Stahlsäulenkonstruktion

Hallo Andreas,
Ich habe zwar selber noch keine Säule gebaut, würde aber von dieser Konstruktion abraten.
Meine Erfahrung mit Stahlbauteilen sagt, dass sich das Teil ungefähr wie eine Glocke verhalten wird.
Einmal zur Schwingung angeregt wird der Träger einen langanhaltenden Ton von sich geben.
In meinen Augen funktionieren Stahlsäulen eben nur mit einer Sandfüllung, die die Schwingungen wirkungsvoll dämpft.

Viel Erfolg bei deinem Projekt.
Olaf

Hallo Andreas

Ein Breitflanschträger ist nicht zu empfehlen . Seine Stärke liegt ausschließlich in der hohen Steifigkeit in " einer " Biegeachse . Senkrecht dazu ist die Biegesteifigkeit nur ca. 1/3 . Beim Teleskop kann das Biegemoment verschiedene Achsen haben . Man muß für die Berechnung dann den ungünstigsten Fall annehmen .
Ganz schlecht sieht es bei der Drehsteifigkeit des Breitflanschträger aus .
Hierzu ein Vergleich des Breitflanschträgers mit einem Rohr von 160 mm Durchmesser und 6 mm Wandstärke .

Biegesteifigkeit Träger 889 cm^4 .......Rohr 862 cm^4
Drehsteifigkeit Träger 33,4 cm^4 .......Rohr 1723cm^4

Das Rohr hat bei ungefähr halbem Gewicht fast gleiche Biegesteifigkeit und eine ca. 52 mal so hohe Drehsteifigkeit wie der Träger .

Viele Grüße Rainer

Hi Andreas,

wo ist das Problem um eine Platte an ein plan abgeschnittenes Rohr anzuschweißen? Sollte für einen Schmied doch einfach machbar sein.

Zu den angedachten M10 Gewindestangen- unten wunderbar stabil und oben dann so dünne Dinger?

Schöne dicke Abstandsbolzen, bekommst du auch in Stahl. Es gibt welche mit einseitig Gewindebolzen, auf der anderen Innengewinde, beidseitig Bolzen oder beidseitig ohne, also nur mit Gewindebohrung.

Der Vorteil dabei- ein solcher Bolzen mit 20mm oder 24mm Querschnitt ist steifer, die Platte liegt flächig auf und eine M6 oder M8 Schraube verbindet kraftschlüssig. Die obere Platte entsprechend dick auslegen, dann kann man die Schraubenköpfe gut versenkt einbringen.

Vorzugsweise nur 3 Abstandshalter- das kippelt nicht und bringt keine Verspannung rein. Zum exakten Ausgleich bei geringfügig unterschiedlicher Höhe oder leichter Schrägstellung des ganzen Aufbaus kann man durch zwischenlegen von Passscheiben in 1/10mm Dicke ausgleichen. Bei dem Bild mussten es halt 4 Bolzen sein durch die Form der Teleskopsäule darunter, sonst hätte ich auch 3 bevorzugt.

Gruß
Stefan

Hallo

warum nimmst du nicht einfach ein Rohr, gibt nichts Torsionssteiferes. Auf die Abstandsbolzen würde ich ganz verzichten, es gibt keine Notwendigkeit die obere Platte auszurichten, wenn die 3° schief steht das macht gar nichts.
da musst du dir nur noch überlegen ob du die Platte oben aufschweißen lässt, verzeiht sich dabei vermutlich und muß wieder Plangefäst werden, dann brauchst du einen seitlichen Eingriff um den Montierungskopf fest zu bekommen.
oder du schraubst eine Adapterplatte an die Montierung welche unten eine Ringschwalbe hat, da kannst du dir für vielleicht doch mal Mobil einen Saulenadapter für das Stativ bauen.
Gußeisen wäre nicht schlecht, falls du noch eine alte Gaslaterne hast, werden doch zur Zeit genug ausgemustert

Gruß Frank

Wenn du einen Schmied hast .. der kann auch zwei U-Profile zu einem Vierkantrohr zusammenschweißen. Gleicher Materialmix, aber steifer.
Etwas verwundert mich die nur 10mm-Bodenplatte zum Andübeln. Nimm da doch das gleiche U-Profil wie in der Säule, dann hast du wenigsten vernünftige "Wurzeln", die im Kreuz angeschweißt werden könnten.

Schrauben: Mindestens passend zur Wanddicke des Profilmaterials. Du verschenkst sonst Stabilität. Bei 16mm-Profil vielleicht auch gleich 20mm-Gewindestangen oder wie bei Stefan auf dem Bild.

Steckdose: nachträglich bohrst du da nicht mehr viel oder vernünftig, also gleich mit einplanen.

Nordausrichtung: Würde ich in einer Nacht zuvor mit Lotschnur an Polaris peilen und "aufspannen", bzw. in ein paar Meter Entfernung per Pflock zum Anpeilen markieren. Kompass und Eisen ... *schauder*

Gruß

Hallo Andreas,

also Du kannst unten den Anschraubflansch so schmal oder so breit machen wie Du willst, ohne Streben, sog. Anschweißknoten wird die Säule mit der Zuladung und dem dann hohen Schwerpunkt anfangen, die Grundplatte zu verwinden. Geschickter ist es so:

Nochmal geschickter ist ein geschlossenes Profil, entweder rund oder vierkantig, egal ob, wie Kalle es vorschlägt aus zwei U-Profilen zusammen gesetzt oder fertig abgefasst. Dann hast Du hinterher auch noch die Option, die Säule mit Sand oder Glasstrahlperlen zu füllen.

Eine Nordausrichtung der Säule, mhh, macht grob und in soweit Sinn, wenn die Aufnahme für die Montierung bereits einen Nordzapfen hat. Falls nicht, umso besser, bzw, würde ich dann erst hinterher einbohren, wenn die Säule fest verankert ist. Du musst ja eh hinterher noch Einnorden und daher dieses Option ohnehin offen lassen.

Moin,
nimm ruhig Dübel, aber dann ganz nah an die Knotenbleche ran. Deine Löcher in der Zeichnung schön mittig zwischen den Knotenblechen sind an der denkbar schlechtesten Stelle.

Die Knotenbleche müssen ja nicht so groß wie bei Toni auf dem Bild ausfallen, dass sind da nämlich keine Knotenbleche mehr, sondern schon Strebstützen. Ich differenziere da gedanklich. Ein Knotenblech soll (nur) dafür sorgen, dass die Verbindungsstelle nicht das schwächste Glied ist. Toni's Bleche versteifen aber die Säule selbst schon. Ohne das nachzurechnen ... ein Blechdreieck in 45° und in einer Höhe = Säulendurchmesser müsste reichen => Knotenblech

Wichtiger ist, dass die Grundplatte selbst in sich steifer wird. Der Steg vom Knotenblech auf der Grundplatte sollte daher über die Dübelstelle hinaus bis an den Rand hinausreichen. Auch hier ohne Nachzurechnen: Stell dir als Grundplatte ein Stück der Säule flachliegend selbst vor. Und das jetzt in alle vier Himmelsrichtungen. Auf deinem Bild: Dreh die Knotenblechdreiecke so, dass sie mit der langen Kathete die Grundplatte aussteifen (was wieder über die Funktion eines Knotenblechs hinaus geht) und die kurze Kathete (so hoch wie der Durchmesser der Säule) dann an die Säule geschweißt wird. Die Säule selbst musst du ja nicht weiter versteifen oder ist die selbst auch zu schwach?[;)]

Steifigkeit ist Vorausetzung für minimale Schwingung. Eine schlechte Torsionssteifigkeit ist also gleichbedeutend mit einer entsprechend großen Drehschwingung. Wobei Dein urspünglicher Materialmix (16mm-HEB-Profil) sicher ausreichend Reserve hätte. Vom Kilo-Gewicht entspricht das ja fast einer Eisenbahnschiene.

Gewindestangen: Genau die oben erwähnte Steifigkeit verschenkst du mit M10-Gewindestangen im Übergangsbereich. 16mm-Profil mit 40 kg/lfd Meter (Variante HEB-Profil) und dann diese Bleistift-Schräubchen ... tzz tzz tzz

Gruß

PS: Ich bin kein Statiker, sondern das ist einfach mein Bauchgefühl über die Kräfte, die da wirken.

Hallo,

meiner Meinung nach, musst du die unbedingt in Zement giessen, anerenfalls werden die Vibrationen nicht absorbiert.
Viel Spass!

Hallo Andreas,
Ich habe eine runde Stahlsäule,mit den Durchmesser, das genau eine GP-Montierung darauf passt.Unten wurde eine Bodenplatte 40+40cm angeschweißt.Das ganze ist mit Quarzsand gefüllt.Ich habe ein C8 als Instrument oben drauf.Im Boden ist ein Betonfundament.Die Säule wurde mit 4 Schrauben Durchmesser 8mm angeschraubt.
Mit Schwingungen habe ich keine Probleme.Ich würde auf alle Fälle eine runde Säule verwenden,die Du dann befüllen kannst.
Gruß
Alfred

Hallo zusammen,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
<br />Moin,
nimm ruhig Dübel, aber dann ganz nah an die Knotenbleche ran. Deine Löcher in der Zeichnung schön mittig zwischen den Knotenblechen sind an der denkbar schlechtesten Stelle.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Sehe ich auch so, in allen Punkten. Gedübelte Schwerlastanker reichen hier völlig und lassen bei Änderungen noch die Option zu, die Gewindebolzen auch wieder entfernen zu können. Wenn sie mit diesen Kunstharz-Komponentenkapseln verklebt werden, kann man sie hinterher nur noch abflexen.

Weiterhin die Lage der Befestigungslöcher, wie Kalle schreibt, nah an die Anschweißknoten ran gehen, sonst gibt es wieder unnötige Verwindungen der Grundplatte.

BTW, unter der Grundplatte habe ich in meine Falle eine Hartschaumplatte eingelegt, um die Auflagefläche der Grundplatte zu egalisieren. Sonst besteht einfach die Gefahr, dass die Grundplatte nur punktuell auf dem Beton aufliegt. Man kann aber auch gut die Grundplatte auf eine Schicht frischen Speiß stellen, der verteilt sich dann auch gut in den Zwischenräumen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Knotenbleche müssen ja nicht so groß wie bei Toni auf dem Bild ausfallen, dass sind da nämlich keine Knotenbleche mehr, sondern schon Strebstützen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Ganz so ausladend muss es in der Tat nicht sein. Ich hatte nur nochmal gesteigerte Anforderungen, da meine Säule rd. 1,80m hoch ist, ergab sich aus der Geometrie eines schon bestehenden Gartenhauses, in dem eine Sternwarte eingezogen ist. Aber, das gezeigte Bild zeigt bei mir schon die Säule V3.0, d.h. ich habe schon so einige Erfahrungen weg, was geht und was grenzwertig wird.

Füllen mit Sand war übrigens bei meiner Säule V3 nie nötig gewesen. Ich würde das auch nicht als Allheilmittel sehen, sondern nur bei Bedarf tun. Den Bedarf kann man ja recht schnell ermitteln, wenn man durchs Teleskop bei mittlerer Vergrößerung schaut und mal mit einem Gummihammer an die Säule schlägt. Da sieht man ja, wie lange die Säule nachschwingt. Der Nachteil an der Sandverfüllung ist nämlich, dass das Gewicht der Säule nicht unwesentlich steigt, was ja dann wieder die Befestigungen und Knoten aufzunehmen haben.

Ach, bevor ichs vergesse, eine Nivellierplatte oben ist grundsätzlich nicht nötig. Ich denke, diese Bauart ist den Betonsäulen entlehnt, da man ja irgendetwas braucht, um die Montierung unten festschrauben zu können. Bei Stahlsäulen ist das so nicht nötig, wenn man in der Säule einen Eingriff unterhalb der Deckplatte einschneidet, um an die Befestigungsschraube für die Montierung ran zu kommen. Man sieht es ja immer wieder mal (und dem Trugschluss bin ich bei meiner letzten Säule auch noch aufgesessen), da werden mächtigste Säule geschweißt, die ordentlich was wegstecken könnten und oben thront das Achskreuz dann auf ein paar fisseligen Gewindestäben und dann wundert man sich, woher die Schwingungen kommen

Hi Andreas, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Nivellierung kann man bestimmt auch über die Bodenplatte machen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nö, ist nicht gut. Die Platte muss möglichst plan auf dem Untergrund aufliegen (siehe Anmerkung Toni). Wenn schon nivelieren dann oben, aber dann nicht mit 6 Schrauben sondern nur mit 3. Und nimm dickere oder die schon erwähnten Abstandsbolzen, M10 hat einen Kerndurchmesser von nur knapp über 8mm, das sind im Vergleich zu deiner Säule Zahnstocher.

Wobei eine leicht verkippte Stellung egal ist, du kannst eine parallaktische auch waagrecht an die Wand andübeln, eingenordet führt sie korrekt nach.

Sand in der Säule- wenn die Wandstärke ausreichend dick ist finde ich eine Füllung unnötig.

Gruß
Stefan

Hallo Andreas

Die gr0ßen Kräfte (da nahezu statisch) sind nicht das Hauptproblem beim Aufstellen eines Teleskops , sondern die zu Schwingungen anregenden wechselnden Kräfte .
Wenn Du (oder der Wind) mit der kleinen Kraft von 1,25 N (entspricht einer Gewichtskraft von 127 g ) in einer senkrechten Entfernung zur Säule von 0,8 m seitlich gegen dein Teleskop drückst , verdreht sich der Breitflanschträger um ca. 10 Winkelsekunden .
Das allein (ohne Tubus , Montierung , Betonklotz , Boden)ist ca. 10 x soviel wie die Winkelauflösung des Teleskops . Wenn das Ausschwingen bei der geringen Dämpfung zB. 3 Sekunden dauert , hast Du solange keine brauchbare Abbildung .

Alle hier gemachten Verbesserungsvorschläge halte ich für sinnvoll und notwendig . Ach wenn das dann keine orginelle Konstruktion ist ; ungewöhnlich weich ist keine gute Lösung .

Gruß Rainer

Andreas,
das sieht m.E. schon viel besser aus.
Ob's kräftemäßig schon optimal ist, müsste Dir ein Statiker sagen. Immer im Hinterkopf behalten, dass bei der Krafteinleitung von Säule in den Boden, die Zugkraft auf einem der Dübel immer mit einer Druckkraft des gegenüberliegenden Tellerrands korrespondiert. Deshalb macht des Sinn, die Bodenplatte bis zum Rand mit einem Steg/Blech/Profil Steifigkeit zu verleihen. Könnte also sein, dass man die Knotenbleche sogar bis zum Tellerrand mit einer Resthöhe versieht. Ich tippe in einer Größenordnung von halben Säulendurchmesser, was man im 60°-Winkel zum Rand abfallen lassen kann. (Sie dann aus wie die Knickpyramide.) Aber sowas müsste einer mal rechnen, denn Bauchgefühlt hilft da nicht mehr weiter.

Hallo Andreas

Es ist wichtig , den Unterschied zwischen Festigkeit und Steifigkeit zu berücksichtigen .
Die Festigkeit gibt an , bei welchem Drehmoment die Säule kippt oder bricht , zB. 3000 Nm .
Hierfür ist ein langer Hebelarm , wie er sich zB. durch einen großen Durchmesser der Bodenplatte ergibt sinnvoll . Tatsächlich wirst Du aber nicht mehr wie 500 Nm aufbringen können , der Festigkeitswert ist damit praktisch fast immer ohne Bedeutung .
Bei einer Säule ist entscheidend , um welchen Winkel der Säulenkopf verbiegt wenn ein Drehmoment wirkt . Dies nennt man Steifigkeit , zB. 0,1 Winkelsekunden pro 1 Nm Drehmoment .
Die Steifigkeit sinkt quadratisch mit der Hebelänge wenn der Querschnitt konstant ist . Bei der Bodenplatte ist das nicht der Fall , hier ist die Berechnung aufwendiger aber bei vorgegebener Geometrie ebenso möglich .
Wenn Du zB. mit Zement Bodenplatte und Betonklotz vergießt , hast Du für alle auftretenden Momente eine extem steife Einheit und kannst Dir diese Berechnung ersparen. Die Dübel brauchen dann die Bodenplatte auch nur für die Zeit des Aushärtens zu fixieren . Die zusätzlichen Streben dienen dann hauptsächlich dazu , die Biegelänge des unverstärkten Säuleabschnitts zu reduzieren .

Gruß Rainer

moin,
nach einem Gespräch mit meinem Bruder (-&gt;Dipl.-Ing.) fragte er zurück, warum Du für die Fixierung am Boden eine 60cm-Platte eingeplant hast.
Einfach eine Flanschplatte nehmen, die gerade groß genug ist um 6 Dübel im Kreis rund um die Säule zu platzieren - also etwa 5cm Flanschrand, damit die Löcher im Flansch gesetzt werden können und man Schrauben per Ratsche anziehen kann. Falls noch mehr gewünscht ist, paarweise links rechts um die Ankerlöcher kleine Knotenbleche.
Die Stabilität kommt durch die feste Verbindung mit dem Betonfundament. Es bedarf dazu keiner großen Grundplatte. Wenn es dann nicht hält, dann deshalb, weil das Fundament nicht trägt, die Dübel nicht tief genug greifen. Vergleichsmaßstab bleibt ja eine Säule, die im Beton einbetoniert ist. Und die würde dann bei gleicher Last auch den Beton verziehen/bröseln lassen.