Schlagwort: stabil

Hey Leute, eine Klimmzugstange zum selber bauen ist natürlich nicht so einfach. Wohl aus diesem Grund erreichen uns fast jede Woche Anfragen zur Modifikation unserer Standardmodelle oder zur Entwicklung von ganz neuen Klimmzugstangen. Zuletzt haben wir eine Anfrage zu einer Klimmzugstange XXL bekommen, die wir nun hier etwas näher beschreiben.

Vorgeschichte

Die bei uns eingegangen E-Mail ging ungefähr wie folgt.

Hallo, ich brauche in meinem Club eine Halterung aus Edelstahl für einen Schlingentrainer. Sie soll so ähnlich aufgebaut sein wie die Schlingentrainer Halterung, die sie bereits anbieten. Falls dies möglich ist, würde ich mich über einen Rückruf freuen.

Als ich das gelesen habe, sagte ich zu mir „hey, bei uns ist alles möglich“. Anschließend freute ich mich, in der Annahme, dass wir unsere bestehende Halterung für Schlingentrainer nur ein wenig anpassen müssten. Ich freute mich zu früh. Da unser Service sich sehen lassen kann, hatten wir prompt die gewünschten Spezifikationen auf dem Tisch. Und die waren ganz anders, als die unserer Schlingentrainer Halterung.

Der Club (konkret der Fight & Fitness Club in Aalen) brauchte eine etwas größere Halterung, an der auch Klimmzüge möglich sein sollten. Konkret sollte die Klimmzugstange vier Personen locker tragen können. Darüber hinaus sollte sie Platz für maximal acht Schlingentrainer bieten. Eine solche Halterung ist nicht klein, also haben wir dieses Projekt Klimmzugstange XXL getauft.

Die gewünschten Spezifikationen sind im Grunde kein Problem für uns. Die Krux daran ist aber, dass die Halterung zwischen zwei Pfosten angebracht werden muss, die ganze 4 m von einander entfernt sind. Das ist einfach so nicht möglich. Bei einem solchen Abstand würde jedes normale Flachstahl und jedes normale Rohr sich verbiegen, und zwar richtig.

Früher hätten wir solche Konstruktionen abgelehnt. Aber wir wachsen ja mit der Zeit. Also nahmen wir uns der Sache an und haben die folgende Lösung erarbeitet.

Konstruktion

Wie erwähnt, ein Lagerabstand von knapp 4 m ist hier die zentrale eine Herausforderung, vor allem wenn diese Brücke ein stattliches Eigengewicht und das der vier Sportler zu tragen hat.

Aus diesem Grund haben wir uns für eine Konstruktion nach Cremonaplan entschieden, siehe Bild unten. Die Methode ermöglicht durch die dreifache Ausführung im Fachwerk die Ermittlung einer stabilen Konstruktion. Sie wird auch beim Bau von Kranauslegern verwendet, da diese Technik auch sehr schwere Lasten zu tragen erlaubt.

In der Konstruktion wurden 30 x 2 mm Rundprofilrohre aus Edelstahl für die drei Hauptsäulen und 20 x 1,5 mm Rundprofilrohre aus Edelstahl für sämtliche Verstrebungen innen verwendet. Die Flansche an den Säulen haben einen Durchmesser von je 100 mm und 5 mm Dicke und werden mit je 4 Bohrungen an den Steinsäulen verschraubt.

Eine graphische Darstellung der Konstruktion ist auf den ersten drei Bildern der Galerie zu sehen.

Versuch

Nach der Konstruktion der Baugruppe gingen wir über in den Versuch. Den Versuch haben wir virtuell, gemäß der Methode der finiten Elemente (FEM-Simulation) simuliert. Konkret führten wir zwei unterschiedliche Versuche durch.

Zuerst haben wir 6000 N (entspricht etwa 611,62 kg*m/s²) jeweils halbiert und auf beide Stangenseiten verteilt. Jeder Pfeil stellt eine Kraft von 3000 N dar. Die Belastung haben wir mittig der Konstruktion angesetzt, da hier die größte Kraftauswirkung entsteht, von der man überhaupt ausgehen kann.

Wie bereits angenommen, angesichts der Bauweise nach Cremonaplan ist die Stabilität der Klimmzugstange XXL enorm. Gemäß der FEM-Simulation ist eine maximale Verschiebung von 3,37 mm bei dieser Art und dem Umfang der Belastung möglich.

Beim zweiten Versuch haben wir das „worst-case-scenario“ simuliert. D.h. wir haben die Klimmzugstange mit voller Belastung von 6000 N einseitig beansprucht.

Die Simulation zeigt einen maximalen Ausschlag von bis zu 4,9 mm an. Immer noch im Rahmen, da die Grenze zur plastischen Verformung nicht ansatzweise erreicht wird (siehe folgendes buntes Bilder mit nur einem Pfeil).

Durch die einseitige Belastung und anders als beim ersten Versuch entstehen hier zusätzlich Torsionskräfte, welche die Konstruktion um ihre eigene Achse ziehen.

Für Nicht-Ingenieure unter uns. Torsionskräfte entstehen oft an Konstruktionen welche ungleichmäßig belastet werden. D.h. wir müssen davon ausgehen, dass Sportler auch mal nur auf einer Seite der Stange trainieren, ähnlich wie bei dieser Simulation. In der Realität durchaus vorstellbar, daher auch durchaus möglich.

Zu beachten ist hierbei, dass die Finite-Elemente-Methode in der Regel sehr realitätsnahe Simulationen darstellt. Die Ergebnisse können aber auch durchaus von der Realität abweichen. Letztendlich hängt es davon ab, ob das erstelle Modell die Realität gut beschreibt.

Es ist in jedem Fall möglich sich an den Ergebnissen einer Simulation zu orientieren, jedoch kann man sich nie voll und ganz darauf verlassen. Insgesamt bietet FEM eine einfache und optimale Grundlage zur realitätsnahen Entwicklung von schwierigen Projekten.

Fertigung

Den Auftrag haben wir heute erhalten. Sobald wir mit der Fertigung der Klimmzugstange fertig sind, ergänzen wir diesen Teil mit ein paar Fotos und einer kurzen Beschreibung der Fertigung.

Fazit

Nun, insgesamt ist das ein interessantes Projekt. Wer eine solche Klimmzugstange für sich selbst bauen möchte, kann gerne die von uns hier beschriebenen Erkenntnisse nutzen. Ansonsten stehen wir mit unserer Expertise und unserer Fertigung sehr gerne zur Verfügung.

Nachtrag

Hier sind zwei Fotos von der Klimmzugstange XXL im montieren Zustand und die Rückmeldung dazu.

… haben die Klimmzugstange mit den Jungs auch sofort auf Herz und Nieren getestet und waren alle sehr begeistert. Selbst wenn vier stämmige Kerle Klimmzüge gleichzeitig reißen, gibt das Material kaum nach und erfüllt die Anforderungen voll und ganz.

Nochmal Danke vom ganzen Club, baut weiter so!