Technische Mechanik

Schließkraftmessung – Sicherheit für Türen-/Torsysteme

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In unserer modernen Infrastruktur sind automatisch betriebene Türen und Tore nicht mehr wegzudenken, denn diese ermöglichen eine effiziente Logistik, ergonomisches Arbeiten und schnelle Reaktionszeiten von Rettungsdiensten. Automatische Türen und Tore können jedoch auch zur Gefahr werden. Damit die Sicherheit gewährleistet bleibt, sind diese jährlich zu warten und eine Schließkraftmessung durchzuführen.

Wartung von Industrietoren und Türen im Verkehrswesen: Schließkraftmessung bei kraftbetätigten Toren

Damit Unfälle am Arbeitsplatz sich so selten wie möglich ereignen und, sollte es zu einem Unfall kommen, wenigstens allzu schwere Verletzungen vermieden werden, hat der Gesetzgeber einige Regelungen bezüglich des betrieblichen Alltags aufgestellt. Dem Gesetzgeber ist daran gelegen, dass Gefahrenquellen vermieden werden und durch regelmäßige Wartungsarbeiten sichergestellt wird, dass betriebliches Equipment funktionstüchtig und gefahrlos in Betrieb genommen werden kann.


Tore beim Rettungsdienst - Foto: ASSA ABLOY Entrance Systems
Das klingt freilich logisch, nur leider zeigt die Praxis, dass es des Öfteren bei für den Betrieb als selbstverständlich betrachteten Bestandteilen zu Vernachlässigungen hinsichtlich der Wartungspflicht kommen kann. Besonders stiefmütterlich werden beispielsweise Industrietore und Torsysteme behandelt. Die Industrietore vieler Betriebe überschreiten die zugelassenen Werte um ein Vielfaches. Darauf hat der Gesetzgeber reagiert und 2013 in der Arbeitsstättenregel ASR A1.7 neue und strengere Regelungen, was die Schließkräfte von Industrietoren angeht, festgesetzt.

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Bücherempfehlung – Technische Mechanik

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Technische Mechanik ist ein Pflichtfach in den meisten Wirtschaftsingenieur-Studiengängen und ein Kernfach im Maschinenbau. Die Technische Mechanik zählt zum Gebiet der Physik und ist sehr komplex. Um ein gutes Buch über die Technische Mechanik kommt kaum ein Student dieser Studiengänge herum.

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Streckenlast

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Statiker sind häufig mit auf einer Fläche (oder vereinfacht, auf einer Linie) verteilte Kräfte, die sogenannte Streckenlast, konfrontiert.
Im Grunde ist jedes Objekt eine Streckenlast, für die Berechnung in der Statik unter Berücksichtigung z.B. des Eigengewichts wird i.d.R. eine Resultierende Kraft am Schwerpunkt angesetzt.

Auch bei einer verteilten Last, wie etwa ein Wasserbecken oder eine Schneedecke auf einem Dach, wird der Schwerpunkt gesucht und dort die resultierende Kraft (aus der auf der Linie verteilten Lasten) ermittelt.

Streckenlasten

Bei geometrisch bekannten Formen, zum Beispiel einem Rechteck oder rechtwinkligem Dreieck, ist sowohl die Schwerpunktermittlung als auch die Berechnung der resultierenden Kraft FR einfach.

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Elastizitäts-Modul (E-Modul)

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In der Umwelt sind Körper nie absolut starr, anders als man es bei der Berechnung z.B. in der Statik gerne hätte. Die Körper aus bestimmten Materialien sind unterschiedlich beschaffen und reagieren auf Beanspruchung unterschiedlich.

Für Ingenieure ist es jedoch von äußerster Wichtigkeit, das Verhalten eines Materials bei Beanspruchung einschätzen zu können.

Bei Zug reagieren Körper mehr oder weniger (da materialabhängig) mit Dehnung. Welcher Grad der Dehnung und wann welche Dehnstufe (elastische Dehnung, plastische Dehnung, Bruch) erreich wird, wird mit einem Zugversuch im Labor getestet.
Beim Zugversuch werden Objekte eingespannt und an ihnen nach einem standarisiertem Verfahren gezogen.

Der Zugversuch setzt die Dehnung δ und die Spannung ε ins Verhältnis, es resultiert ein Wert (E-Modul) der Auskunft über die Elastizität bei Spannungsanstieg gibt. Der E-Modul wird i.d.R. mit der Einheit kN/mm2 angegeben.

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Schnittlasten: Innere Kräfte am Balken

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Der Balken ist gelagert durch ein Festlager am Punkt A und ein Loslager am Punkt B.

Auf den Balken wirken zwei Kräfte F1 und F2 ein.

Schnittlasten

Um die Gleichungen ohne Trigonometrie zu lösen wird die im Winkel α angreifende Kraft schon in der Skizze in die Kräfte F1x und F1y eingeteilt.

Schnittlasten

Es stehen zudem drei Längen a, b und c zur Verfügung.

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Schnittlasten

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Die Kräfte, die auf eine Konstruktion einwirken, werden von den Trägern an die Lager weitergegeben. An den Lagern wirken daher die Kräfte und Momente, die auch auf die Träger wirken.

Eine Überbelastung einer Konstruktion führt jedoch nicht unbedingt zur Verformung oder zum Zerbrechen an den Lagern, auch die Träger können durch Krafteinwirkungen beschädigt werden, denn die Kräfte wirken auch in den Trägern selbst.

Von Bedeutung sind dabei die inneren Kräfte.

Mit einem imaginären Schnitt durch einen Träger, können die inneren Kräfte bzw. die Schnittgrößen skizziert werden.
Die Schnittgrößen spielen sowohl in der Statik, als auch in der Festigkeitslehre und in der Dynamik eine Rolle.

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Berechnung von Schwerpunkt und Flächenträgheitsmoment

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Es soll das Flächenträgheitsmoment eines gegabelten Objekts errechnet werden.

Trageheitsmoment

Das Objekt hat eine fest definierte Größe, die sich aus der Zusammensetzung aus 18 Quadraten mit der Seitenlänge a ergibt. Es handelt sich um ein komplexes Objekt, da es insgesamt gesehen eine komplexe Geometrie besitzt. Das Objekt kann aber in Objekte mit bekannter Geometrie unterteilt werden; Es ergeben sich dadurch vier Rechtecke.
Die Verbundstücke (Winkelstücke) gehören dem horizontalen Rechteck an.

TrageheitsmomentTrageheitsmoment

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Flächenträgheitsmomente

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Flächenträgheitsmomente sind besonders für die Festigkeitslehre von Bedeutung, da in der Festigkeitslehre die Verformung und Spannung von Objekten bzw. deren Oberflächen eine Rolle spielen.

Mit der Berechnung des Flächenträgheitsmoments kann ein mögliche Verformung/Verbiegung eingeschätzt und so ein Körper auf seine Stabilität hin untersucht werden.
Abhängig von sind Flächenträgheitsmomente von Größe und Form (Geometrie) eines Querschnitts sowie von der Lage des Bezugsystems.

Flächenträgheitsmomente werden auch als Flächenmoment 2. Grades bezeichnet.

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