Constructieprincipes voor het vergroten van stijfheid

1
les 9

Constructieprincipes voor het vergroten van
stijfheid
2
Hoogkantig belaste balken zijn stijver

• Materiaalverbruik gelijk, maar...
• ...de paarse zakt 64 keer zoveel als de blauwe!

3
Gebruik van ribben, omgezette kanten, e.d.
Omzetten van een stukje rand vergroot het
traagheidsmoment enorm.
4
Geribbelde plaat, golfplaat, kanaalplaat
5
Met golven verstijfd plaatwerk
6
Pas het verloop van het traagheidsmoment aan aan
het verloop van de M-lijn
M
7
Gebruik van ribben, omgezette kanten, e.d.
Nog hogere stijfheid door driehoekige opstaande
randen.
8
Niet-prismatische balken zijn zelden
kant-en-klaar te koop
Wel gemakkelijk bij gezette plaat hoeklijnen U-pro
fielen
extrusie geen variërende I mogelijk.
M
9
Opgelegde balk
Bij een opgelegde balk die belast wordt onder
zijn eigen gewicht verloopt de M-lijn
parabolisch. Waar kan op het traagheidsmoment
bespaard worden? Hoe kun je de vorm van het balk
optimaliseren?
M
10
Voorbeeld momentlijnen buggy
F
Goed Platte aluminium buis hoogkantig
belast Minder goed Prismatisch extrusieprofiel
11
Grotere diameter, kleinere wanddikte
Gelijk traagheidsmoment (en dus
zakking), afnemende massa.
sportfiets 1965
sportfiets 2008
12
Lichtere materialen in het voordeel bij buiging
Aluminium weegt een derde van staal per
volume-eenheid, dus A van de doorsnede mag 3x zo
groot zijn bij gelijk gewicht per meter!
A X 3, m gelijk!
I X 6,8!
staal
aluminium

• even zwaar
• traagheidsmoment 6,8 maal zo groot
• stijfheid

13
Vermijd buiging!(waar mogelijk)
Constructies waar alleen trek en druk in werkt
maken vaak optimaal gebruik van het materiaal en
zijn daardoor zeer stijf. Men noemt dit
tensegrity-constructies. (Woord uitgevonden door
de amerikaanse architect-ontwerper R. Buckminster
Fuller)
alleen buiging
goed
buiging trek/druk
beter
alleen trek/druk
best!
14
Tensegrity-structuren torens en koepels
15
Tensegrity versus buiging
Rijdend vakwerkje bestaande uit scharnierende
staven. De meeste worden alleen op trek en druk
belast.
Hier fungeert elke ovale buis als een balk die op
buiging wordt belast.
16
Voorbeeld derdejaarsproject

• Verhoging van het traagheidsmoment I met ribben
  (T-profielen)
• Rib verloopt in hoogte overeenkomstig de M-lijn.

F
17
Neem de kortste weg van krachtpunt naar vaste
wereld!
F
F