neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

 
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neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 07.11.2018 - 19:08 Uhr  ·  #1
Da mein LTE Richtfunkmast (9m 2" freistehend) nicht die nötige Stabilität mitbringt um noch die Black 300 zu tragen, habe ich mir überlegt einen neuen stabileren Mast zu bauen und diesen auch an eine andere Position auf dem Grundstück zu setzen. Voraussetzung ist, nach Möglichkeit ohne Abspannung.
Die Idee bisher sind konische Fahnenmasten aus Alu, ich habe jedoch hier gelesen das die wohl auch ohne Abspannung nicht wirklich geeignet sind. Dann bin ich hier über einen Thread gestolpert über ein 4 Kantmast auf dem Dach.
Da kam mir die Idee, warum nicht Quadratrohr aus Stahl nehmen.
Würde das denn gehen? Ich habe mal recherchiert und bin auf folgende Rohre gekommen:
80x80x4mm
70x70x4mm
60x60x4mm
50x50x3mm
und den letzten Meter dann Rundrohr passend zum Black300

Das ganze sollte so in 2,2m Stücken (zzgl Überlappung) auf 9,8m kommen.
Tragen soll der Mast die Black 300, die 70cm Panel Richtantenne per Mastausleger und evtl noch eine kleine Wetterstation für WIndmessung.
Kippgelenk über 2 verscheißte U-Profile soll das ganze dann Kippbar machen. Fundament plane ich ca 1m tief mit ca 40x40cm. Das aktuelle Fundament ist etwas kleiner.

Meint ihr das würde ohne Abspannung halten?
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 07.11.2018 - 23:29 Uhr  ·  #2
"Meint ihr das würde ohne Abspannung halten?"

Halten vielleicht schon aber fürchterlich wackeln und schwingen.

Ich habe mal einen 12m Mast mit 50er Rohr für den Black 300 gebaut.
https://www.mahnecke.de/Black3…&thread=10

Vielleicht hilft dir das ja um einen Eindruck zu bekommen.
Auch gibt es viele Varianten beim Abspannen.

Grüße
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 08.11.2018 - 07:28 Uhr  ·  #3
Ja das ist ja Rundrohr, daher meine Idee mit dem Vierkantrohr, die sollten ja steifer sein.
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 08.11.2018 - 07:41 Uhr  ·  #4
An den rundrohr mast meiner turbine hab ich im rechten winkel flachstahl angeschweisst als versteifung , vielleicht kannst du ja den funkmast auch verstaerken .....
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 08.11.2018 - 23:59 Uhr  ·  #5
Ja, ein Vierkantrohr mit dem selben Durchmesser und der selben Dicke ist fester als ein Rundrohr.
Dafür wird aber mehr Material benötigt: 4 zu 3.14.

Axiales Flächenmoment
Vierkantrohr: 1/12 * (D^4 - d^4)
Rundrohr: pi/64 * (D^4 - d^4)

Das Vierkantrohr ist somit für diesen Fall um den Faktor 0,083/0,049 = 1.7 fester
Dafür um den Faktor 4/3.14 = 1.27 schwerer.

Details zur Festigkeitslehre z.B. hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/…eitsmoment

Ohne Abspannung muss die Windkraft alleine über den Durchmesser aufgenommen und abgefangen werden.
Über die Masthöhe ergibt sich ein entsprechend starkes Biegemoment,
wenn der Durchmesser wie hier klein ist (80 .. 50 mm) und die Masthöhe groß ist (10 m).
Der Mast wird sich mindestens elastisch verbiegen (wieder zurück gehen)
Ob er sich plastisch verbiegt, also so bleibt oder sogar bricht weiß ich nicht.

Grundsätzlich 'wirkt' das Material am besten auf dem Außendurchmesser.
Siehe Formeln, dort geht der Außendurchmesser mit vierter Potenz ein.
Deswegen nimmt man bei Masten Hohlkonstruktionen, weil das Material innen einfach kaum was wert ist.
Man setzt gerne Gittermasten, Traversen und Rohrkonstruktionen ein.
'Die Großen' nehmen gerne konisch zulaufende Stahlbeton Rundrohre.
Vermutlich weil Ecken und deren Krafübergänge schwieriger zu fertigen sind.

Der Tip von Lars ist nicht schlecht,
weil zusätzliches außen angebrachtes Material eben mit 4. Potenz eingeht.
Auch eine sogenannte 'Verstarkung' mit Seilen, die den Mast mit sich selbst verspannen wirkt gut,
weil eben außen angebracht und braucht wenig Material.

Grüße
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 11.11.2018 - 22:38 Uhr  ·  #6
Hallo zusammen,
eine Korrektur bzw. Präzisierung zur Festigkeit des Vierkantrohrs.

"Das Vierkantrohr ist somit für diesen Fall um den Faktor 0,083/0,049 = 1.7 fester
Dafür um den Faktor 4/3.14 = 1.27 schwerer."

Das stimmt (leider) nur für bestimmte Kraftwinkel, die man beim Einsatz als Windrad Mast nicht garantieren kann.
Wirkt die Kraft z.B. auf die Ecken ein, muss der Rohr Querschnitt als Raute betrachtet werden.
In diesem Fall ist die Festigkeit noch einmal um Wurzel 2 (1.41) reduziert.

Hierdurch kommt man dann nur noch auf Faktor 1.2 fester, dafür um Faktor 1.27 schwerer.
--> Man braucht letztendlich mehr Material (Kosten).
Das müsste auch für Betonmasten gelten und ist wohl auch ein Grund mehr warum die rund sind.
Außerdem wird man gerne die gleiche Festigkeit für alle Kraftrichtungen anstreben wollen.

Hier mal zum Beispiel eine Belastungstabelle einer Dreiecks Traverse:
25 cm Breite, 3 * 50er Rohr + 20er Streben an beiden Enden gelagert:
https://globaltruss.de/out/med…_F33_D.pdf
Dort wird bei 10m eine Einzellast von 170 kg und eine Durchbiegung von 8 cm angegeben.

Der Mast soll ja nur einseitig gelagert werden.

Grüße
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Re: neuer Mast - Vierkantrohr eine gute Wahl?

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Gepostet: 12.11.2018 - 10:46 Uhr  ·  #7
An 3 punkt Traversen dachte ich auch schon.
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