5m Dish Project
 

Hosted

Support Our Cause

 

Viestikallio 5m peili

Viestikalliolla on 5m läpimittainen (alunperin) TV-satelliitti-antennipeili ja se haluttaisiin saada ajoon osoittamaan ympäri taivasta.

  • Suuntausstabiilisuus 0.050° (välykset tähän tasoon, tai vastakkaiskäyntiset vaihteistot)
  • Operatiivinen tuulikuormakesto 10 m/s (suuntaus ei muutu tuulesta huolimatta)
  • Survival tuulikuormakesto 30 m/s (myötörajan mukaan, murtoraja ylempänä)

Sijoituspäätös on 15-20 metriä "seti" peilinjalasta suuntaan 280-290.
Moottorisaha laulaa...

Avoimia seikkoja ovat:

  • Mistä lisärahoitus ?
    Yhdistyksen hallitus myönsi 1000 €, mutta kokonaishinta on korkeampi...

Muutamia kustannusseikkoja:

Teräsrakenteisiin käytetään S355 hienoraeterästä eikä S235:ttä. Se on hieman kalliimpaa, mutta kestää paljon enemmän, on helpompaa hitsata, ei halkeile niin helposti hitsauksen vierestä rasituksessa, jne.

  • Pilari:
    • 1.0 metrin kaivonrenkaista tehty pilari jonne sisälle laitetaan raudoitukset ja pari 100mm kaapeliputkea jotka kaartavat ulos "kaivosta" maanpinnan läheltä.
    • "Kaivon" betonitilavuus on noin 3.1 m³
    • "Kaivon" tyven ympärille kahdeksankulmainen (helppo muotittaa) pohjalaatta johon tulee raudoitteet ulos "kaivosta" noin 0.6-0.8 metrin korkeudella.
    • Pohjalaatan betonitilavuus on 0.583 m³/ 0.10 m korkeutta.
    • Pilarin muottioptioina:
      • Kaivonrengas 1000x1000 mm (690 kg): 70 €/kpl (3 tai 4 kpl)
        (Porlammin Sementtivalimo KY, 0400 493 254)
    • Ankkurointiraudat: 0 € (saatiin sponsoroituna)
    • Raudoitteet ??? € (saadaan sponsoroituna?)
    • Levennetyn alapään 8-kulmainen muotti: ??? €
    • Pilarin yläpään pultit: 8 kpl M22; Peikko PPM 22/P ≈ 220 € rahteineen A-järvelle.
    • Em. pulttien tilalla voidaan käyttää myös tavallista 8.8-laatuista kierretankoa (M20 - M22) jota myydään esim. 2.0 metrin kankina. Yhdestä tangosta saa kaksi ankkurointipulttia.
      Hintaa on 50-30% Peikko PPM 22/P pulteista.
      (5.8 laatu: 400 N/mm², 8.8 laatu: 640 N/mm²)
    • Valmisbetoni Lujabetonilta:
      • Lahden (Orimattilan) asemalta noin 45 km suuntaansa rahti: ≈ 120 €
      • Auton kapasiteetti 6.0 m3
      • Betonimassan (perustukset, K30) hinta 65 €/m3
      • Pumpun 1. puolituntia: 135 €, jokainen lisä 5 minuuttia: 15.75 € (&rarr: 30 min ≈ 95 &euro)
      • Lisäkuutiot: massahinta + rahti.
      • 6.0 kuutiota 30 min: ≈ 650 €
      • 6.0 kuutiota 60 min: ≈ 740 €
      • 8.0 kuutiota 60 min; ≈ 990 €
      • 12.0 kuutiota 60 min; ≈ 1250 €
    • Kuivabetoni (Fescon ← Lujabetonin tytär)
      • 25 kg säkeissä: 4.02 €
      • 1000 kg säkeissä: 90 €
      • .. + rahti paikalle: ≈ 130 €
      • Hinnastohinnat, tarvitsee myllyn...
      • Massan hinnaksi tulee noin 223 €/m3 kuivabetonista..
      • .. silti esivaluja tehdään todennäköisesti 25kg säkeillä.
    • Arvaus pilarin ostokustannuksista:
      • 900-1100 € betonia ja sen kuljetusta
      • 350 € kaivonrenkaita ja kuljetusta
      • 200-300 € muottimateriaalia
      • 220 € Peikko PPM 22/P -pultit + rahdit.
      • → Σ: 1700-2000 €
  • Jalka:
    • Peruspilarin päässä oleva teräksinen osa jonka alapäässä on kiinnitys pilariin ja yläpäässä on azimuutti-kääntökehä.
    • Korkeutta noin 10 senttiä.
  • Azimuutti:
    • Kääntökehä Dulko = 750 mm
      • IMO (via insalko.fi) ≈ 1200-1500 €
      • Torriani Gianni (via oem.fi) 800 € (sis. ALV) (SD.750.20.00.C (11 MB pdf luettelo))
      • Pulteiksi M18 12.9 (Helsingin Ruuvikulma Oy, tilaustoimitus);
        nämä pultit ovat kuusiokoloja... ≈ 90-100 € (pultit, prikat, mutterit, 30 kpl)
    • Vetohihna ja hihnapyörä ≈ 90+70 €
      (PowerGrip 1000H100 + 24H100) (huom: vähintään 6 hammasta oltava vedossa!)
      ONGELMA: ei riittävää vetokestoa yhdellä tällaisella hihnalla!
    • Vaihtoehto: Veto laitetaan kitkalla betonipilarin ympäri.
      Laitetaan rinnakkain riittävästi jotain muita hihnoja jotta vetokesto riittää.
      Pilarin pintaan valetaan 1-2 mm paksu hieno muurauslaasti joka tuoreena "sorvataan" Az-koneistolla kun se on asennettu systeemin päälle siten, että pinnan suoruus ja akselien samansuuntaisuus toteuttavat vaatimukset.
    • Ajava alennusvaihde n. 1:600-1:800 ≈ 1000-2000 €
    • Ajava moottori (n. 200W) ≈ ??? €
    • Ajava invertteri ≈ 100 €
    • Asennon mittaus ≈ ??? €
    • Rakenneteräkset ...
    • Kääntymäalue ± 360°
    • Hard-lock asentoja ?
  • Elevaatio:
    • 100mm akselitanko noin 1500mm pitkä ≈ ??? €
    • 2 kpl laakeripesiä akselille ≈ ??? €
    • 100mm akselikiinnikkeet ≈ ??? €
    • Karamoottori tms ≈ ??? €
    • .. Vai jonkinlainen kehä/kaari + hammashihna + alennusvaihe + moottori ?
    • Ajava invertteri ≈ 100 €
    • Asennon mittaus ≈ ??? €
    • Kääntymäalue: -5° .. +95° (rajat)
    • Hard-lock asennot: +0°, +60°, +90°
      Hard-lock = Sokkatappi lukitsee antennin kiinteään asentoon ja deaktivoi moottorin.
      Pelkästään manuaalinen vai myös moottoriohjattava ?

Laakerikandidaatti:

Tämä on ollut pitkään vailla säännöllistä huoltoa..
Hiukan se on pieni.. ja varsin se on jäykkä...
mutta rasvaa prässäämällä se on saatu notkistumaan.

Kyseessä on Saksalaisen JOST:in tehtaan rekan perävaunun etuakselin
kääntöpöydäksi tarkoitettu laakeri, jossa on 8 kpl M10 pultteja.
Tyyppikilven tapaisessa lukee: "JOST" ja "750"
Lähin nykyinen versio on: KLK 750L: max axial load: 18 kN (tarvitaan yli 80 kN!)
Laippa on kuitenkin ohuempi (vain 5mm) kuin tuoreessa luettelossa kerrottu 8mm...
Luettelon modernit versiot on tarkoitettu hitaaseen maatalouskäyttöön.

Kuvan taustalla on mahdollisesti elevaatioakseliksi soveltuva akseli + laakerit pesissään.

Paikka päätettiin:

Paikka päätettiin ja kalliota siivottiin lapiolla + painepesurilla 2006-10-08.
Sitten porattiin 20 mm reikä ja laitettiin siihen 16 mm harjateräs pystyyn halutun keskikohdan merkiksi..

Pintahalkeamia väisteltiin, sillä ne voisivat kuljettaa vettä perustuksen alle ja sitten pakkanen tekisi ilkeitä...


... jep, se ei ole aivan suora.
Itse asiassa se on yhdestä kohdasta peräti noin 30 senttiä alempana kuin
korkeimmalla kohdallaan, joka hankaloittaa kallioankkureiden laadintaa
jonkin verran.

...

Lumet suli ja lähdettiin tekemään pilarin pohjanoikaisuvalun muottia:

Noin 60% kehästä on 20-40 mm paksu valu, lopussa on jopa 200 mm..


Tuonne se laitetaan:

( Aiempaa 3D kartoitusta: isossa kuvassa — korkeuskäyrät 0.5m välein! )


Korkeushahmotelmaa

Koko systeemin korkeushahmotelmaa.

Antenni sijoitetaan muutaman metrin korotettuna jotta se "näkee" lähimpien esteiden yli.

  • Huoltotaso noin 2.7 metriin
  • antennin alareuna 1.1 metriä huoltotason yllä
  • → antennin alareunan korkeus maasta: 3.8 metriä
  • → antennin yläreunan korkeus maasta: 8.8 metriä
  • .. korkeimmillaan kääntyessään peilin yläreuna on 9.1 metrissä


Tällainenko siitä tulisi ?

  • Pilarin ylin 2.0 metriä on onttoa ja pilarin kyljessä on 2.0-2.3 metriä maanpinnan yllä pari reikää joitten kautta saadaan pilarin sisältä kaapeleita ulos.
  • Kävelyä varten oleva ylätasanne on korkeudessa 3.0 metriä
  • Peilin alareuna on 4.1 metrissä ja yläreuna sitten 9.1 metrissä.
  • Kiertyvä vastapainosto on kävelytasanteen alapuolella, joskin sille on tilaa korottaa aina peilin alareunaan asti (noin 1.0 metriä lisää - jokainen 0.10 metriä vastaa 0.261 m³, eli noin 520 kg.)
  • Peilin ja elevaatiokoneiston mallinnus on hyvin karkea.

(VariCAD 3D mallinnustiedosto (ZIP paketissa, 5.8 MB))


Peili ja tuulikuorma:

Tuuli koostuu perustuulesta ja puuskista sekä lähiympäristön tuottamista pyörteistä, näiden yhteistuloksen voimakkaimpia hetkellisiä arvoja käytetään oheisessa analyysissä.

Tuulikuorma:

  • 10 m/s normaali käyttötuuli (7 m/s + puuskat)
  • 30 m/s oletettava paikallinen 1 kerta 50 vuodessa huipputuuli
  • 45 m/s peilivalmistajan lupaama peilin rakenteiden kestettävä maksimi

Oheisissa taulukoissa "EL" on peilin korotuskulma ja "AZ" on tuulen suunta suhteessa peilin etupuolen horisonttisuuntaan nolla ollen suoraan edestä ja 180 suoraan takaa. (Vasen/oikea ei merkitse tässä symmetrioiden takia.)

Riveillä on laskettu arvo eri elevaatioille ja riveinä on eri azimuuttikulmat. Laskut tehtiin ohjelmalla: azel-tuulivoimat.pl, jossa on tehty runsaasti oletuksia ja yksinkertaistuksia!

Peilin tuulta vasten olevan otsapinnan suuruus on arvioitu geometrisena pinta-alana, eikä näin sisällytä mukaansa ilmanvastuskertoimen vaihtelua eri suunnista tulevalla tuulella, yms. Siksi todennäköisesti nämä taulukot antavat muualle kuin 0/0 suuntaan hieman ylisuuria voimia.

Peilin tuulta vasten olevan otsapinnan suuruus %  (0/0 suunnassa: 20 m)
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:   100.0   98.0   94.3   87.7   77.0   68.0   60.8   40.0   25.0   20.0
  15:    97.2   95.7   91.0   84.0   75.0   67.2   58.0   40.0   25.0   20.0
  30:    87.7   86.0   82.0   76.0   69.6   63.2   52.0   36.0   24.5   20.0
  45:    72.0   72.0   69.6   66.4   62.4   56.0   42.0   29.0   24.0   20.0
  60:    60.8   60.0   58.0   52.0   46.0   38.0   30.0   25.0   22.5   20.0
  75:    30.0   30.0   30.0   28.0   27.0   25.0   24.0   23.0   21.5   20.0
  90:    20.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0   20.0
 105:    30.0   30.0   30.0   28.0   27.0   25.0   24.0   23.0   21.5   20.0
 120:    60.0   60.0   58.0   52.0   46.0   38.0   30.0   25.0   22.5   20.0
 135:    72.0   72.0   69.6   66.4   62.4   56.0   42.0   29.0   24.0   20.0
 150:    87.7   86.0   82.0   76.0   69.6   63.2   52.0   36.0   24.5   20.0
 165:    97.0   95.7   91.0   84.0   75.0   67.2   58.0   40.0   25.0   20.0
 180:   100.0   98.0   94.3   87.7   77.0   68.0   60.8   40.0   25.0   20.0


Peilin kokema tuulen suuntainen voima kN @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     2.4    2.4    2.3    2.1    1.9    1.7    1.5    1.0    0.6    0.5
  15:     2.4    2.3    2.2    2.1    1.8    1.6    1.4    1.0    0.6    0.5
  30:     2.1    2.1    2.0    1.9    1.7    1.5    1.3    0.9    0.6    0.5
  45:     1.8    1.8    1.7    1.6    1.5    1.4    1.0    0.7    0.6    0.5
  60:     1.5    1.5    1.4    1.3    1.1    0.9    0.7    0.6    0.6    0.5
  75:     0.7    0.7    0.7    0.7    0.7    0.6    0.6    0.6    0.5    0.5
  90:     0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5
 105:     0.7    0.7    0.7    0.7    0.7    0.6    0.6    0.6    0.5    0.5
 120:     1.5    1.5    1.4    1.3    1.1    0.9    0.7    0.6    0.6    0.5
 135:     1.8    1.8    1.7    1.6    1.5    1.4    1.0    0.7    0.6    0.5
 150:     2.1    2.1    2.0    1.9    1.7    1.5    1.3    0.9    0.6    0.5
 165:     2.4    2.3    2.2    2.1    1.8    1.6    1.4    1.0    0.6    0.5
 180:     2.4    2.4    2.3    2.1    1.9    1.7    1.5    1.0    0.6    0.5

Peilin kokema tuulen suuntainen voima kN @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    22.0   21.6   20.8   19.3   16.9   15.0   13.4    8.8    5.5    4.4
  15:    21.4   21.0   20.0   18.5   16.5   14.8   12.8    8.8    5.5    4.4
  30:    19.3   18.9   18.0   16.7   15.3   13.9   11.4    7.9    5.4    4.4
  45:    15.8   15.8   15.3   14.6   13.7   12.3    9.2    6.4    5.3    4.4
  60:    13.4   13.2   12.8   11.4   10.1    8.4    6.6    5.5    5.0    4.4
  75:     6.6    6.6    6.6    6.2    5.9    5.5    5.3    5.1    4.7    4.4
  90:     4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4
 105:     6.6    6.6    6.6    6.2    5.9    5.5    5.3    5.1    4.7    4.4
 120:    13.2   13.2   12.8   11.4   10.1    8.4    6.6    5.5    5.0    4.4
 135:    15.8   15.8   15.3   14.6   13.7   12.3    9.2    6.4    5.3    4.4
 150:    19.3   18.9   18.0   16.7   15.3   13.9   11.4    7.9    5.4    4.4
 165:    21.3   21.0   20.0   18.5   16.5   14.8   12.8    8.8    5.5    4.4
 180:    22.0   21.6   20.8   19.3   16.9   15.0   13.4    8.8    5.5    4.4

Elevaatioakselin laakerointi kokee jotain voimia. Katsotaanpa mitä sieltä tulee:

Elevaatioakselin pitkittäinen tuulivoima kN @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
  15:     0.6    0.6    0.6    0.5    0.5    0.4    0.4    0.3    0.2    0.1
  30:     1.1    1.1    1.0    0.9    0.9    0.8    0.6    0.4    0.3    0.2
  45:     1.2    1.2    1.2    1.1    1.1    1.0    0.7    0.5    0.4    0.3
  60:     1.3    1.3    1.2    1.1    1.0    0.8    0.6    0.5    0.5    0.4
  75:     0.7    0.7    0.7    0.7    0.6    0.6    0.6    0.5    0.5    0.5
  90:     0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5    0.5
 105:     0.7    0.7    0.7    0.7    0.6    0.6    0.6    0.5    0.5    0.5
 120:     1.3    1.3    1.2    1.1    1.0    0.8    0.6    0.5    0.5    0.4
 135:     1.2    1.2    1.2    1.1    1.1    1.0    0.7    0.5    0.4    0.3
 150:     1.1    1.1    1.0    0.9    0.9    0.8    0.6    0.4    0.3    0.2
 165:     0.6    0.6    0.6    0.5    0.5    0.4    0.4    0.3    0.2    0.1
 180:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0

Elevaatioakselin pitkittäinen tuulivoima kN @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
  15:     5.5    5.4    5.2    4.8    4.3    3.8    3.3    2.3    1.4    1.1
  30:     9.6    9.5    9.0    8.4    7.7    7.0    5.7    4.0    2.7    2.2
  45:    11.2   11.2   10.8   10.3    9.7    8.7    6.5    4.5    3.7    3.1
  60:    11.6   11.4   11.1    9.9    8.8    7.2    5.7    4.8    4.3    3.8
  75:     6.4    6.4    6.4    6.0    5.7    5.3    5.1    4.9    4.6    4.3
  90:     4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4    4.4
 105:     6.4    6.4    6.4    6.0    5.7    5.3    5.1    4.9    4.6    4.3
 120:    11.4   11.4   11.1    9.9    8.8    7.2    5.7    4.8    4.3    3.8
 135:    11.2   11.2   10.8   10.3    9.7    8.7    6.5    4.5    3.7    3.1
 150:     9.6    9.5    9.0    8.4    7.7    7.0    5.7    4.0    2.7    2.2
 165:     5.5    5.4    5.2    4.8    4.3    3.8    3.3    2.3    1.4    1.1
 180:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0


Elevaatioakselin poikittainen tuulivoima kN @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     2.4    2.4    2.3    2.1    1.9    1.7    1.5    1.0    0.6    0.5
  15:     2.3    2.3    2.1    2.0    1.8    1.6    1.4    0.9    0.6    0.5
  30:     1.9    1.8    1.7    1.6    1.5    1.3    1.1    0.8    0.5    0.4
  45:     1.2    1.2    1.2    1.1    1.1    1.0    0.7    0.5    0.4    0.3
  60:     0.7    0.7    0.7    0.6    0.6    0.5    0.4    0.3    0.3    0.2
  75:     0.2    0.2    0.2    0.2    0.2    0.2    0.2    0.1    0.1    0.1
  90:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
 105:    -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.1   -0.1   -0.1
 120:    -0.7   -0.7   -0.7   -0.6   -0.6   -0.5   -0.4   -0.3   -0.3   -0.2
 135:    -1.2   -1.2   -1.2   -1.1   -1.1   -1.0   -0.7   -0.5   -0.4   -0.3
 150:    -1.9   -1.8   -1.7   -1.6   -1.5   -1.3   -1.1   -0.8   -0.5   -0.4
 165:    -2.3   -2.3   -2.1   -2.0   -1.8   -1.6   -1.4   -0.9   -0.6   -0.5
 180:    -2.4   -2.4   -2.3   -2.1   -1.9   -1.7   -1.5   -1.0   -0.6   -0.5

Elevaatioakselin poikittainen tuulivoima kN @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    22.0   21.6   20.8   19.3   16.9   15.0   13.4    8.8    5.5    4.4
  15:    20.7   20.3   19.3   17.9   15.9   14.3   12.3    8.5    5.3    4.3
  30:    16.7   16.4   15.6   14.5   13.3   12.0    9.9    6.9    4.7    3.8
  45:    11.2   11.2   10.8   10.3    9.7    8.7    6.5    4.5    3.7    3.1
  60:     6.7    6.6    6.4    5.7    5.1    4.2    3.3    2.8    2.5    2.2
  75:     1.7    1.7    1.7    1.6    1.5    1.4    1.4    1.3    1.2    1.1
  90:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
 105:    -1.7   -1.7   -1.7   -1.6   -1.5   -1.4   -1.4   -1.3   -1.2   -1.1
 120:    -6.6   -6.6   -6.4   -5.7   -5.1   -4.2   -3.3   -2.7   -2.5   -2.2
 135:   -11.2  -11.2  -10.8  -10.3   -9.7   -8.7   -6.5   -4.5   -3.7   -3.1
 150:   -16.7  -16.4  -15.6  -14.5  -13.3  -12.0   -9.9   -6.9   -4.7   -3.8
 165:   -20.6  -20.3  -19.3  -17.9  -15.9  -14.3  -12.3   -8.5   -5.3   -4.3
 180:   -22.0  -21.6  -20.8  -19.3  -16.9  -15.0  -13.4   -8.8   -5.5   -4.4

Oho.. Siis elevaatioakselin pitkittäisetkin voimat ovat epätriviaaleja!

Lisäksi poikittaiset voimat ovat niin suuria, että elevaation laakeripitimet pitää laittaa pystyasentoiseen pintaan, eikä vaakapintaan! (Kiinnityspulttien kestävyys on parempi pituussuuntaan kuin poikittain.)

Tutkitaan sitten Azimuutti-askelin kiertomomentteja:

AZ akselin kiertomomentti kNm  @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
  15:    -0.5   -0.4   -0.3   -0.2   -0.1   -0.0    0.0    0.1    0.1    0.1
  30:    -0.9   -0.7   -0.5   -0.4   -0.2   -0.0    0.1    0.1    0.1    0.1
  45:    -1.0   -0.9   -0.7   -0.5   -0.2   -0.1    0.1    0.1    0.2    0.2
  60:    -1.0   -0.9   -0.7   -0.4   -0.2   -0.0    0.1    0.2    0.2    0.3
  75:    -0.6   -0.5   -0.4   -0.3   -0.1   -0.0    0.1    0.2    0.2    0.3
  90:    -0.4   -0.3   -0.3   -0.2   -0.1   -0.0    0.1    0.1    0.2    0.3
 105:    -0.6   -0.5   -0.4   -0.3   -0.1   -0.0    0.1    0.2    0.2    0.3
 120:    -1.0   -0.9   -0.7   -0.4   -0.2   -0.0    0.1    0.2    0.2    0.3
 135:    -1.0   -0.9   -0.7   -0.5   -0.2   -0.1    0.1    0.1    0.2    0.2
 150:    -0.9   -0.7   -0.5   -0.4   -0.2   -0.0    0.1    0.1    0.1    0.1
 165:    -0.5   -0.4   -0.3   -0.2   -0.1   -0.0    0.0    0.1    0.1    0.1
 180:    -0.0   -0.0   -0.0   -0.0   -0.0   -0.0    0.0    0.0    0.0    0.0

AZ akselin kiertomomentti kNm  @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
  15:    -4.4   -3.7   -2.8   -1.9   -1.0   -0.2    0.4    0.7    0.6    0.7
  30:    -7.7   -6.5   -4.9   -3.3   -1.7   -0.4    0.7    1.1    1.2    1.3
  45:    -9.0   -7.7   -5.9   -4.1   -2.2   -0.5    0.8    1.3    1.7    1.9
  60:    -9.3   -7.8   -6.0   -3.9   -2.0   -0.4    0.7    1.4    1.9    2.3
  75:    -5.1   -4.4   -3.5   -2.3   -1.3   -0.3    0.6    1.4    2.1    2.6
  90:    -3.5   -3.0   -2.4   -1.7   -1.0   -0.2    0.5    1.3    2.0    2.6
 105:    -5.1   -4.4   -3.5   -2.3   -1.3   -0.3    0.6    1.4    2.1    2.6
 120:    -9.1   -7.8   -6.0   -3.9   -2.0   -0.4    0.7    1.4    1.9    2.3
 135:    -9.0   -7.7   -5.9   -4.1   -2.2   -0.5    0.8    1.3    1.7    1.9
 150:    -7.7   -6.5   -4.9   -3.3   -1.7   -0.4    0.7    1.1    1.2    1.3
 165:    -4.4   -3.7   -2.8   -1.9   -1.0   -0.2    0.4    0.7    0.6    0.7
 180:    -0.0   -0.0   -0.0   -0.0   -0.0   -0.0    0.0    0.0    0.0    0.0

Momentin etumerkki kertoo miten kiertovoima kääntää suuntaa, kun antennin elevaatio nousee!

Momentti on kuitenkin hyvin pieni vielä 10 m/s tuulilla.

Tutkitaan elevaation kiertomomenttitapauksia:

Positiivinen luku kertoo tuulen nostavan elevaatiota ylemmäs ja negatiivinen että se pyrkii painamaan peiliä alaspäin.

EL akselin kiertomomentti kNm  @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     1.5    1.7    1.9    2.0    1.8    1.7    1.5    0.9    0.5    0.4
  15:     1.4    1.6    1.8    1.8    1.7    1.6    1.4    0.9    0.5    0.4
  30:     1.1    1.3    1.5    1.5    1.4    1.3    1.1    0.7    0.5    0.3
  45:     0.7    0.9    1.0    1.1    1.1    1.0    0.7    0.5    0.4    0.3
  60:     0.4    0.5    0.6    0.6    0.5    0.5    0.4    0.3    0.2    0.2
  75:     0.1    0.1    0.2    0.2    0.2    0.2    0.2    0.1    0.1    0.1
  90:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
 105:    -0.1   -0.1   -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.2   -0.1   -0.1   -0.1
 120:    -0.4   -0.5   -0.6   -0.6   -0.5   -0.5   -0.4   -0.3   -0.2   -0.2
 135:    -0.7   -0.9   -1.0   -1.1   -1.1   -1.0   -0.7   -0.5   -0.4   -0.3
 150:    -1.1   -1.3   -1.5   -1.5   -1.4   -1.3   -1.1   -0.7   -0.5   -0.3
 165:    -1.4   -1.6   -1.8   -1.8   -1.7   -1.6   -1.4   -0.9   -0.5   -0.4
 180:    -1.5   -1.7   -1.9   -2.0   -1.8   -1.7   -1.5   -0.9   -0.5   -0.4

EL akselin kiertomomentti kNm  @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    13.2   15.7   17.4   17.7   16.5   14.9   13.3    8.4    4.9    3.5
  15:    12.4   14.8   16.2   16.4   15.5   14.3   12.2    8.1    4.7    3.4
  30:    10.0   12.0   13.1   13.3   12.9   12.0    9.8    6.6    4.2    3.0
  45:     6.7    8.2    9.1    9.5    9.5    8.7    6.5    4.3    3.3    2.5
  60:     4.0    4.8    5.3    5.3    4.9    4.2    3.3    2.6    2.2    1.8
  75:     1.0    1.2    1.4    1.5    1.5    1.4    1.4    1.3    1.1    0.9
  90:     0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0    0.0
 105:    -1.0   -1.2   -1.4   -1.5   -1.5   -1.4   -1.4   -1.3   -1.1   -0.9
 120:    -4.0   -4.8   -5.3   -5.3   -4.9   -4.2   -3.3   -2.6   -2.2   -1.8
 135:    -6.7   -8.2   -9.1   -9.5   -9.5   -8.7   -6.5   -4.3   -3.3   -2.5
 150:   -10.0  -12.0  -13.1  -13.3  -12.9  -12.0   -9.8   -6.6   -4.2   -3.0
 165:   -12.4  -14.8  -16.2  -16.4  -15.5  -14.3  -12.2   -8.1   -4.7   -3.4
 180:   -13.2  -15.7  -17.4  -17.7  -16.5  -14.9  -13.3   -8.4   -4.9   -3.5

Tuulella 10 m/s pitää siis luoda elevaatioilla 20-40° tehokas voima joka kampeaa peiliä alaspäin, jotta käyttökoneiston välykset ovat kokoajan toisessa laidassa.

Tällainen voima voisi olla 400 kg lisämassa ("epätasapainomassa") laitettuna antennipeilin taakse (y = 0.5m, z = - 0.25m):

EL akselin kiertomomentti kNm  @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    -0.5   -0.4   -0.3   -0.3   -0.3   -0.4   -0.4   -0.7   -0.8   -0.6
  15:    -0.6   -0.5   -0.4   -0.4   -0.5   -0.5   -0.5   -0.7   -0.8   -0.6
  30:    -0.9   -0.8   -0.8   -0.8   -0.7   -0.7   -0.8   -0.9   -0.9   -0.7
  45:    -1.3   -1.2   -1.2   -1.2   -1.1   -1.1   -1.1   -1.1   -1.0   -0.7
  60:    -1.6   -1.6   -1.6   -1.6   -1.6   -1.6   -1.5   -1.3   -1.1   -0.8
  75:    -1.9   -2.0   -2.1   -2.1   -2.0   -1.9   -1.7   -1.5   -1.2   -0.9
  90:    -2.0   -2.1   -2.2   -2.2   -2.2   -2.1   -1.9   -1.6   -1.3   -1.0
 105:    -2.1   -2.3   -2.4   -2.4   -2.3   -2.2   -2.0   -1.8   -1.5   -1.1
 120:    -2.4   -2.7   -2.8   -2.8   -2.7   -2.5   -2.2   -1.9   -1.6   -1.2
 135:    -2.7   -3.1   -3.2   -3.3   -3.2   -3.0   -2.6   -2.1   -1.7   -1.3
 150:    -3.1   -3.5   -3.7   -3.7   -3.6   -3.4   -3.0   -2.4   -1.8   -1.3
 165:    -3.4   -3.8   -4.0   -4.1   -3.9   -3.6   -3.2   -2.5   -1.9   -1.4
 180:    -3.5   -3.9   -4.2   -4.2   -4.0   -3.7   -3.3   -2.6   -1.9   -1.4

EL akselin kiertomomentti kNm  @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    11.2   13.6   15.2   15.5   14.3   12.9   11.4    6.8    3.6    2.5
  15:    10.4   12.7   14.0   14.2   13.3   12.2   10.4    6.5    3.4    2.4
  30:     8.0    9.8   10.9   11.1   10.7   10.0    8.0    4.9    2.8    2.0
  45:     4.7    6.0    6.8    7.3    7.3    6.6    4.6    2.7    2.0    1.5
  60:     2.0    2.7    3.1    3.0    2.8    2.1    1.4    1.0    0.9    0.8
  75:    -1.0   -0.9   -0.8   -0.8   -0.7   -0.6   -0.5   -0.4   -0.2   -0.1
  90:    -2.0   -2.1   -2.2   -2.2   -2.2   -2.1   -1.9   -1.6   -1.3   -1.0
 105:    -3.0   -3.4   -3.7   -3.7   -3.7   -3.5   -3.2   -2.9   -2.4   -1.9
 120:    -6.0   -7.0   -7.6   -7.5   -7.1   -6.2   -5.1   -4.3   -3.5   -2.8
 135:    -8.7  -10.3  -11.3  -11.7  -11.6  -10.8   -8.4   -5.9   -4.7   -3.5
 150:   -12.0  -14.1  -15.3  -15.5  -15.1  -14.1  -11.7   -8.2   -5.5   -4.0
 165:   -14.4  -17.0  -18.4  -18.6  -17.7  -16.3  -14.1   -9.8   -6.1   -4.4
 180:   -15.2  -17.9  -19.6  -20.0  -18.7  -17.0  -15.1  -10.0   -6.2   -4.5

Etumerkin vaihtelu kertoo, että suuremmalla tuulella systeemi ei pysy koko aikaa samalla reunalla välyksiä, toisaalta sen ei ole tarvekaan.

AZ-laakerin kippimomentit:

Tuuli vääntää koneikon yläosaa yllä lasketuilla voimilla. 10 m/s tuulella nämä kippivoimat tulee vielä kyetä neutraloimaan jotenkin, 30 m/s tuulella ne pitää vain kestää.

AZ laakerin kippimomentti kNm  @ 10 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:     4.4    4.4    4.3    4.0    3.4    2.9    2.6    1.3    0.4    0.4
  15:     4.0    4.0    3.9    3.6    3.1    2.7    2.2    1.2    0.4    0.3
  30:     2.8    2.8    2.7    2.5    2.2    2.0    1.4    0.6    0.2    0.2
  45:     1.2    1.3    1.2    1.1    1.0    0.9    0.3   -0.1   -0.1   -0.0
  60:    -0.1   -0.1   -0.2   -0.4   -0.5   -0.7   -0.8   -0.7   -0.5   -0.3
  75:    -1.5   -1.6   -1.7   -1.7   -1.7   -1.6   -1.4   -1.2   -0.9   -0.6
  90:    -2.0   -2.1   -2.2   -2.2   -2.2   -2.1   -1.9   -1.6   -1.3   -1.0
 105:    -2.5   -2.7   -2.8   -2.7   -2.7   -2.5   -2.3   -2.1   -1.7   -1.4
 120:    -3.9   -4.1   -4.2   -4.1   -3.8   -3.4   -3.0   -2.5   -2.1   -1.7
 135:    -5.2   -5.5   -5.6   -5.6   -5.4   -5.0   -4.0   -3.1   -2.5   -2.0
 150:    -6.8   -7.1   -7.1   -6.9   -6.6   -6.1   -5.2   -3.9   -2.8   -2.2
 165:    -8.0   -8.3   -8.3   -8.0   -7.4   -6.8   -6.0   -4.4   -3.0   -2.3
 180:    -8.4   -8.7   -8.8   -8.5   -7.8   -7.0   -6.3   -4.5   -3.1   -2.4

AZ laakerin kippimomentti kNm  @ 30 m/s
AZ\ EL      0     10     20     30     40     50     60     70     80     90
   0:    55.2   56.7   56.7   54.1   48.2   42.8   38.2   24.4   14.6   11.3
  15:    51.7   53.4   52.6   49.9   45.2   40.8   35.0   23.5   14.0   10.9
  30:    41.4   42.6   42.1   40.0   37.3   34.1   27.8   18.7   12.2    9.7
  45:    27.1   28.4   28.5   27.9   26.7   24.1   17.7   11.7    9.5    7.7
  60:    15.4   15.9   15.9   14.5   12.9   10.5    8.0    6.5    5.8    5.2
  75:     2.4    2.5    2.6    2.4    2.4    2.2    2.2    2.2    2.2    2.2
  90:    -2.0   -2.1   -2.2   -2.2   -2.2   -2.1   -1.9   -1.6   -1.3   -1.0
 105:    -6.4   -6.8   -7.1   -6.9   -6.7   -6.3   -6.0   -5.5   -4.9   -4.2
 120:   -19.2  -20.2  -20.3  -18.9  -17.2  -14.6  -11.7   -9.8   -8.5   -7.2
 135:   -31.1  -32.7  -32.9  -32.4  -31.0  -28.2  -21.4  -15.0  -12.1   -9.7
 150:   -45.4  -46.9  -46.6  -44.5  -41.6  -38.2  -31.5  -21.9  -14.8  -11.7
 165:   -55.6  -57.6  -57.1  -54.3  -49.6  -44.9  -38.8  -26.8  -16.7  -12.9
 180:   -59.2  -61.0  -61.1  -58.5  -52.6  -46.9  -41.9  -27.6  -17.2  -13.3

Koska suunnitellussa rakenteessa AZ-laakeri on vajaa 10 cm pilarin pään yläpuolella, nämä lukemat pätevät myös pilarin päässä olevien kiinnityspulttien laskentaan.

Jos neutraloivaa massaa on esim. 5 tonnia säteellä 0.30 m, se neutraloi edellä esiintyvistä momenteista noin 15 kNm.
(Riittää hyvin 10 m/s tuulelle, auttaa osaltaan 30 m/s tuulen noin 61 kNm momenttia..)
(Tuloksen epäsymmetria sisältää elevaatiota momentillaan hillitsevän apumassan momentin)

Pilarin tyven tuulimomentit:

Pilarin tyven tuulimomentti kNm  @ 10 m/s
AZ\ EL       0      10      20      30      40      50      60      70      80      90
   0:     14.6    14.5    14.0    13.0    11.3     9.9     8.8     5.4     3.0     2.4
  15:     13.6    13.5    12.9    11.9    10.5     9.4     8.0     5.1     2.9     2.3
  30:     10.6    10.5    10.0     9.2     8.4     7.6     6.1     3.8     2.3     2.0
  45:      6.5     6.5     6.2     5.9     5.6     4.9     3.4     2.0     1.6     1.4
  60:      3.1     2.9     2.8     2.3     1.9     1.3     0.8     0.6     0.6     0.7
  75:     -0.7    -0.8    -0.9    -1.0    -0.9    -0.9    -0.8    -0.6    -0.4    -0.1
  90:     -2.0    -2.1    -2.2    -2.2    -2.2    -2.1    -1.9    -1.6    -1.3    -1.0
 105:     -3.3    -3.5    -3.6    -3.5    -3.4    -3.2    -3.0    -2.7    -2.3    -1.9
 120:     -7.0    -7.2    -7.2    -6.8    -6.2    -5.4    -4.5    -3.8    -3.3    -2.7
 135:    -10.5   -10.8   -10.7   -10.4    -9.9    -9.0    -7.1    -5.2    -4.3    -3.4
 150:    -14.6   -14.8   -14.4   -13.7   -12.7   -11.7    -9.8    -7.1    -5.0    -4.0
 165:    -17.6   -17.8   -17.3   -16.4   -14.9   -13.5   -11.7    -8.4    -5.5    -4.3
 180:    -18.6   -18.7   -18.4   -17.5   -15.7   -14.0   -12.6    -8.6    -5.7    -4.4

Pilarin tyven tuulimomentti kNm  @ 30 m/s
AZ\ EL       0      10      20      30      40      50      60      70      80      90
   0:    147.6   147.3   143.8   135.1   119.4   105.6    94.3    61.4    37.7    29.8
  15:    138.5   138.7   133.9   124.9   112.2   100.7    86.8    59.2    36.3    28.8
  30:    111.6   111.4   107.7   100.9    93.0    84.6    69.4    47.5    31.8    25.7
  45:     74.2    75.5    74.0    71.3    67.5    60.7    45.1    30.7    25.1    20.8
  60:     43.5    43.6    42.7    38.5    34.1    28.0    21.9    18.1    16.2    14.4
  75:      9.6     9.7     9.8     9.1     8.9     8.2     8.0     7.7     7.4     7.0
  90:     -2.0    -2.1    -2.2    -2.2    -2.2    -2.1    -1.9    -1.6    -1.3    -1.0
 105:    -13.6   -14.0   -14.2   -13.6   -13.2   -12.3   -11.7   -11.0   -10.0    -9.0
 120:    -46.9   -47.9   -47.1   -43.0   -38.5   -32.1   -25.6   -21.3   -18.9   -16.4
 135:    -78.2   -79.8   -78.4   -75.8   -71.8   -64.8   -48.9   -33.9   -27.8   -22.8
 150:   -115.6  -115.7  -112.2  -105.3   -97.3   -88.7   -73.1   -50.7   -34.4   -27.7
 165:   -142.2  -143.0  -138.3  -129.3  -116.5  -104.8   -90.5   -62.5   -39.0   -30.8
 180:   -151.6  -151.5  -148.3  -139.5  -123.7  -109.7   -98.1   -64.6   -40.3   -31.8

Epäsymmetrisellä kappaleella pelkkä profiilin otsapinnan ala ja ilmanvastuskerroin Cd ei kerro kaikkia voimia, vaan kappale tuottaa voimia myös muualle kuin tuulen suuntaan.

Elevaation akselioffsetti on luokkaa 0.6 metriä:
  → Nolla-asteen elevaatiolla elevaatioakselille tuleva momentti on: 13 kNm @ 30 m/s (ylöspäin).

Peili käännettynä 90° elevaatioon kokee siis noin 20% tuulivoimasta.
Tämä merkitsee 30 m/s tuulella noin 2.7 kNm momenttia elevaatioon
ja noin 1.4 kNm momenttia azimuuttiin.
Lisäksi se todennäköisesti painaa itseään alaspäin jollain voimalla jonka suuruutta on vaikea sanoa.
  → Rasitukset turva-asennossa normaalikäytön luokkaa myös kovimmassa myrskyssä!

Turva-asennossa peilin 20 m² pinta-ala kerää sadevettä reipasta vauhtia. Jos pohja on täysin ummessa, kuten se alkuperäisellä syöttötorvella olisi, tämä lintujen uima-allas keräisi kaikkiaan 7.5 tonnia vettä.
(10 mm sade kerää 200 litraa.)

Noin 60° elevaatiossa peili valuttaa kaiken veden vielä pois alareunastaan,
mutta tuulikuorman varma alenema on vain noin 40%, ei 80% kuten turva-asennossa.

Tuulikuorma tekee myös azimuutti- ja elevaatioakseleita kiertäviä voimia.

Todellisten arvojen määrittäminen on vaikeaa mutta likiarvoistus kertoo,
että azimuutissa kulmilla 30-60 astetta momenttia on 10-11 kNm @ 30 m/s.

Erilaisia tuulenvoimakkuuksia vastaavat maksimivoimat ja momentit:

Suora tuuli AZ kiertävä AZ voima
d=780
AZ voima
d=1200
EL kääntävä
esipainotettuna
10 m/s   2.5 kN   1.0 kNm   2.6 kN   1.7 kN   4.9 kNm
30 m/s   22 kN   9 kNm   23 kN   15 kN   20 kNm
45 m/s   45 kN   23 kNm   57 kN   37 kN   41 kNm


Case: Azimuutin Hammashihnaveto:

Kun hihnavetoa käyttävän pyörän (pyörien) läpimitta on esim. 0.15 metriä, 10 kN vetovoima esittää 0.75 kNm vääntömomenttia.

Varustamalla veto vääntömomenttirajoittimella voi systeemi "liian voimakkaalla" tuulella kääntyä alatuulen suunnalle uhkaamatta ylittää hihnojen vetokestoa.

Pääakselin dynaaminen paikoillaan pysyvyys parempi kuin 0.050 astetta käyttöolosuhteissaan.

  • .. joka 1200 mm halkaisijalla on 3770 mm / 7200 ( ← 360°/0.050° ) = 0.52 mm
  • Käyttävällä akselilla olevan hihnapyörän jakoympyrän läpimitta on noin 200 mm, joten jakosuhde on noin 6:1
  • Käyttävän akselin hihnapyörällä em. kulma olisi noin 3.1 mm ja 200 mm läpimittaolettamalla kulmana: 1.78°
  • Olettaen käyttävälle akselille jokin kitkaan perustuva ylikuormakytkin @ 1.0 kNm,
    d=200 mm hihnapyörä tuottaa takaperin em. momentin hihnavoimalla noin 10 kN,
    joka vastaa noin 23 m/s tuulta.
  • Edellä oletettu ylikuormasuoja on esim. Bonfiglioli:n W-sarjan kierukkaruuveissa, mallissa W110, jonka välyskulmana lausuttuna on luokkaa 0.33°, d=200 mm hihnapyörällä tuo tarkoittaa hiukan vajaata 0.60 mm.
  • Sallitaan hihnalle venymää 2x 0.10 millimetriä @ 600 mm = 0.033 % joka tulee voimalla joka riippuu käytettävästä hihnasta..
  • yllä käytetään hihnan venymään ja ajavaan vaihteeseen noin puolet välysbudjetista
  • Poly Chain GT 14M Aramid 37mm leveänä
    • sallii noin 1.1 kN vetoa em. 0.033 % venymään (n. 7 m/s OK)
    • maksimi sallittu kuorma riippuu vetävän hammaspyörän hammasluvusta, ollen luokkaa 6.5 - 7.1 kN (n. 18 m/s tuuli)
    • murtolujuus on 42 kN (→ yksikin hihna kestää 30 m/s myrskyn)
    • esikiristystä pitää olla voiman X verran - tuo 1.0 kN vaihtelu tuulikuorman mukana on asentotarkkuuden rajoissa sallittua
    • Hihnan hinta 4410 mm pitkänä on noin 1330 €!
  • Laittamalla kaksi edellämainittu hihna:
    • Venymä on hyväksyttävä 10 m/s tuulella
    • Maksimikuorma saavutetaan 27 m/s tuulella (miinus esikiristys!)
    • Hihnojen hinta 4410 mm pitkänä on noin 2x 1330 €!
  • Laittamalla kolme edellä mainittua hihnaa rinnakkain:
    • Venymä ei haittaa 10 m/s tuulella
    • Maksimikuorma sallii 30 m/s tuulen
    • Murtolujuus sallii 80-90 m/s tuulen (→ murto ei ole ongelma)
    • Neljäs rinnakkainen hihna sallii yhdistelmässä esikiristystä 7000/4 Newtonin verran
  • → 4 rinnakkaista nauhaa kyllä kestää (kolmekin), mutta käyttävän akselin vääntömomentin rajoitus voi silti olla hyödyksi!
  • .. hihnan maksimi kitkavoima betonia vasten saattaa olla ikävän rajallinen - betonin pinta saattaa hajota kyllin voimakkaassa vedossa. Terästä vasten kitkakerroin on paljon rajallisempi ja luisto saattaa kiusata jo paljon pienemmillä voimilla.
  • Poly Chain GT 14M Aramid 125 mm leveänä
    • Fmax= 24 kN, Fbreak = 141 kN
    • 0.10% (1.0 mm) venymä: 10.5 kN
    • Tällainen 4410 mm pitkä hihna maksaa noin 4500 € !
    • ... jolla rahalla saa hyvinkin kahdet pinion-vaihteistot.
  • Yksi em. hihna hoitaa homman (venymää on hiukan enemmän kuin neljällä 37 mm leveällä hihnalla.)
  • PowerGrip HTD 14M-55 (teräsvetolangoin)
    • Leveys 55 mm, 0.033% venymä noin 2.05 kN voimalla → yksikin riittää 10 m/s tuulelle
    • Maksimikuorma 9.3 kN - yksi ei riitä 30 m/s myrskyyn
    • Murtokuorma 92 kN - yksi kestää kovimmankin myrskyn katkeamatta
    • Vetopyöränä 40 hampainen, Djako 178.25 mm
    • Maksimikuorman akselimomentti: 820 Nm
    • Hinta 4100 mm pitkälle hihnalle noin 800 € ?
  • PowerGrip GT3 4326-14MGT-55 hihna (teräs vai lasikuitu ?)
    • Leveys 55 mm, venymäspeksit ?
    • Oletettavasti ominaisuuksiltaan HTD 14M-55:n kaltainen.
    • Hintaa n. 750 €
  • Megaflex PU AT10 -hammashihna
    • Leveys 50 mm, 0.033% venymä noin 0.66 kN voimalla
    • Maksimikuorma 8.0 kN
    • Murtokuorma 27.4 kN
    • "Trapetsoidi" hammasmuoto, eli suora pohja.
    • Saatavat leveydet: .. 50 / 75 / 100 / 150
  • Megaflex PU AT20 -hammashihna
    • Leveys 50 mm, 0.033% venymä noin 1.0 kN voimalla
    • Maksimikuorma 10.2 kN
    • Murtokuorma 39.3 kN
    • "Trapetsoidi" hammasmuoto, eli suora pohja.
    • Saatavat leveydet: .. 50 / 75 / 100 / 150 / 200
  • Asennon mittaus voi käyttää kääntökehän alla olevaa kehäpintaa oman hihnansa (vaikka PowerGrip 1100H025 (2794 mm)) kanssa - kiristystä kummempia momenttivoimiahan siihen ei silloin kohdistu..
  • Asennon jatkuvan mittauksen lisäksi systeemissä tarvitaan pari optohaarukka-indeksiä joista saadaan varma "nollakohta" jos muut menetelmät ovat päässeet "liikahtamaan".

Hihnaveto esimerkiksi näin:

Madaltaen AZ-laakerin ja hihnavedon välistä etäisyyttä: noin 150 mm.
Huomaa myös pilarin huipun "syvennys" joka täytetään jälkivalumassalla koneiston asennuksen jälkeen.
Kaikkiaan laakerijalka on tässä mahdollisimman lähellä pilarin huippua.
Mahdollisesti peruspultit pitää katkoa sahalla minimimittaan asennuksen jälkeen.

(Koteloitujen laakereiden CAD-mallit FAG:in webistä, vaihteen CAD-malli Bonfigliolin webistä.)

(Vaihde: VF/W 49/110 L2 UFC2 52 P63 B5 B6 CW4 24 23,
moottori: BN 71C 4 230/400-50 IP55 CLF B5 E3 EN1 U1
tai jotain tähän tapaan.)


Case: Azimuutin hammastettu kääntökehä:

Hammastuksen lujuus vaihtelee kääntökehittäin:

  • 13-20 kN lujuusluokka
  • 40-60 kN lujuusluokka
Kumpikaan ei kestä kaikissa oloissa 0.80 metrin läpimitassa sellaisenaan.
(Maksimi tuulivoiman Az-vaikutus: 17 kN)

Momenttirajoitin voisi auttaa ?.

Välykset:

Välysbudjettia on: 0.050°/360° * 138*6mm*pi = 0.359 mm
(Toriani Gianni:n kehä: E.850.20.00.C)

Standardi 0.03 modulin välys 6 mm modulilla tarkoittaa kääntökehällä 0.180 mm väliä.

Pinion-ratas (suomeksi ehkä "vetopyörä") saa siis lonksua puolelta toiselle enintään:
    0.359 - 0.180 = 0.179 mm

Nämä välysarvot ovat maksimeja, eli vasta loppuun kulunut systeemi saisi esittää näitä..
(tai sitten pitää käyttää kahden pinion-ketjun ratkaisuja.)

Pinion-rattaita on saatavilla moduli 6 mm:lle seuraavasti:

z Sallittu välys
asteina
 Sallittu välys
minuuttein
 Max momentti
140.244°14.6'1090 Nm
180.190°11.4'1400 Nm
200.171°10.3'1560 Nm

Käyttävälle akselille sallittu välys on suurimmillaan 14 hampaiselle pinionille.

  • Bonfiglioli:n W110 vaihteella kulmavälys on uutena luokkaa 0.33°, eli se on jo sellaisenaan liian suuri.
  • Bonfiglioli:n 300-sarjan planeettavaihteilla (tarkoitettu pinion-käyttöön) kulmavälys on tätäkin suurempi.
  • Välysten takia yhden pinion-ajon tekniikka ei toimi

Käyttävän akselin suurin sallittu vääntömomentti kullekin tapaukselle annetaan.
Momentti antaa 26 kN voiman hampaaseen ja sitä ei saa ylittää missään oloissa!

Vaihdevaihtoehtoja:

  • Bonfiglioli W110 vaihteen hinta on noin 500-700 €, lisäksi pinion-pyörä, sen akseli ja laakerointi sekä vaihteen jalka.. (tarvitaan kaksi sarjaa)
  • Bonfiglioli 301-planeettavaihteen hinta noin 2200-2500 € (tarvitaan kaksi)

Kahden pinion-vaihteen tapauksessa kumpikaan ei saa olla ns. itsepidättävä,
molemmissa tarvittaneen momenttirajoitin.

Varsinainen Azimuutin hard-lock tehdään (jos ollenkaan) muutoin kuin vetomoottoreilta.

Haasteita:

  • Voitelu (vaseliini ? öljyallas ?)
  • Suojaus lialta (tomu, vesi)
  • Asennon mittaus

Mahdollinen tapa tehdä tämä:


Azimuutin ketjuveto

Tarvittavat voimat kestäviä hammasketjuja löytyy helposti ja ne ovat melko edullisia.

Hienoisia ongelmia:

  • Tarvitaan iso (800 - 1200 mm) läpimittainen hammasratas pilariin.
  • Hammasketjua käytetään molempiin suuntiin, joka on hieman erikoista...

Kaikkiaan: Ei oikein käyttökelpoinen tämän Azimuutissa, mutta mahdollisesti elevaatiossa ?

DIN 8781-1 tarvikkeita:

  • 08 B-1 ketju: pitch = 1/2", Fmurto >= 18 kN
  • 12 B-1 ketju: pitch = 3/4", Fmurto >= 29 kN
  • 16 B-1 ketju: pitch = 1/1", Fmurto >= 60 kN
     
  • 08 B-2 ketju: pitch = 1/2", Fmurto >= 32 kN
  • 12 B-2 ketju: pitch = 3/4", Fmurto >= 57 kN
  • 16 B-2 ketju: pitch = 1/1", Fmurto >= 106 kN

Haasteita:

  • Voitelu
  • Suojaus lialta (hermeettinen kotelo ?)
  • Asennon mittaus


Elevaatioakselista:

Peilin elevaatioakseliksi suora putki, jotta laakerien keskinäisten suoruuksien säätämisen kanssa ei olisi vaikeuksia.

Koska peilin keskikohta pitää jättää vapaaksi, akselin sijainti peilin suhteen on keskikohdan ala- tai yläpuolella. Olipa tämä akseli missä tahansa, tuulikuorma tekee aina elevaatioakselille momenttia.

  • Yläpuolinen: etupuolinen tuulivoima painaa peiliä 0-elevaatioon, takapuolinen tuulivoima 90-elevaatioon.
  • Alapuolinen: etupuolinen tuulivoima painaa peiliä 90-elevaatioon, takapuolinen tuulivoima 0-elevaatioon.
  • Huom: 90-elevaatiossa peilin kokema tuulivoima on pienimmillään - ns. safe-position!
  • Huom: takapuolinen tuulivoima samalla tuulella on noin 50% pienempi kuin etupuolinen...
  • → alapuolinen akseli parempi ?

(kopio ylempää)
Erilaisia tuulenvoimakkuuksia vastaavat maksimivoimat ja momentit:

Suora tuuli AZ kiertävä AZ voima
d=780
AZ voima
d=1200
EL kääntävä
esipainotettuna
10 m/s   2.5 kN   1.0 kNm   2.6 kN   1.7 kN   4.9 kNm
30 m/s   22 kN   9 kNm   23 kN   15 kN   20 kNm
45 m/s   45 kN   23 kNm   57 kN   37 kN   41 kNm

Peili on näissä hahmotelmissa varustettu tarkoituksellisella elevaation epätasapainolla joka vetää elevaatiota alaspäin noin 2.3 kNm @ +30° momentilla mahdollistaen tarkan elevaatioajon kaikissa peilin asennoissa 10 m/s tuulella.


Elevaation ketjuveto

Tarvittavat voimat kestäviä hammasketjuja löytyy helposti ja ne ovat melko edullisia. ( 12-20€/m )

Elevaatiossa liikealue on 95-100 astetta, ei koko kierrosta eikä edes puolta.

Hienoisia ongelmia:

  • Tarvitaan iso (800 mm) läpimittainen ketjupyörä elevaatioakselille (tosin sileä sellainen riittää + ketjun kiinnitys sopivasta kohdasta pyörälle)
  • Ketjua käytetään molempiin suuntiin, joskin elevaatiossa on tuulikuormat ja apumassat säädetty niin, että enintään 10 m/s tuulella elevaatio on aina alaspäin laskeva → aina vedossa samaan suuntaan.

DIN 8781-1 tarvikkeita:

  • 08 B-1 ketju: pitch = 1/2", Fmurto >= 18 kN
  • 12 B-1 ketju: pitch = 3/4", Fmurto >= 29 kN
  • 16 B-1 ketju: pitch = 1/1", Fmurto >= 60 kN
     
  • 08 B-2 ketju: pitch = 1/2", Fmurto >= 32 kN
  • 12 B-2 ketju: pitch = 3/4", Fmurto >= 57 kN
  • 16 B-2 ketju: pitch = 1/1", Fmurto >= 106 kN
Useat valmistajat kehuvat että heidän tuotteensa ylittää DIN-vaatimukset NN prosenttia. Näitä voi siis pitää turvallisina minimeinä ketjujen kestolle.

Myötörajatietoja ei kuitenkaan kerrota missään ja se on parametri jota ei saisi ylittää koska silloin on jo kyse palautumattomasta muodonmuutoksesta rasituksessa. Suunnittelijoille annetaan erilaisia varmuuskertoimia joiden alkuperiä ei kerrota ja joiden soveltuvuus tällaiseen "liikkumattomaan" systeemiin on aika hankalaa ymmärtää.

Haasteita:

  • Iso ketjupyörä (sileä kehä + ketjun kiinnitys alueelle joka ei koskaan irtoa kehältä, ei siis tarvita hammastettua pyörää!)
  • Voitelu (etenkin pienellä ajavalla pyörällä)
  • Suojaus lialta / lumelta / jäältä (ja vierasesineiltä kuten operaattorien sormet)
  • Asennon mittaus
    (Erillinen ohut hihnapyörä ja jotain halpaa kapeaa hihnaa ?)
  • Hard-lock mekaniikka - antenni on voitava mekaanisin pultein tehdä liikkumattomaksi mm. huoltojen ajaksi.
Oheisessa kuvassa azimuutissa hihnaveto ja elevaatiossa duplex tai triplex ketju.
Sinisellä putkella päällystetty osa suoraa ketjua ei koskaan ole minkään rattaan päällä, keltaisella päällystetty on.
Isossa pyörässä ..

Taaemmassa pyörässä on elevaatioakselin asennonmittauksen hihnaura, plus toinen hard-lock lukoista (punaiset vaakapuikot).
Asennonmittauksen hihnaura voisi olla pienempikin kiekko, lukituksen on tarvis olla mahdollisimman suuri.

(Vaihde: Bonfiglioli VF/W 49/110 L2 UFC2 52 P63 B5 B6 CW4 24 23,
moottori: BN 71C 4 230/400-50 IP55 CLF B5 E3 EN1 U1
tai jotain tähän tapaan.. samanlainen kuin azimuutille.)

Mitoista:

  • Ison rattaan r=0.400m (max: r=0.600m ?)
  • Pienen rattaan r=0.080m
  • Elevaation maksimimomentti: 20 kNm
  • Ketjun maksimi kiristysvoima: 50 kN (→ 16 B-2 ketju ?)
  • Vaihteen akselin maksimi momentti: 4 kNm
  • Vaihteen akselin taivutusvoima: 50 kN @ 30 mm ?
    (erillinen ulkoinen laakeri ketjupyörän vieressä)

Isompi kehä jolla pienempi ketjuvoima:

  • Ison rattaan r=0.550
  • Pienen rattaan r=0.080m
  • Elevaation maksimimomentti: 21 kNm (peiliä siirretty 0.10 metriä ulospäin)
  • Ketjun maksimi kiristysvoima: 38.2 kN (→ 12 B-2 ketju ?)
  • Vaihteen akselin maksimi momentti: 2.9 kNm
  • Vaihteen akselin taivutusvoima: 36.4 kN @ 30 mm ?
    (erillinen ulkoinen laakeri ketjupyörän vieressä)

Vaihteen momenttirajoitinoptio on noin 1 kNm, jolloin 08B-2 ketjulla ja 20 piikkisellä rattaalla:

  • jakohalkaisija olisi: 80.9 mm
  • maksimi ketjuvoima on: 24.7 kN
  • maksimi momentti isossa rattaassa ( d=800 mm ): 10.7 kNm
  • .. joka on kertoimella 2 enemmän kuin 10 m/s tuulikuorma.
  • .. ja on alle 08B-2 ketjun keston (kertoimella 1.17)

Vaihteen momenttirajoitinoptio on noin 1 kNm, jolloin 12B-2 ketjulla ja 20 piikkisellä rattaalla:

  • jakohalkaisija olisi: 121 mm
  • maksimi ketjuvoima on: 16.4 kN
  • maksimi momentti isossa rattaassa ( d=800 mm ): 6.6 kNm
  • .. joka on kertoimella 1.3 enemmän kuin 10 m/s tuulikuorma.
  • .. ja on alle 12B-2 ketjun keston (kertoimella 3.5)

30 m/s tilanteen 20 kNm vääntömomentti:

  • "ratas" d=800mm, ketjuvoima: 50 kN
  • Soveliaita ketjuja: 16 B-1, 12 B-2, 16 B-2, (12 B-3 ?)
  • 12 B-x ja 20 piikkiä: d=121 → vääntö: 3.0 kNm
  • 16 B-x ja 20 piikkiä: d=162 → vääntö: 4.0 kNm

Moottorit lähikuvassa (AZ-moottori siirrettynä toiseen laitaan, EL-vaihteen yksi levyistä läpinäkyvänä, jne.)


Az-pilari, kääntökehä, jne. juttuja.

Vetävä pyörä voi olla jopa metrin ulkona, riippuen hihnan pituudesta.

Keskellä iso reikä, josta voidaan pujottaa kaapeleita - ehkei niin iso että asentajakin mahtuu, mutta...

Kääntökehän yläpuoli (tai alapuoli..) pitää voida irroittaa ja siksi "Jalka" ("Base") osassa on olat, joiden päälle voidaan laittaa kolme-neljä pullotunkkia, joilla koko kääntyvä osa voidaan nostaa pari senttiä ylös, kun joskus tarvitaan vetävän hammashihnan vaihtoa.

Koska tuo nostohomma on varsin hankala, kannattaa asentaessa laittaa pari hihnaa "varastoon" (suojamuoveissa) "Jalka"-osan ympärille, jotta tätä nostoa ei tarvitse tehdä ainakaan heti..


Rautainen "Jalka"

Hahmotelmaa peruspilarin nokkaan tulevasta rautaisesta jalasta jolla jalustan kääntyvä osa istuu:

  • Ulkoläpimitta 1000 mm
  • Korkeus noin 90 mm
  • Pohjalaipan paksuus 20 mm. (r1=500, r2=300 - rengas)
  • Ylälaipan täsmälliset läpimitat päättämättä, ne riippuvat käytettävästä laakerista. Laipan paksuus 20 mm.

VariCAD piirros 3D rendattuna Jalasta:

  • Kasattuna suorista paloista jotka saa hitsattua siististi yhteen ilman tarvetta sorville..


Kääntyvä AZ taso integroituine vastapainomassoineen:

Az-laakerin alla oleva vastapainomassa pitää peilin tuulikuormasta johtuvia kallistuspyrkimyksiä aisoissa momentilla: mass * g * 0.320 m

Peilin ja Az-haarukkamekaniikan painona noin 1.7 tonnia ( + lisämassat ) tuottaa momentin: 5.3 kNm ( + lisämassojen momentti.)
Tarkemmin jäljempänä momenttilaskuissa...

Ympärille puupintainen (tai galvisritilää ?) kiinteä kävelytaso, jossa myös kaiteet ja portaat.

Az-haarukka 3D malli:

  • Ilman Az-moottoria.
  • Ilman juuri mitään El-mekaniikkaa.
  • Esittää Az-laakerin yläpuolisen tukirakenteen (vihreä) El-akselille,
  • sekä alapuolisen kippivoimia vastustavan massan tuen (sininen).


Vastapainot liikkuvat elevaatiotukien ulkopuolilla.

Mahdollisesti ne pitää koteloida (rautaputkea ja vesivaneria) käyttöturvallisuusmielessä.

Elevaatiotuet RHS 100x100x5.0 neliöputkipalkkia.

Kuormat:

  • Peili noin 500 kg
  • Vastapainot noin 500 kg
  • Mekaniikka noin 200 kg
  • Tuulikuormaa max 22 kN


Hahmotelmaa peruspilarista.

  • Ylös pulttikruunu johon rautainen jalka kiinnitetään.
    (Esim. Peikko PPM 22/P: 194 kN, HPM 24/P: 147 kN)
  • Alhaalla kallioankkurointeina 8-16 kpl 16 mm harjateräksiä jotka on porattu ja injektiosementoitu 1500-2000 mm kallioon.
  • Pystyt raudoitukset hitsataan (tai lenkitetään) kiinni kallioankkureihin, toisiinsa (apusitein) ja pulttikruunuun.
  • Kuvaan ei ole piirretty n. 6-10 mm harjateräksestä tehtäviä vaakasuoria ja vinoja pystyterästen ulkopuolelle sijoittuvia siteitä. (Tarpeellisia?)

Tarkoitus on, että teräksinen "Jalka" asennetaan pulteille alapuolisten kaksoismutterien varaan vaaiten yläreunan laakerin.

Lopulta kun oikea asennusasento on varmistunut (halutulla tarkkuudella, joka on noin 0.050°) tämä "Jalka" kiristetään yläpuolisilla muttereilla paikalleen, alapuoliset lisämutterit kiristetään mukaan ja yläpuoliset lisämutterit myös. (Yhteensä siis neljä mutteria per pultti.)

Pulttien kiristyksen jälkeen pilarin yläpään ja teräksisen "Jalan" väli täytetään jälkivalumassalla. ("Grout" - suomeksi suunnilleen: "laasti")

Määräyskokoelma sanoo, että terästen maksimi keskinäinen etäisyys saa olla 300 mm, joka tarkoittaa että 8 pystyterästä on liian vähän. Laitetaan sitten 16 kpl.

Suurin vääntömomentti kohdistuu myrskyssä tämän osan kalliorajapintaan tai leveän pohjan kanssa pilarin alimpaan kapeaan kohtaan.

Muotiksi:

  • 1000mm sisäläpimittaiset betoniset kaivonrenkaat.
  • Erilaiset muut optiot hylätty. (laudoitus, peltinen ilmastointiputki, jne..)

"Pulttikruunuun" Peikko PPM 22/P pultit.


Pilarin ja rakenteiden momenteista

Mallista saatu pahin tuulimomentti on noin 152 kNm.

Leveätyvinen pilari (tyven läpimitta 2.8 metriä):

  • Pilarin + tyvilaatan massa noin 19 tonnia (betonia 7.6 m³)
  • Az-koneiston ja peilin massa: ≈ 3 - 6 tonnia
  • Kokonaismassaa on siis 210 - 260 kN
  • Leveätyvisen pilarin kaatomomentti: ≈ 300 - 360 kNm (r = 1.4 m)
  • Jäännöstuulikuormamomentti: -40 .. -150 kNm
  • → pärjää ilman kallioankkureita!
  • Tehdään kuitenkin ankkurit estämään routaa tekemästä ikävyyksiä
  • Alempana lasketaan pilarin raudoitteiden voimia, leveän tyven ja siitä jatkuvan kapeamman pilarin välillä on suurimmat vääntövoimat, jotka ovat korkeuksien suhteessa vääntävään voimaan nähden:
    • (7.8-0.6)/7.8 ≈ 92% ≈ 130 kN neljälle raudalle (33 kN per rauta)
    • A500HW harjateräksellä teräksen vetolujuus on yli 500 N/mm2.
      Käytetään kuitenkin varmuuskerrointa 1.3: 384 N/mm2
      → 86 mm2
    • Käytettävä 16 mm A500HW tarjoaa kerrointa: 3.0
      (tai tuulennopeutta joka on noin 1.5 kertaa 30 m/s = 45 m/s)
      (Kaatomomentti: 411 kNm juuressa, ankkureita kiskoo: 186 - 216 kNm;
      lasketaan neljän olevan yhtäläisessä vedossa: 16 - 20 kN per ankkuri.)
    • ... mutta moisella tuulella kallio puhaltuu tyhjäksi ...

Koneiston Lyhyen-Jalan ja pilarin liitoksen momentit:

  • Tuulikuormavoima 22 kN vaikuttaa 2.0 metriä pohjalevyn yläpuolella antaen näin momentin M 44 kNm tuohon rajapintaan.
  • Koneiston- ja vakautusmassojen vaikutus vastustaa kaatoa momentilla: 0.45 m * 30 kN = 13 kNm (max: 31 kNm erittäin raskailla lisämassoilla)
  • Tuulikuorman jäännösmomentti on siis: 31 kNm, joka 0.90 metrin säteellä vetää ja työntää pulttiparia voimalla 34 kN — pultteja on aina 4-6 kpl kuormaa jakamassa ja jokaisen kesto on yli 195 kN.
  • Pilaripulttien leikkausjännityskesto ? 22 kN jaettuna kaikille ?
  • ...

AZ-laakerin momentit:

  • 10 m/s tuulella kippimomenttia on jopa 8.8 kNm
  • Ripustamalla laakerin alapuolelle massaa siten, että sen massakeskiö on laakerin alla, tarvitaan r=0.30m kokoisella kehälaakerilla:
    8.8 kNm/0.30m = 29 kN paino estämään kippi. ( ≈ 3 tonnia, ≈ 1.5 m3 betonia)
  • Piirrusteltu noin 2.5 m3 eli 5 tonnia riittää yllä annetuilla geometrioilla vastustamaan 15 kNm momenttia (AZ+EL koneiston, peilin jne. massat päälle - 2-3 tonnia)
  • Jonkin verran yli 10 m/s tuulille asti AZ-laakerin kuormitus on pystyä ja jossain määrin vaakasuuntaista.
  • Kippi (jolloin elevaation suuntaustarkkuus alkaa kärsiä) alkaa vaikuttaa vasta kovemmilla tuulilla.
  • Laakerilla vaikuttaa maksimikuormassa 62 kNm momentti, josta siis noin 20-30 kNm on massoilla neutraloitu.
    Maksimi kippimomentti on täten noin 42 - 32 kNm.

Kiertomomentit:

Käännön dynaamiset momentit (kiihdytykset ja hidastukset) ovat olemattomia verrattuna tuulikuormiin.

AZ-laakerille (ja koko pilariin) kohdistuva kiertomomentti on enimmillään 18 kNm.

Seuraavien osien tulee kestää tämä kiertomomentti:

  • Peruspilarin kallioankkurit (kallion pinta on epätasainen joka omalta osaltaan ottaa voimaa vastaan)
    Sanokaamme että 20 kN (r=1.0m, 20 kNm/1.0m) koettaa leikata ankkurirautoja kalliorajassa joka on ideaalisen liukas:
    20 kN / (16 * 201 mm2) = 6.0 N/mm2 — selkeästi alle lujuusarvojen.
  • Peruspilarin 1m kaivonrenkaista tehty osuus - uskotaan "ylijäreäksi"
  • Peruspilarin päässä olevien pulttien (8 kpl, Vu 35 kN);
    20 kNm / 0.45 m = 44 kN — tasaisesti kaikille pulteille jakautunut leikkaava kuorma on 5.5 kN per pultti.
    Varmuuskerroin 8.0 (neljälläkin pultilla pärjättäisiin)
  • Litteän "Rautaisen Jalan" kiertomomentin kesto:
    • Ympyrärengaspoikkipintaisen akselin vääntövastus:
      W = 2/D * (pi *(D^4 - d^4))/32
      missä "D" on ulkohalkaisija (670) ja "d" on sisäsäde (670-2*20):
      W = 12.9 * 106 mm3:
      tau_max = T/W = 20.6 / 12.9 = 1.6 N/mm2
    • kestää siis hyvin noin 9 senttiä korkeana jalkana kääntökehälle..
  • Az-laakerin pultit jne eivät osallistu kiertomomenttiarvoitukseen.
  • Az-vedon momenttikesto ? Käsitelty tuulikuormassa...
  • Az-haarukan kiertomomenttikesto ?
  • El-koneiston kiertomomenttikesto ?


Tehdään levennetty pilarin tyvi:

Säteittäiset raudoitteet tarvitaan joka tapauksessa, mukaan pari raudoiterengasta ulkoreunaan - alas pari rinnakkaista kierrosta ja ylös yksi.

Tolpan tyven ympärille metrin läpimittainen kehä 3 kierrosta 6 mm A500HW.

Materiaalitarpeet revisioitava...

  • Säteittäiset pystysiteet: 16 mm, 2.0 metriä, 16 kpl
  • Ankkuriraudat: 16 mm, 1.5 metriä, 16 kpl
  • Tolpan tyvikehä: 16 mm, 8.0 metriä, 1 kpl (kiepillä, r= 0.50 m)
  • Ulkoalareuna: 16 mm, 12 metriä, 2 kpl (kiepillä, r=1.00 m)
  • Sisäalareuna: 16 mm, 4 metriä, 1 kpl (kiepillä, r=0.50 m)
  • Pilariin: 16 mm, 2.9 - 3.0 metriä, 16 kpl
  • Sidontalankaa / hitsausvälineitä ja aineita..

Muotin nimellinen pinta-ala: 4.65 m2, 0.50m korkeudella tilavuus: 2.32 m3, betonimassa ≈ 5.1 tonnia.
(Noin tonni per 0.10 metriä paksuutta..)

Korkeutta voisi olla jopa 80 senttiä.

Pilarin muottivaihtoehdot:

  • 1.00 metrin läpimittaisia kaivonrenkaita (3x 70 € = 210 €)
    Toimii ilman lisätuentaa, kuljetus ja nosto paikoilleen n. 74 &euro/h.
    Kuljetus ja nosto paikalleen 75-150 €
  • pyöreää ilmastointikanavaa n. 220-250 € @ 3.0 metriä.
    Vaatii valuaikaista lisätuentaa, toki helppo nostaa paikoilleen...

Lujuuslaskennallinen analyysi kertoo, että 16 kpl 16 mm harjateräksiä niin lähellä 1.0 metrin halkaisijaa kuin suinkin antaa juuri ja juuri riittävän momenttikeston pilarin juuressa - käsilaskentamallissa vedossa olevat teräkset redusoituvat neljännessektoriksi, jossa on 4 terästä. Mallissa teräkselle sallittiin 220 N/mm2 vetorasitus.
Samanaikaiset betonin puristusvoimat ovat paljon alle betonin lujuuden.
(h0 = 100 cm, M= 180 kNm = 18 000 kNcm, b= 50 cm → r ≈ 5.27, ß = 0.933,sigma_b = 0.36 kN/cm2, At= 18000/(22*0.933*100) ≈ 880 mm2)

Betonipilarin yläpäässä kaatava momentti on noin puolet (96 kNm) tyven jännityksestä.
Samanaikaisesti pilarin yläpuolinen massa on 3-6 tonnia joka 0.45 m säteellä vastustaa kaatoa 13 - 27 kNm momentilla.
Pultteja vetää siis 96 kNm - 13 kNm = 83 .. 69 kNm.

Olettamalla kahdeksan pultin symmetrisessä geometriassa kaksi pulttia vetoon halkaisijalla 0.90m, pulttia kohden vetoa on 38 - 46 kN.

Käyttämällä Peikko PPM 22/P pultteja kuormaraja on 194 kN per pultti.
Vetokeston varmuuskerroin noin 4 - 5.

Em. pulttien tilalla voidaan käyttää myös tavallista 8.8-laatuista kierretankoa (M20 - M22) jota myydään esim. 2.0 metrin kankina. Yhdestä tangosta saa kaksi ankkurointipulttia. Hintaa 50-30% Peikko PPM 22/P pulteista. (5.8 laatu: 400 N/mm², 8.8 laatu: 640 N/mm²)

Edellä käytetään alemman myötörajan arvoja, murtoraja voi karkaistulla harjateräksellä olla hyvinkin lähellä, normaalilla teräksellä taas varsin kaukana.


Koetetaan optimoida betonitoimitusten (valujen) määrä yhteen:

  • Pohjaraudoiteverkko asetetaan kalliolle
  • Pilarin juuri pitää jotenkin saada suoralle alustalle — esivalaa kalliolle tasoiterengas kuivabetonista tehtävällä massalla siten, että se sitoo pohjaraudoiteverkon jo itseensä. Tämän tasoitteen suoruusvaatimus on ±10 mm valettaessa 32 mm raekoon betonilla.
  • Porataan ankkurit ja injektoidaan ne; 1000 mm reikään, 500 mm ulkopuolelle, mutta pitää taivuttaa 30 astetta alaspäin jotta ne kohtaa pystyraudat.
    (Tai sitten pohjamuotti on korkeampi kuin 0.50 metriä..)
  • Tilataan 3 kpl 1000x1000 + 1 kpl 1000x500 kokoisia kaivonrenkaita pinottuna tasoitteen päälle.
  • Porataan rengaspinoon harjaterästen reiät 0.50 metriä pohjasta (symmetrisesti 16 kpl 20-24 mm reikiä - alaviistoon...)
  • Joku kiipeää kaivoon ja pujottaa esitaivutetut tukiteräkset edellä mainittujen porareikien läpi (16 kpl 16 mm!)... ja sitten kiipeää pois.. (juuri muuta rautaa ei sisälle, ainakaan alas)
  • Asetellaan ulkoreunan poikittaiset sideraudat odottamaan pohjalle.
  • Kaivosta ulos sojottavat raudat hitsataan ankkuriteräksiin..
  • Sidelenkit päävedosta ulkoreunan poikittaisrautojen ympäri pohjan raudoiteverkon alle. Tuskin tarvitsee hitsauksia.
  • Poikittaisia ympyräsiteitä kaivon _ulkopuolelle_ poikittain pystyterästen alahäntien tyviin. Kevyesti sitoen pystyteräksiin riittää, mutta keskinäinen sidonta pitää olla pätevää, ehkä hitsaten.. (määrä pitää laskea)
  • Yläpäähän jigin kanssa kiinnityspultit (8x M22 !) + niiden hitsaus pystyteräksiin (tai sitten koukut ristiin ja apusiteitä väliin...)
  • jotain muita vastaavia "pikkujuttua"..
  • Tehdään muotti juuren ympärille
  • Tiivistetään muotin alareuna kuivabetonista tehtävällä massalla.
  • Valu pumpullisella autolla, ensin "kaivo" täyteen, sitten ympäröivä juuri.

Yllä siis rakenneseikat:

  • 8 kpl M22 pultteja (Peikko PPM 22/P)
  • 16 kpl 16 mm harjateräksiä pystyssä
    • 2 hitsataan kiinni kuhunkin peruspulttiin yläpäässä (Peikko PPM 22/P:t ovat "kaksihäntäisiä" pultteja)
    • kukin hitsataan omaan kallioankkuriinsa alapäässä
  • 16 kpl 16 mm harjateräksiä kallioankkureina
  • lisää ympyräsiteitä juureen (paljonko ?)
  • raudoitteet sitomaan juurilaatta siten, että kaatotilanteessa sen koko massa on käytettävissä tukireaktioon joka vähentää ankkureihin kohdistuvia voimia.

Pitääkö "kaivosta" ulos tulevien rautojen määrää tuplata ?
(suurin rasitus on tässä kohdassa..)
.. Ei tarvitse. 16 kpl 16 mm A500HW harjateräksiä riittää hoikemman pilarin tyven ollessa 0.6 metriä maanpinnan yläpuolella.


Harusankkurien ja pystyterästen viistousasteet ja alimman valoksen korkeus

.. ankkurit pitää porata ja injektoida ennen kuin renkaat asennetaan.
Melkein 2 metriä pitkiä rautoja ei saa pujotettua paikalleen jos pilarin kuorimuotti on paikoillaan.


 

Valid HTML 4.01!   Z Elisa Communications
This page is Links enhanced for additional browsing pleasure.