Kracht op bevestiging
Jorn stelde deze vraag op 09 juli 2020 om 11:39. Hallo allemaal,
Zelf wil ik thuis een kleine trainingmogelijkheid maken.
De vraag is echter hoeveel kracht komt te staan op het anker/bout die in het plafond wordt bevestigd.
Nu heb ik twee mogelijkheden en direct vragen.
Vraag 1)
* Ik heb één anker en één M10 keilbout.
Het anker kan 15kN aan en de M10 keilbout kan 33,4kN aan.
Zelf weeg ik +-75kg wat dus een kracht uitoefent van 750N.
Als ik een klimhaak in dit anker hang en hieraan ga hangen is dan de kracht die op het anker komt te staan +750N?
Vraag 2)
* Ik heb twee anker en twee M10 keilbout
Deze twee ankers hangen zeg 40cm uit elkaar
* Ik heb twee klimsetjes van zeg 20cm die ik naar elkaar toebreng en een karabiner waar ik aan ga hangen. Wat is dan de kracht die op beide ankers komt te staan?
Zelf heb ik elektrotechniek gestudeerd vandaar dat ik er niet echt helemaal uitkom.
Alvast hartelijk bedankt voor het meedenken.
Reacties
Een keer goed, een keer fout. Je WEEGT 750 N en je massais 75 kg (helaas heten weegschalen geen voor aarde gecallibreerde massaschalen)
In dit soort situaties helpt het als je een tekening maakt met daarop alle krachten die op een object (hier: jij) aangegeven. In alle gevallen moeten de krachten langs de touwen zodanig zijn, dat hun opwaartse component gelijk is (en tegengesteld) aan je gewicht. Zo niet, dan stijg je op of, waarschijnlijker, val je naar beneden.
In geval 1 met 1 bout moet die hele bout je gewicht trekken. Er staat dus een kracht van 750 N op. Die door de bout op zijn beurt weer aan de omgeving wordt overgedragen (via schroefdraad). Die omgeving moet dat kunnen houden. Dus een bout in een gipsplaten plafond zal niet succesvol zijn. In een houten balk of betonnen plafond heb je meer kans.
In situatie 2 moet je je gewicht-tegenhanger kracht naar boven ontbinden langs de touwen zodat je de spanning (kracht) langs die touwen kunt bepalen. Die kracht wordt op de bouten uitgeoefend. Die worden nu scheef aangetrokken.
De algemene situatie is uit te rekenen met de cosinusregel voor dergelijke gevallen.

Dat levert een vergelijking in 4 variabelen (beide spankrachten, de vectoriele som en de hoek tussen de spankrachten) die pas oplosbaar is als je 3 van de 4 gegevens kent of hebt vastgesteld.
In het door jou getekende geval is het wat simpeler - je hebt een gelijkbenige driehoek (2 zijden 20 cm) met basis 40 cm (per rechthoekige driehoek 20 cm want hoogtelijn uit een gelijkbenige driehoek deelt basis in gelijke stukken) dus die "hoek?" kan ieder met enige meetkunde kennis uitrekenen:
cos (hoek) = 20/20 = 1 ofwel hoek = 0º. En dat klopt dus niet met de tekening. En dat moge ook wel duidelijk zijn: als de afstand tussen de ankers 40 cm is, dan kan dat alleen maar door de zijlijnen worden opgevuld als die elk 20 cm zijn, ofwel bovenop de verbindingslijn liggen.
Dus
- of de zijlijnen zijn veel langer
- of de ankerafstand is veel kleiner
De spanningskrachten tel je vectorieel op. Het resultaat moet dan zijn een kracht recht omhoog, even groot als je gewicht naar beneden wijst.
Je (foutieve) tekening suggereert een symmetrische situatie waarbij je midden tussen de bouten hangt. Dat zal vaak ook het geval zijn - dan zijn de beide spanningskrachten even groot. Maar als je veel dichter bij de linker bout dan de rechter hangt (of een andere asymmetrische situatie hebt), dan zijn beide krachten verschillend. Hoe meer je onder bout 1 hangt, hoe meer de grootte van de spanningskracht naar/op bout 1 gelijk wordt aan je gewicht. En de spanningskracht richting bout 2 steeds kleiner wordt.
Ik had namelijk een plaatje geupload met daarop de meetkundige berekening van de hoek en juiste afstanden.
Nu weet ik de hoek en de juiste afstanden. Maar nog niet de spankrachten die erop komen te staan. Ik weet alleen de max. belasting van de klimsetjes maar die lijkt mij hierin overbodig?
Jorn plaatste:
Maar nog niet de spankrachten die erop komen te staan.groet, Jan
elke spankracht zorgt vertikaal voor het halve gewicht: 750 N/2 = 375 N
Dat is de bijdrage langs CD. De spankracht loopt langs AC en BC. Die schuine zijde verhoudt zich tot de rechte CD zijde als cos (50,32/2) = CD/AC = CD/BC
ofwel AC = CD/cos (25,16) Dan verhouden de krachten zich ook zo:
Fspanning AC = 375 N/cos (25,16) = 414 N
De touwen EN de bouten moeten elk die spanning wel kunnen hanteren zonder te scheuren resp. los te schieten.
Fgewicht is dan per anker 217N als ik het correct heb?
Over de sterkte van het touw, bout en karabiner maak ik mij ook geen zorgen. Het plafond is van beton met een laag stucwerk eronder. Maar of één M10 keilbout i.c.m. het plafond een lichte dynamische beweging voor langere tijd houden maak ik mij meer zorgen. Vandaar dat ik hier met twee scenario's zit. Het boren van een anker of twee ankers.
De minste kracht heeft een anker te houden bij vertikaal afhangen (750 N). Elke V-constructie met 2 ankers heeft in totaal een grotere kracht (zoals hier 2 x 414 N). Per anker minder dan een enkel anker (414 vs 750) maar altijd meer dan de helft van vertikaal hangen.
Jorn plaatste:
Fac is dan 414,307NFgewicht is dan per anker 217N als ik het correct heb?
Jorn plaatste:
Maar of één M10 keilbout i.c.m. het plafond een lichte dynamische beweging voor langere tijd houden maak ik mij meer zorgen. Vandaar dat ik hier met twee scenario's zit. Het boren van een anker of twee ankers.
Alles valt (letterlijk) of staat met de klem in het plafond. Door pluggen of andere middelen veroorzaakt.
Jorn plaatste:
zie er tot nu toe weinig beweging in.Dat lijkt misschien overdreven, maar je kan anders in het ongunstigste geval jouw nek of ruggegraat breken als je net ondersteboven hangt.
(Kleine kans dat de bout losgaat) x (een groot gevolg) = (significant risico)