvarianten herangezogen:

  • 35x2mm Aluminium EN AW-6060 T66
  • 40x2mm Aluminium EN AW-6060 T66
  • 45x2,5mm Aluminium EN AW-6060 T66
  • 30x2mm Stahl S355J2H

Aluminium EN AW-6060 T66 weist laut [2] eine Streckgrenze sowie ein E-Modul von auf.
Stahl S355J2H weist laut [3] eine Streckgrenze sowie ein E-Modul von auf.

Biegung

Diese Belastung tritt beim Klettern auf dem Dome auf. Die höchste Spannung tritt dabei beim längsten Rohr bei mittiger Belastung auf. Ausgehend vom Widerstandsmoment des Alurohrs sowie des maximalen Biegemoments für einen beidseitig eingespannten Stab laut [4] ergibt sich die maximale Biegespannung .
Für die Berechnung wird eine Last von angenommen, da diese auch bei der Auslegung von Leitern üblich ist.

Zug- und Druckbelastung

Infolge des Eigengewichts, Windlast und anderer Belastung wirken Zug- und Druckkräfte auf die Rohre. An den Schraubverbindungen tritt die größte Belastung auf. Die maximale Last ergibt sich aus den zulässigen Spannungen und der Querschnittsfläche an der Schraubverbindung, welche der Einfachheit halber als 2 Rechtecke mit der Fläche angenommen wird zu
Annahme: M8-Schraube

Knickung

Wird das Rohr durch das Eigengewicht und andere Lasten auf Druck belastet, so ist auch die Knickung zu berücksichtigen. Entsprechend Belastungsfall 4 laut [5] beträgt die maximale Last mit sowie .

ToDo

  • Verbinder aufgrund der FE-Daten auslegen
  • Scherung der Schraube

Übersicht aller Belastungsfälle

Die maximalen Belastungen für alle Lastfälle für die beiden Dome-Varianten:
VORSICHT: In der Festigkeitslehre wird üblicherweise ein Sicherheitsfaktor von 2 verwendet!

Domeform 3V 5/9 4V 1/2
Längstes Rohr 1,985m 1,462m
Rohr 35 x 2mm
Biegespannungen
Zugbelastung
Knickung
Rohr 40 x 2mm
Biegespannungen
Zugbelastung
Knickung
Rohr 45 x 2,5mm
Biegespannungen
Zugbelastung
Knickung
Rohr 30 x 2mm
Biegespannungen
Zugbelastung
Knickung

Eventuell sind die Biegespannungen für den 4V-Dome mit 40x2mm Rohr akzeptabel, da die echten Rohre eine kürzere freie Länge haben.

FE-Analyse

Halb aufgebauter Dome für die Simulation

Aufgrund der bisherigen Ergebnisse wird die FE-Analyse mittels LISA FEA (Bei Verwendung und insbesondere Vergabe der Einheiten das Manual beachten!) nur für die Domeform 4V 1/2 in den Rohrvarianten Aluminium 45x2,5mm und Stahl 30x2mm durchgeführt.

Es werden die auftretenden Zug- und Druckkräfte (Tensile Force - Element values) sowie Verformung (Displacement Magnitude) wie folgt betrachtet:

Domeform Aluminium 45x2,5mm Stahl 30x2mm
Voll aufgebauter Dome Datei:4V 1 2 Aluminium.liml Datei:4V 1 2 Stahl.liml
Eigengewicht
max. Zugkraft 0,127 kN 0,200 kN
max. Druckkraft 0,202 kN 0,322 kN
max. Verformung 0,09 mm 0,10 mm
3 Personen + mittige Last
max. Zugkraft 0,839 kN 0,945 kN
max. Druckkraft 1,446 kN 1,574 kN
max. Verformung 0,96 mm 0,66 mm
Windlast 20 kN
max. Zugkraft 2,427 kN 2,668 kN
max. Druckkraft 2,430 kN 2,647 kN
max. Verformung 2,3 mm 2,2 mm
Halb aufgebauter Dome Datei:4V 1 2 Aluminium halb.liml Datei:4V 1 2 Stahl halb.liml
Eigengewicht
max. Zugkraft 0,063 kN 0,101 kN
max. Druckkraft 0,064 kN 0,096 kN
max. Verformung 0,8 mm 1,8 mm
3 Personen
max. Zugkraft 0,709 kN 0,901 kN
max. Druckkraft 1,020 kN 1,441 kN
max. Verformung 3,2 mm 4,1 mm

Verbinder

Skizze eines Verbinders

Um den Aufbau zu erleichtern sollen die Rohre einzeln mit je 2 Schrauben pro Ende an sternförmige Verbinder angeschraubt werden. Diese können aus zB 5mm Aluminium auf der CNC-Fräse zugefräst und anschließend in Form gebogen werden.

Benötigt werden folgende Verbinder:

  • 65 Stk. 6-fach
  • 6 Stk. 5-fach
  • 20 Stk. 4-fach (am unteren Rand)

Datei:Verbinder-Model.pdf

Material

Aluminium vs. Stahl, von der Mailingliste:
Normaler Baustahl hat bei gleicher Abmessung das 3-fache gewicht von Alu und keine bis ca. 2x höhere Festigkeit, abhängig von der Alu-Qualität.
Er rostet wie Sau, aber er biegt sich weniger, was zu mehr Last verleitet.
Alu kostet pro kg etwa das 4-fache von Stahl, daher ist es bei gleicher Abmessung etwa 30% teurer.

  • Könnte bitte irgendjemand die beiden obigen Sätze in ein verständlicheres Deutsch übersetzen? Ich ahne nur, was der Schreiber gemeint haben könnte. Hobbes (Diskussion) 21:59, 8. Mär. 2018 (CET)

(Groß)Händler für Aluminium im Großraum Wien:

Händler/Hersteller für Planen und Stoffe:

Planungstreffen

2018-03-08

  • Anfrage für die 4V 1/2 Variante in 40x2mm Alu geht an verschiedene Händler.
  • Planen: 1,5 oder 3m Stoffbreite ist ideal Aufgrund der Rohrlängen, folgende Mengen wären notwendig:
50m x 3m
150m x 1,5m
ripper hat Materialmuster von verschiedenen Herstellern, nimmt die mit.
  • Eisbaer macht Zeichnungen von den Konnektoren


Anmerkungen

Rohrlängen

  • Da die meisten Händler Rohrlängen von 3 bzw. 6 m anbieten, würde ich empfehlen, die Längen in etwa soweit anzupassen, daß pro Langrohr möglichst viele Abschnitte entstehen mit möglichst minimalen Restverschnitt.

Hobbes (Diskussion) 21:59, 8. Mär. 2018 (CET)


Belastungsberechnung

  • Statt der Zugfestigkeit, würde ich die Streckgrenze bzw. R verwenden, da wir hier ja auch einen Sicherheitsfaktor einplanen sollten (Bei Bespannung und Montage von schwereren Sachen im Freien, dann kommen noch Winddrücke, dynamische/statische Belastungen, etc. dazu). Die Annahme von m= 100 kg erscheint mir daher für die Berechnung als zu gering.
  • EN AW-6060 T6 besitzt ein R und ein R. Daraus folgt, daß in der oberen farbigen Tabelle weitere zwei grüne Felder wegfallen würden und nur noch der Wert übrigbleiben würde.
  • Obige Berechnung wurde unter der Annahme getroffen, daß die Kraft mittig auf der Rohrlänge angreift. Greift die Kraft jedoch extrem nahe bei einem Knotenpunkt an, ist zu überlegen, wie dieser Knoten auszuführen ist (Montagepunkt direkt am Rohr z.b: duchgesteckte Schraube), damit es nicht zu einem Ausleiern am Rohrende kommt.
  • Diverse Statikberechnungen auf dieser Seite auch ein wenig beachten [6]

Hobbes (Diskussion) 21:59, 8. Mär. 2018 (CET)


Ich find das ja auch cool

doch bei der angedachten Belastungsdimensionierung von geräumigen 9m ist halt auch darauf zu achten, dass das beträchtliche Gewicht von Stangen, Schrauben, Planen erstmal verbracht werden muss. Im Freien will man eine Bodenverankerung, die weiteres Gewicht bedeutet (ggf. auch Boden) und zB bei einer MFVIE ist ungeklärt ob uns soviel Platz zur Verfügung steht und ob die das dem Boden dort antun wollen bzw was dazwischengelegt werden muss. Für den Aufbau sind statt schlichten Leitern schon eher fahrbare Arbeitsplattformen angesagt (oder gleich eine Arbeitsbühne wie beim 10m Leih-Dome).

    wir rechnen mit einem Gewicht von 230 kg für die Alu Rohre und 50-100 Kg für die Plane. eine Bodenverankerung ist nicht erforderlich. einzelne Streben wiegen nur ca.1Kg, und man kann auf
    bestehenden teilen kann man klettern. Eisbaer


€2k als Budget ist toll aber in der Größe/Stabilität wirds dann schnell wieder eng.

Macht sicher ein cooles LeiwandVille Hackzelt, bei der MF wär es programmatischer Standbau aber für eine typische Stadtflucht mit effektiv eher 3 statt 4 Tagen ist es schon wieder recht viel Aufwand. Es dann gleich etwas länger rumstehen zu lassen würde bedeuten es ist dann auch unbeaufsichtigt, Passanten, Haftung bla. Lagerung im Container könnte man mit Kurt vllt arrangieren.

    Lagerung sollte im Keller ohne Probleme Möglich sein, Platzbedarf ca. eine Europalette. Eisbaer
     

PS: Umgedreht auch für die MetaFunker als dish interessant: für EME and beyond :) --pk (Diskussion) 18:59, 14. Mär. 2018 (CET)