Vakwerken Concept raport Project :

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Vakwerken Concept raport Project :"

Nathan de Wilde
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Vakwerken Concept raport groep 9 Project : WP2.2: stukproductie Jasper Hijmans Jesse Groenen Remco Heimeriks Niels Groeneveld Tommy Groen Robert-Jan joosten Project begonnen op:

2 Inhoud Inhoud... 2 Inleiding... 3 Concept Concept Concept Concept Concept Concept Conclusie I Concept Concept Concept Concept Concept Concept II

3 Inleiding De studenten van werktuigbouwkunde propedeuse jaar 1 moeten door middel van samenwerking met alle andere projectgroepen één draagplateau maken. Wij zijn groep 9 en ons deel van het draagplateau bevindt zich in het midden. In dit rapport Tussenrapport 1 staan verschillende concepten beschreven die door verschillende projectleden zijn gemaakt. Daarnaast worden ook de berekeningen weergeven en afbeelding van de concepten. Vanuit deze concepten wordt uiteindelijk één concept gekozen waarop we gaan voort werken. 3

Concept 1 Tijdens het bedenken en creëren van mijn concept heb ik nagedacht over hoe ik een zo sterk mogelijk en ligt mogelijk ontwerp kon maken en toch nog binnen de criteria viel.

Mijn concept is opgebouwd uit twee L balkjes van 700x30x30mm (nummer 8&9), op deze balkjes worden drie dwarsbalkjes (nummer 1,4&7) gemonteerd onder een hoek van 90 graden.

4 Concept 1 Tijdens het bedenken en creëren van mijn concept heb ik nagedacht over hoe ik een zo sterk mogelijk en ligt mogelijk ontwerp kon maken en toch nog binnen de criteria viel. Ook heb ik rekening gehouden met de moeilijkheidsgraad voor het bouwen van het concept. Mijn concept is opgebouwd uit twee L balkjes van 700x30x30mm (nummer 8&9), op deze balkjes worden drie dwarsbalkjes (nummer 1,4&7) gemonteerd onder een hoek van 90 graden. Op deze manier worden er 2 grote rechthoeken gecreëerd. In deze rechthoeken komen twee diagonale balken per rechthoek (nummer 2,3,5&6), deze zorgen voor de stabiliteit van de rest van het vakwerk en vangen de meeste krachten op. De L Balken worden gemaakt van aluminium, de dwarsbalkjes en de diagonale balkjes worden allemaal van staal geproduceerd. Materiaal Calculatie Concept 2 Waardes zijn in mm. staaf Aantal Type materiaal Waarden zijn in mm^2 Dikte Breedte Lengte Oppervlakte Totaal opp al a 1 Al 1 9, ,6 3204,6 b 1 Al 1 9, ,6 3204,6 Totaal opp staal c 1 Staal 1 3, ,84 627,84 d 1 Al 1 9, ,6 3204,6 e 1 Al 1 9, ,6 3204,6 f 1 Staal 1 3, ,84 627,84 g 1 Staal 1 22, ,3 893, ,138 h 1 Staal 1 12, ,3 893, ,138 i 1 Staal 1 12, ,3 893, ,138 j 1 Staal 1 22, ,3 893, ,138 k 1 Al

Concept 2 De vormgeving van dit concept is afgeleid van een snelweg borden ophanging. Deze zijn er licht en sterk.

De zes hoek bied dat de krachten in het materiaal aan de boven kant groter zijn dan aan de onderkant. De zijkanten zijn dicht voor makkelijke bevestigingen aan de buren.

Daarom wordt er een alternatief concept geleverd wat alleen uit primaire vakwerken bestaat. Dit concept zal nog meer lijken op de borden ophanging over een snelweg.

5 Concept 2 De vormgeving van dit concept is afgeleid van een snelweg borden ophanging. Deze zijn er licht en sterk. Dit concept gebruikt minimale materialen door de kruisen verstevigen het concept door alle krachten van boven af te verdelen door de hele module. De zes hoek bied dat de krachten in het materiaal aan de boven kant groter zijn dan aan de onderkant. De zijkanten zijn dicht voor makkelijke bevestigingen aan de buren. Dit concept is als beste uit de keuzematrix gekomen echter is er een bepaald knop punt nog niet voor ons uit te rekenen. Daarom wordt er een alternatief concept geleverd wat alleen uit primaire vakwerken bestaat. Dit concept zal nog meer lijken op de borden ophanging over een snelweg. Volledige driehoekig met tussen het drie hoekige raamwerk staven om de krachten te geleiden. Materiaal Calculatie Concept 2 Waardes zijn in mm. Waarden zijn in mm^2 Part Aantal Dikte Breedte Lengte Oppervlakt Totaal P P P P P P P P P P P

Concept 3 Voor dit concept is gekozen om twee trapezium vormige onderdelen erin toe te voegen. Wat zorgt voor een goeie versteviging van het concept.

6 Concept 3 Voor dit concept is gekozen om twee trapezium vormige onderdelen erin toe te voegen. Wat zorgt voor een goeie versteviging van het concept. Het twee grijze delen zijn gemaakt van staal en 20 cm breed. Het rode gedeelte is gemaakt van aluminium wat ook 20 cm breed is. Doordat de stalen trapezium onderdelen van buiten naar binnen werken kan deze hoge krachten opvangen en zo onderverdelen over het concept. Jammer genoeg telt dit concept niet mee als vakwerk wat een vaste eis is van het project, hierdoor blijft dit idee bij een concept en kan het dus niet gekozen worden als ontwerp. Het concept werd 4 e in de keuze matrix met 72,49% Materiaal verbruik: Stalen trapeziums hebben een totale oppervlak van 200x950=190000mm² Aluminium bovenplaat heeft een totale oppervlak van 200x800=160000mm² Aluminium tussenplaat heeft een totale oppervlak van 200x700=140000mm² 6

Concept 4 Dit concept heeft aan de twee zijkanten oneven kruisen, dit is

De onderkant is gewoon een vlakke plaat die alles goed bij elkaar houd.

7 Concept 4 Dit concept heeft aan de twee zijkanten oneven kruisen, dit is om de kracht naar de bovenkant te verdelen. De onderkant is gewoon een vlakke plaat die alles goed bij elkaar houd. Het boven kruis zorgt dat als er druk op de boven kant gezet wordt dat de module niet gaat vervormen. De zij vlaktes zijn om makkelijk aan de andere modules te bevestigen. Het naam plaatje kan makkelijk op een de boven kant op de kruisen geplaatst worden. 7

Concept 5 Inleiding: Het eerste ontwerp wat ik maakte bestond uit een zeer ingewikkelde constructie, welke wel erg stevig oogde en ook qua materiaal mooi uitkwam, maar niet voldeed

Het materiaal bestaat volledig uit staal-37, op de bovenste plaat en diagonalen op de voor/achterzijde na welke uit aluminium bestaan.

8 Concept 5 Inleiding: Het eerste ontwerp wat ik maakte bestond uit een zeer ingewikkelde constructie, welke wel erg stevig oogde en ook qua materiaal mooi uitkwam, maar niet voldeed als vakwerk en niet te bereken viel. Het tweede ontwerp is veel eenvoudiger, en bestaat uit L-lijsten en kruizen zonder midden verbinding. Het materiaal bestaat volledig uit staal-37, op de bovenste plaat en diagonalen op de voor/achterzijde na welke uit aluminium bestaan. De bovenste en onderste plaat zijn massief 700x20x1mm, waarnaast ook nog uitstekende delen van 20mm zijn, welke de hoek om gebogen worden zodat andere onderdelen hieraan bevestigt kunnen worden. de breedte van deze onderdelen is 20mm, zodat er een M10 bout ingedraaid kan worden in combinatie met carrosserieringen met een diameter van 20mm, voor extra stevigheid. Gebruikt: -240x740x1mm (onderplaat) -4 keer 40x200x1mm (L-hoeken) -4 keer 20xwortel 80x1mm (zijdiagonalen) over: = mm^2 Aluminium Beschikbaar: 1000x500x1mm Gebruikt: -240x720x1mm (bovenplaat) -4x 20xwortel 53x1mm (voor- en achterdiagonalen) 8

Concept 6 Ik heb een stelling ontworpen waar bij er gebruik word gemaakt van drie zijspanen. Daar heb ik 2 reden voor.

En als er 1 frame gaat bezwijken zal dat minder grote gevolgen hebben dan als je maar gebruik maakt van 2 frames, ( omdat we

Er kijkt op het eerste gezicht 1 groot nadeel te zijn met dit ontwerp, en dat is dat je meer materiaal moet gebruiken om de

9 Concept 6 Ik heb een stelling ontworpen waar bij er gebruik word gemaakt van drie zijspanen. Daar heb ik 2 reden voor. Ten eerste je verdeeld de belasting over een groter oppervlakte dus hoeft elk frame minder kracht te dragen. En als er 1 frame gaat bezwijken zal dat minder grote gevolgen hebben dan als je maar gebruik maakt van 2 frames, ( omdat we namelijk in elke frame een veiligheid factoor hebben verwerk). Er kijkt op het eerste gezicht 1 groot nadeel te zijn met dit ontwerp, en dat is dat je meer materiaal moet gebruiken om de je 1 frame extra gebruikt. Maar omdat je minder kracht op een frame krijgt kunnen de balken ook weer dunner gemaakt worden en dunner staat weer gelijk aan lichter. Benodigd materiaal a staal2x500 en 2*300aluminium 9

10 Conclusie Na onderzoek naar welke constructie vorm het sterkst is zijn wij tot de conclusie gekomen dan een driehoeks vorm sterker is dan een vierkant in een vakwerk, na deze bevindingen hebben we uiteindelijk gekozen om voor concept 2 te gaan en dit gaan we verder uitwerken en uiteindelijk bouwen. 10

11 I Concept 1 11

12 12

13 13

14 14

15 Concept2 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 Concept3 Krachtenberekening: (Mxgxl)/h = (80x9,81x0,35)/0,2=1373,4N Stel Faf & Fcd hebben een drukkracht van 1000N Dan hebben Fae & Fce een kracht van: Faf-800=200N 200/sin 29=412,53N Fae & Fce= 412,53N Fef=Fed Fef=cos 29 x Fae Fef= cos 29 x 412,53 Fef & fed= 360,81 N Fab=fbc Fab=sin 61 x 412, ,4 Fab & fbc = 1734,2N A=0,25πd² σaluminium=300mpa σstaal=250mpa Faf & Fcd A=1000/250=4mm² d= =2,26mm Fae & fce (staal) A=412,53/250=1,65mm² d==1,45mm Fef & Fed A=360,81/250=1,44mm² d==1,35mm Fab & fbc A=1734,2/300=5,78mm² d==2,71mm Materiaal verbruik: Stalen trapeziums hebben een totale oppervlak van 200x950=190000mm² Aluminium bovenplaat heeft een totale oppervlak van 200x800=160000mm² Aluminium tussenplaat heeft een totale oppervlak van 200x700=140000mm² Beschikbaarheid: Stalen plaat: 500x1000=500000mm² Aluminium plaat: 500x1000=500000mm² Restant: Staal: =310000mm² Aluminium: ( )=200000mm² VLS 22

23 23

24 Concept4 24

25 25

26 26

27 27

28 Concept5 berekeningen: Sigma Aluminium: 200MPa Sigma Staal-37:250MPa Elasticiteitsmodus Aluminium: 70GPa Elasticiteitsmodus Staal-37: 200GPa Werkende kracht op de module: 160kg*9,81=1569,6N Verticale staven: 1569,6N/0,00002m^2= Pa van de beschikbare Pa Horizontale staven: 3139,2N/(0,001*0,7)m^2= Pa van de beschikbare Pa 10987,2N/(0,001*0,24)m^2= Pa van de beschikbare Pa Diagonale staven: 5713,43N/0,00002m^2= Pa van de beschikbare Pa 2220N/0,00002m^2= Pa van de beschikbare Pa Hoek- en lengteberekening: Kracht voor- 1569,6N/cos(74,05)=5713,43 Lengte voor- de wortel van 53 in cm. Kracht zijdiagonalen: 45 graden. Kracht zijdiagonalen: 1569,6N/cos(45)=2220N Materiaal: Staal-37 Beschikbaar: 1000x500x1mm Gebruikt: -240x740x1mm (onderplaat) -4 keer 40x200x1mm (L-hoeken) -4 keer 20xwortel 80x1mm (zijdiagonalen) over: = mm^2 Aluminium Beschikbaar: 1000x500x1mm Gebruikt: -240x720x1mm (bovenplaat) -4x 20xwortel 53x1mm (voor- en achterdiagonalen) 28

29 over: = mm^2 29

30 Concept6 30

31 31

32 32

33 II Keuze Matrix gezamelijk resultaat Eis Waardering Jasper Remco Tommy Jesse Robbert Niels Max Valt het concept binnen de afmetingen V V V V V V V V Vakwerk V V V V V V N V Is het concept te verbinden met de buren Is het concept makkelijk te realiseren Is het concept sterk genoeg Is het naamplaatje te bevestigen 1 17, , ,5 20, ,5 15,5 14 1, ,5 17,5 7, ,5 1 x x x x x x x Materiaal Gebruik 1, ,5 5 Vormgeving 1,525 15,5 14, Totaal 148,4 141,6 114,9 156,6 136, , ,958 78,52% 74,92% 60,79% 82,87% 72,49% 70,88% 100,00% 33

Vergelijkbare documenten

Vakwerken Eindrapport Project :

Vakwerken Eindrapport Project : Vakwerken Eindrapport groep 9 Project : WP2.2: stukproductie 12024457 - Jasper Hijmans 12079596 - Jesse Groenen 11029366 - Remco Heimeriks 12094951 - Niels Groeneveld 12099643 - Tommy Groen 12038210 -