Spørsmål:
Kan tykkelsen på en beskyttelsesstolpe utledes utelukkende fra energiprinsipper?
Stilez
2016-05-17 12:29:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tenk på en vanlig trapp med en rekkverksskinne støttet av en vegg i den ene enden og en stålstolpe med konstant profil i den andre enden. Bunnen av stolpen er innebygd stivt i stoffet i hvilken struktur trappene er en del av. Stolpen må ikke bøye seg over et bestemt (lite) beløp, deformeres permanent eller unnlate å støtte sikkerhetsskinnen, i tilfelle noen faller nede eller mot den, og den maksimale nedbøyningen av stolpen i tilfelle et fall er i uansett om det er lite i forhold til lengden (grov indikasjon: 0,5–4,0% eller si ~ 5–40 mm vs ~ 1000 mm).

Skinnen og stolpen, og eventuelle fester, er hver tykk nok og godt nok sikret, slik at de ikke vil skjære eller løsne seg av noen sannsynlig innvirkning på at en person (eller personer, inkludert alt de bærer) faller ned trappene og mot dem når som helst. Innenfor disse kriteriene er det ønskelig å lage innlegget med en smal profil, og derfor minimalt tykk.

Fra et rent ingeniørperspektiv (ignorerer alle bygningskoder for nå) er det tilstrekkelig å begrunne at enhver kollisjon / innvirkning vil være elastisk, og derfor kan minimumsprofilen for innlegget utledes ved:

  1. Estimering av maksimalt KE og PE for de fallende personene,
  2. Angi en maksimal ønsket avbøyning av stolpen.
  3. Resonnerer på en ren energibasis at stolpen kan behandles som en enkel / ideell avbøyd utkragningsbjelke, og dens minste profil er den som tilfredsstiller stammeenergien til stålet ved maksimal ønsket avbøyning> = maksimal KE + PE av sannsynlige fallende gjenstander?

Det ser ut til å være fornuftig, og likevel er jeg ikke så kjent med impulsiv innvirkning (mer kjent med statikk), og jeg vil sjekke om Det er en grunn til at dette vil være et undervurdert eller må behandles med forsiktighet. (For eksempel vil kanskje et fallende objekt ha CoG litt høyere enn den faktiske skinnehøyden? Eller andre grunner kan være at dette vil føre til utilstrekkelig resultat?)

Alt ser ut til å være fornuftig, bortsett fra at du har små detaljer om fikseringer, og jeg mistenker at de vil være det svakeste punktet. Du nevner heller ikke den nødvendige levetiden, miljøforholdene eller vurderer tretthet fra gjentatt stress på komponenter. Til slutt, angående CoG, AFAIK er det knapt et teknisk aspekt; heller en kravspesifikasjon, avhengig av regs og / eller klientkrav
Du må også vurdere de fysiske dimensjonene til fastholdelsesanlegget. Hvis du designer noe som er sterkt nok til å overleve støtet, men fungerer som en barberkabel, er det sannsynligvis ikke en god idé.
Begge gode poeng, takk! Ikke sikker på hvordan jeg vil fikse det, men fikseringen vil være synlig og sjekket til relevant kode. Fysiske dimensjoner er ikke noe problem - kjernen vil trolig være 25 mm stål kledd til 40-50 mm med tømmer, men alvorlig innvirkning vil nesten helt sikkert være til siden (som ikke er størrelsesbegrenset og vil være bred) ikke til den smale kanten. Problemet er tilgjengelig plass i en dimensjon, ikke begge deler, så jeg er begrenset til bare den ene siden (tykkelse på balustradeskinne som du ser på det) ikke begge dimensjoner
En svar:
Wasabi
2016-05-17 19:25:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det anbefales ikke å bruke en ren energibasert tilnærming, selv om det er teoretisk mulig. Ikke fordi det ikke ville fungere, men ganske enkelt fordi de fleste koder ikke bruker slike metoder.

Årsaken er at rekkverk, så vel som alle strukturelle elementer, styres av koder. I Brasil er den aktuelle koden NBR 14718, som definerer de statiske og dynamiske horisontale og vertikale kreftene som et rekkverk må motstå. Kan du forvandle disse kreftene til energi? Jada, sannsynligvis. Men du kan ikke bare "estimere en maksimal kinetisk og potensiell energi for en fallende person" og bruke det, fordi du ikke vet om verdiene dine er tilstrekkelige til å tilfredsstille kodene. Vel, med mindre du gjør dine estimater, konverterer du dem til krefter og kontrollerer at de er tilstrekkelige ... på hvilket tidspunkt, hvorfor ikke bare bruke kreftene?

Kodene definerer også sikkerhetsfaktorer, som en ren teoretisk metode som den du foreslår, ikke kan generere. Den brasilianske koden definerer i det minste også tillatte avbøyninger på $ \ dfrac {L} {250} $, hvor $ L $ er rekkverkets spennvidde.

Og så er det problemet med dynamiske påvirkningsfaktorer. Fra et rent energiperspektiv tror jeg ikke dette lett kan løses. Tross alt vil en belastning som påføres øyeblikkelig generere en midlertidig avbøyning som er dobbelt så stor som den permanente (elastiske) nedbøyningen.

Kan du redigere for å si mer om den siste delen ("dynamiske påvirkningsfaktorer ... dobbelt så stor")? Spesielt forstår jeg ikke hvorfor en midlertidig avbøyning ville være større eller forskjellig fra en fjær (innen elastiske grenser) når det så vidt jeg vet er det grunnleggende fysikk at en fjærs maksimale forlengelse for en falt masse _kan beregnes på energi prinsipper?


Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...