Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Ketten-Zugkraftberechnung


von Paul M. (paul_m531)


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Hallo,
ich bin schon etwas eingerostet u. bräuchte deshalb etwas Starthilfe.
An einem Kranhaken soll eine Betonplatte (5x2mtr, 200 Kg).
http://i.imgur.com/ZqhYfvN.jpg angehoben werden. Dazu sind an den 
äußeren Ecken der Platte Ösen angebracht. An den Kranhaken, der sich 
mittig über der Platte befindet, werden dann 4 Ketten eingehängt, die 
wiederum in die 4 Ösen eingehängt werden. Der Kranhaken befindet sich 5 
mtr über der Platte. Im Anhang mein Denkansatz. Was meint Ihr dazu?

gruß paul

von Karl (Gast)


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Bei einer Zugelassenen Kette Steht die Tragfähigkeit für 45° und 60° 
Neigung gegen dir Vertikale mit drauf. Bei 45° beträgt die max. 
Vertikalkraft etwa 70 % (sin 45°). Bei denen 30° (nicht geprüft!) ist es 
sind es 87 %.

WICHTIG: Bei steifen Bauteilen, dürfen nur 2 Ketten als tragend 
angenommen werden!

Sofern deine Betonplatte dicker als 1 cm ist, wird sie auch mehr als 200 
kG wiegen, bei den Abmessungen von 5*2 m!

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Die Berechnung ist fast richtig :)

Du hast mit c = 5 m / 2 gerechnet. In Wirklichkeit ist c aber die halbe
Diagonale der Betonplatte, also größer als 2,5 m.

Der Umweg über die Winkelfunktionen ist zwar nicht falsch, aber unnötig.
Einfacher geht es mit der Beziehung Fz / Fg = a / b.

von Max M. (jens2001)


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K.A. warum du da erst umständlich mit sin/cos den Winkel ausrechnest.
Außer dem Pythagoras brauchst du nichts.
Das Verhältnis der Kräfte ist gleich dem Verhältnis der Seitenlängen.

2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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@Karl:

Ja, da spricht der Praktiker, aber du hast natürlich völlig recht.

Die Rechenaufgabe scheint auch eher einem Schulbuch zu entstammen.
Schule und Praxis ..., naja ;-)

Um alle vier Ketten gleich stark zu belasten, könnte man zwei davon, die
an benachbarten Ecken der Platte befestigt sind, miteinander verbinden
und über eine am Kranhaken angebrachte Rolle führen. Damit gleichen
sich die vier Kräfte aus, auch wenn die Ketten nicht exakt gleich lang
sind.

von Paul M. (paul_m531)


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Max M. schrieb:
> K.A. warum du da erst umständlich mit sin/cos den Winkel ausrechnest.
> Außer dem Pythagoras brauchst du nichts.
> Das Verhältnis der Kräfte ist gleich dem Verhältnis der Seitenlängen.
>
> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9
Hallo Max, blöde Frage: was bedeutet ^ ?

von Paul M. (paul_m531)


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Karl schrieb:
> Bei einer Zugelassenen Kette Steht die Tragfähigkeit für 45° und 60°
> Neigung gegen dir Vertikale mit drauf. Bei 45° beträgt die max.
> Vertikalkraft etwa 70 % (sin 45°). Bei denen 30° (nicht geprüft!) ist es
> sind es 87 %.
jetzt bin ich genau so schlau wie vorher. Kannst Du nicht Anhand von 
meinem Beispiel konkreter werden?
>
> WICHTIG: Bei steifen Bauteilen, dürfen nur 2 Ketten als tragend
> angenommen werden!
wie soll das gehen: http://i.imgur.com/onzYhqy.jpg
mit Schlingen darfst du da sicherheitstechnisch nicht arbeiten
>
> Sofern deine Betonplatte dicker als 1 cm ist, wird sie auch mehr als 200
> kG wiegen, bei den Abmessungen von 5*2 m!
ja, klar. Ist doch bloß als Verständnisbeipspiel für mich gedacht

: Bearbeitet durch User
von Paul M. (paul_m531)


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Yalu X. schrieb:
> Die Berechnung ist fast richtig :)
>
> Du hast mit c = 5 m / 2 gerechnet. In Wirklichkeit ist c aber die halbe
> Diagonale der Betonplatte, also größer als 2,5 m.
upps, richtig!

von Max M. (jens2001)


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Paul M. schrieb:
> was bedeutet ^

Schreibweise für "hoch".

5^2 = 5hoch2 = 5 zum Quadrat = 25

Ebend Pythagoras (falls dir das was sagt)

In diesem Fall der 3D-Pythagoras.

d = wurzel(a^2+b^2+c^2)

: Bearbeitet durch User
von never ever (Gast)


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von Daniel F. (df311)


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Karl schrieb:
> WICHTIG: Bei steifen Bauteilen, dürfen nur 2 Ketten als tragend
> angenommen werden!

da die Rechnung im Großen und Ganzen eh passt, kann man die 
Einschränkung recht einfach in die Rechnung einfließen lassen ;-)
damit hat man dann einen Maximalwert, auf den sowieso noch eine 
Sicherheit aufgeschlagen werden muss.

Eine geringere Last als das zulässige Maximum interessiert die Kette 
eher wenig ;-)

von Ichbin (Gast)


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Paul M. schrieb:
> Max M. schrieb:
>> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9
> Hallo Max, blöde Frage: was bedeutet ^ ?
Das Zeichen steht für Potenzieren. Im Fall der Rechnung : 2,5 hoch 2...

ichbin

von Paul M. (paul_m531)


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Yalu X. schrieb:
> Der Umweg über die Winkelfunktionen ist zwar nicht falsch, aber unnötig.
> Einfacher geht es mit der Beziehung Fz / Fg = a / b.
die Diagonale des gesamten Rechtecks beträgt Wurzel aus 29 = 5,38 (C 
ges)->
c= 5,38:2 = 2,69->b^2 = 25 + 29 = 54-> b= Wurzel aus 54 = 7,35
Fz = Fg (a / b)= 500 x (7,35 / 5) = 500 x 1,47 = 735N ????

: Bearbeitet durch User
von Max M. (jens2001)


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Paul M. schrieb:
> c= 5,38:2 = 2,69->b^2 = 25 + 29 = 54-> b= Wurzel aus 54 = 7,35

HÄÄÄÄÄ?????
Was soll das sein?
Du verscheisserst uns doch!

Max M. schrieb:
> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9

von Karl (Gast)


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Also, um es mathematisch korrekt zu machen braucht man nur den COS der 
Winkels beta. Dafür brauchen wir die Länge der halben Diagonale (c), (b) 
ist mit 5 m gegeben.

c = 0,5 * (5² + 2²)^0,5 = 2,69 m

TAN(beta) =  c/b = 0,5385 -> beta = 28,3°

COS(beta) = 0,8805

Nehmen wir an die Kraft verteilt sich auf alle 4 Ketten gleichmäßig so 
gilt F_vertikal = 0,5 kN. Aus dem Krafteck ergibt sich:

F_Kette = F_vertikal/COS(beta) =  0,5679 kN.

Max M. schrieb:
> Außer dem Pythagoras brauchst du nichts.

Es geht auch ohne Pythagoras mit einem Geodreieck. So hat man es früher 
gemacht.

von Max M. (jens2001)


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Karl schrieb:
> c = 0,5 * (5² + 2²)^0,5 = 2,69 m
>
> TAN(beta) =  c/b = 0,5385 -> beta = 28,3°
>
> COS(beta) = 0,8805
>
> Nehmen wir an die Kraft verteilt sich auf alle 4 Ketten gleichmäßig so
> gilt F_vertikal = 0,5 kN. Aus dem Krafteck ergibt sich:
>
> F_Kette = F_vertikal/COS(beta) =  0,5679 kN.

Max M. schrieb:
> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9

Warum einfach wenn's auch kompliziert geht

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Paul M. schrieb:
> c= 5,38:2 = 2,69->b^2 = 25 + 29 = 54-> b= Wurzel aus 54 = 7,35

                    a^2 = 25 + 29/4 = 32,25  =>         a = 5,679

> Fz = Fg (a / b)= 500 x (7,35 / 5) = 500 x 1,47 = 735N ????

                   500 N x (5,679 / 5)           = 567,9 N

von Karl (Gast)


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Max M. schrieb:
>> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9
>
> Warum einfach wenn's auch kompliziert geht

Nachvollziehbarkeit und Prüfbarkeit.

Wo die 1^2 in der Klammer herkommt erschließt sich mir nicht so genau 
(hab aber auch nicht drüber nachgedacht).

von Max M. (jens2001)


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Karl schrieb:
> Wo die 1^2 in der Klammer herkommt erschließt sich mir nicht so genau

Wie man die Raumdiagonale in einem Quader berechnet fällt für mich unter 
"Basics"!

Und dazu braucht man definitief KEINE WINKELFUNKTIONEN sondern ausser 
den Grundrechenarten nur das Wurzelziehen.
Und das Wurzelziehen würde ich zur Not noch ohne Taschenrechner auf 
einem Zettel hin kriegen.

: Bearbeitet durch User
von Karl (Gast)


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Max M. schrieb:
> Und dazu braucht man definitief KEINE WINKELFUNKTIONEN

Niemand hat behauptet, dass man die braucht. Wer sie aber beherrscht ist 
schneller (ich habe in meinem Leben sicher ein paar mehr Kraftecke 
berechnet, als du und weiß wovon ich spreche).

von Max M. (jens2001)


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Karl schrieb:
> ich habe in meinem Leben sicher ein paar mehr Kraftecke
> berechnet, als du und weiß wovon ich spreche

Karl schrieb:
> Wo die 1^2 in der Klammer herkommt erschließt sich mir nicht so genau

Passt irgendwie nicht zusammen!

von Karl (Gast)


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Karl schrieb:
> (hab aber auch nicht drüber nachgedacht).

von paul_m531 (Gast)


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Karl schrieb:
> Max M. schrieb:
>>> 2000/4 * wurzel(2,5^2+1^2+5^2)/5 = 567,9
>>
>> Warum einfach wenn's auch kompliziert geht
>
> Nachvollziehbarkeit und Prüfbarkeit.
>
> Wo die 1^2 in der Klammer herkommt erschließt sich mir nicht so genau
> (hab aber auch nicht drüber nachgedacht).
1^2->zur Berchnung der halben Diagonale (Draufsicht)= Hälfte von 2mtr 
(5x2mtr Grundfläche)

von paul_m531 (Gast)


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Max M. schrieb:
> Karl schrieb:
>> Nehmen wir an die Kraft verteilt sich auf alle 4 Ketten gleichmäßig so
>> gilt F_vertikal = 0,5 kN.
Hallo Karl,
ich hab gerade versucht, meine Bildungslücke in Bezug auf Vertikalkraft 
zu schließen. Ist mir aber nicht gelungen. Wie kommst Du auf 0,5? bzw. 
ein Link o.ä. als Denkanstoß reicht

gruß paul

von Paul M. (paul_m531)


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paul_m531 schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Karl schrieb:
>>> Nehmen wir an die Kraft verteilt sich auf alle 4 Ketten gleichmäßig so
>>> gilt F_vertikal = 0,5 kN.
> Hallo Karl,
> ich hab gerade versucht, meine Bildungslücke in Bezug auf Vertikalkraft
> zu schließen. Ist mir aber nicht gelungen. Wie kommst Du auf 0,5? bzw.
> ein Link o.ä. als Denkanstoß reicht
>
> gruß paul

ach ja, jetzt: 2000N : 4 = 0,5 kN

von Paul M. (paul_m531)


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also wenn ich das jetzt nochmal zusammen fasse:
Das Ergebnis:
Zugkraft pro Kette (FZ)= Gewichstkraft (GK 500N) x Quotient aus
Gerade a (Kettenlänge) / Gerade b (senkrechte Höhe zum Kranhaken)=
500 N x (5,679 / 5)           = 567,9 N
ist das so korrekt zusammengefasst? Falls ja, bedanke ich mich an der 
Stelle bei allen Beteiligten u. hoffe, das ich auch in Zukunft nochmal 
vorbei schauen darf!

schönen Sonntag wünscht paul

von Josef (Gast)


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Paul M. schrieb:
>> WICHTIG: Bei steifen Bauteilen, dürfen nur 2 Ketten als tragend
>> angenommen werden!
> wie soll das gehen: http://i.imgur.com/onzYhqy.jpg
> mit Schlingen darfst du da sicherheitstechnisch nicht arbeiten

Falls das fuer die Praxis ist, wuerde ich das schon beruecksichtigen.

Ist wie bei einem Stuhl mit vier Beinen. Der steht in der Praxis auch
mehr auf drei Beinen und beim Wackeln auch mal nur auf zwei.

von Joachim B. (jar)


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Paul M. schrieb:
> An einem Kranhaken soll eine Betonplatte (5x2mtr, 200 Kg).

wie dünn soll denn diese Platte sein?
pro dm³(l) wiegt doch Beton 2,5kg

bei 200kg wären das gerade mal 80dm³ und bei 20x50=1000dm² -> 80/1000= 
8mm?
habe ich mich so verrechnet?

Ich weiss das ich als Student einen Abriss gemacht hatte, die 
Betonplatte war nur etwas größer 2x2m und als wir diese mit Stahltrossen 
vom Gebäude wegzogen wo mein Escord zu schwach war (wir holten uns einen 
Truck mit 2 getriebenen Hinterachsen) jedenfalls als die Platte auf dem 
Rasen landete war der Truck nicht mehr in der Lage die Stahltrossen 
unter der Platte vorzuziehen, die Stahltrossen rosteten schön vor sich 
hin (zur Freude der Besitzer) bis wir die Platte mit dem Kangohammer 
zerkleinerten.

Also eine 8mm Platte würde keine Last darstellen weil sie eim Anheben 
schon durchbricht, also Fangfrage?

: Bearbeitet durch User
von Paul M. (paul_m531)


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ach das ist so gemeint?: die Kettenzugkraft muß so hoch ausgelegt sein, 
dass Fg durch 2 Ketten gehalten werden kann, richtig? Und dann kommen ja 
noch die 30% Sicherheitszuschlag oben drauf, richtig?

von Paul M. (paul_m531)


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Joachim B. schrieb:
> Paul M. schrieb:
>> An einem Kranhaken soll eine Betonplatte (5x2mtr, 200 Kg).
>
> wie dünn soll denn diese Platte sein?
> pro dm³(l) wiegt doch Beton 2,5kg
das ist doch nur fiktiv, Joachim. Es geht nicht um die Dichte von Beton, 
sondern um die Zugkraftberechnung :)

von Joachim B. (jar)


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Paul M. schrieb:
> das ist doch nur fiktiv, Joachim. Es geht nicht um die Dichte von Beton,
> sondern um die Zugkraftberechnung :)

fiktiv mag ich nur selten (ist das etwa eine Sauerei?)

BTW. Wer macht solche blöden Beispiele die einem irgendwann auf die 
Füsse fallen? (Beton AUA)

von Karl (Gast)


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Paul M. schrieb:
> Zugkraft pro Kette (FZ)= Gewichstkraft (GK 500N) x Quotient aus
> Gerade a (Kettenlänge) / Gerade b (senkrechte Höhe zum Kranhaken)=
> 500 N x (5,679 / 5)           = 567,9 N

Hast du soweit richtig verstanden

 Kettenkraft            Kettenlänge
------------- = -----------------------------
Vertikalkraft   vertikale Höhe zum Kranhaken

Paul M. schrieb:
>> WICHTIG: Bei steifen Bauteilen, dürfen nur 2 Ketten als tragend
>> angenommen werden!
> wie soll das gehen: http://i.imgur.com/onzYhqy.jpg
> mit Schlingen darfst du da sicherheitstechnisch nicht arbeiten

Das was da auf dem Bild zu sehen ist bricht alle Regeln des sicheren 
Anschlagens! Die Haken passen überhaupt nicht zu den Ösen.
Entweder man muss die 4 Ösen entsprechend den Haken ausführen und dann 
mit 4 Haken anhängen oder man muss Schlingen verwenden (aber nur mit 
Kantenschutz). Der Hinweis mit den 2 Ketten bezieht sich nur auf die 
Tragfähigkeit. Anschlagen muss man so ein Bauteil mit mindestens 3 oder 
4 Ketten.

von Max M. (jens2001)


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Ohne Taschenrechner , ohne Rechenschieber.
OHNE WINKELFUNKTIONEN!

von Werner M. (Gast)


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Karl schrieb:
> Der Hinweis mit den 2 Ketten bezieht sich nur auf die Tragfähigkeit.
> Anschlagen muss man so ein Bauteil mit mindestens 3 oder 4 Ketten.

Lies mal genau. Der Vorschlag war, von den vier Ketten, zwei zu einer 
durchlaufenden zu verbinden, so dass man am Ende drei hat. Was willst du 
uns also neues mitteilen?

Und dass vier Ketten mangels Ausgleichsmöglichkeit eben nicht zu 
gleichmäßiger Lastverteilung führen, wurde schon angemerkt.

Yalu X. schrieb:
> Um alle vier Ketten gleich stark zu belasten, könnte man zwei davon, die
> an benachbarten Ecken der Platte befestigt sind, miteinander verbinden ...

von Paul M. (paul_m531)


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Max M. schrieb:
> Ohne Taschenrechner , ohne Rechenschieber.
> OHNE WINKELFUNKTIONEN!
2.Zeile: was ist 10 hoch 2?

von Reinhard S. (rezz)


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Karl schrieb:
> Das was da auf dem Bild zu sehen ist bricht alle Regeln des sicheren
> Anschlagens!

Ja, ich seh da keinen Sprengstoff.

von Paul M. (paul_m531)


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Paul M. schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Ohne Taschenrechner , ohne Rechenschieber.
>> OHNE WINKELFUNKTIONEN!
> 2.Zeile: was ist 10 hoch 2?
bezieht sich 10 hoch 2 die Grundfläche der Betonplatte?

: Bearbeitet durch User
von Max M. (jens2001)


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Paul M. schrieb:
> was ist 10 hoch 2?

Das ist eine Optimierung der Aufgabe fürs Kopfrechnen!

Statt die Länge und die Breite der Platte durch 2 zu teilen habe ich 
einfach die Höhe des Hakens (5) verdoppelt.

An den Längenverhältnissen (und nur darauf kommt es an) ändert sich 
dadurch nichts.

Vorteil:
1. unter der Wurzel habe ich eine ganze Zahl ohne Kommastellen.
2. Ich muss später nur durch 10 teilen statt durch 5.

von Paul M. (paul_m531)


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Max M. schrieb:
> Statt die Länge und die Breite der Platte durch 2 zu teilen habe ich
> einfach die Höhe des Hakens (5) verdoppelt.
jetzt steh ich etwas auf dem Schlauch: in der ersten Teilaufgabe geht es 
um die Ermittlung der halben Diagonale der Grundfläche, die dann in der 
zweiten Teilaufgabe zur Hypothenuse wird. Da wird überhaupt noch nicht 
mit der Höhe gerechnet. Es wird mit den Maßen der Grundfläche 
(Draufsicht) gerechnet. Oder sehe ich das falsch?

von Karl (Gast)


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Paul M. schrieb:
> Oder sehe ich das falsch?

Nein, Max rechnet direkt die Diagonale eines Quaders (3D) der auf einem 
Viertel der Grundfläche steht und bis zum Haken reicht (Ich hoffe du 
verstehst, was ich meine).

von Karl (Gast)


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Reinhard S. schrieb:
> Ja, ich seh da keinen Sprengstoff.

Tja, der moderne Anschläger muss sich halt nach den Regeln der 
Berufsgenossenschaft richten.

http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/bgi556.pdf

von Max M. (jens2001)


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Paul M. schrieb:
> in der ersten Teilaufgabe geht es
> um die Ermittlung der halben Diagonale der Grundfläche

Nein!
Es geht darum das VERHÄLTNIS von Hakenhöhe zu Kettenlänge zu bestimmen.
Und das erschlägst du mit:

wurzel((Länge/2)^2+(Breite/2)^2+(Höhe^2))/Höhe

oder in Zahlen

wurzel((5/2)^2+(2/2)^2+5^2)/5 = 1,13579

oder mit 2 erweitert

wurzel(Länge^2+Breite^2+(Höhe*2)^2)/(Höhe*2)

oder in Zahlen

Wurzel(5^2+2^2+10^2)/10 = 1,13579

Dann musst du nur noch

500N * 1,13579 = 567,9N

rechnen.

von Paul M. (paul_m531)


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alles klar, Danke!

von Der Andere (Gast)


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Werner M. schrieb:
> Lies mal genau. Der Vorschlag war, von den vier Ketten, zwei zu einer
> durchlaufenden zu verbinden, so dass man am Ende drei hat. Was willst du
> uns also neues mitteilen?

Blöder Vorschlag, denn zu kaufen gibt es sowas:
http://www.carlstahl-hebetechnik.de/fileadmin/files/bk/csd/index.html?startpage=228

Und das ist zugelassen und es steht alles wesentliche dabei.

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