Onderwerp: A2-staal: koud vervormen of beter warm?

lodewijk stegman schreef :
Je vergeet dat hier bovenop in de lengterichting nog een flinke verstijving loopt in de vorm van de verticale wand onder de banken. En deze is weer verstijfd tegen uitknikken door de dwars schotjes waar de bankbodems op liggen.

Ik vat niet hoe jij ie bouten aandraait als je ze krom gebogen hebt.

Beter pak je thermisch verzinkt draadeind. Als je dan toch gaat lassen, las je ze er toch gewoon direct in zoals je wilt? Waarom moet er draad zijn als je het daarna toch dichtlast? De topplaat en de las goed conserveren in een goed epoxysysteem en over roest hoef je je geen zorgen meer te maken...

Ik moet wel zeggen dat ik de pijn van Tony voel. Ik vind het geen frisse constructie. Volgens mij is er vorig jar een beroemd jachtontwerper omgekomen met de zelfde constructie aan zijn kiel...

Noballast schreef :
Dan zal het allemaal wel goedkomen. Veel succes met het bomvrij maken.

Joop66 schreef : Daar zou ik me niet te veel zorgen om maken met dit concept. Een vuistregel die we in de scheepsbouw veel gebruiken om iets in te schatten: een 6mm las van een duim lang kan een ton hebben. Een las van 2.8m lang zitten 112 duimen in en kan dus 112 ton in trekkracht verwerken (komt neer op ongeveer 80 ton in afschuiving). Laten we zeggen dat de kiel 1.5 ton weegt met een zwaartepunt van 50cm onder het vlakk, dan heb je een benodigd moment van 0.75 tm wat overwonnen moet worden. Als de kiel dikker is dan 6mm dan zit je dus al goed. Je wilt een iets grotere veiligheidsfactore voor een kiel dan voor een standaard las, maar ik zou me hier niet al te druk om maken.

Heb je ook nog zo'n kort en helder verhaal waarom de geschetste hoeklas een prima vermoeiingsdetail is waar verder niet bij stilgestaan hoeft te worden?

Oh ja, dat is makkelijk. Een kiel constructie met een veiligheidsfactor van 6 of hoger (wettelijk verplicht) is niet gevoelig voor vermoeing omdat de maximaal toelaatbare spanning in deze toepassing ver beneden de kritische grens voor vermoeiingsproblemen ligt. Er van uigaande dat je staal gebruikt. Gebruik je aluminium of RVS dan ligt dat weer even anders.

En jij denkt dat bij de geschetste constructie èn de belasting gelijkmatig wordt verdeeld over de volle lengte van beide hoeklassen èn dat er geen spanningsconcentratie aan de binnenzijde van de hoeklassen (waar feitelijk een kerf zit) zal optreden?

@Lodewijk: ik snap je bedenkingen. Die had ik ook. Een krachtpunt dat je versterkt kan en zal vaak ook dat krachtpunt verplaatsen. daarom zitten er aan de zijkanten in elke balk 3 keer een 12 mm carbonstaaf (horizontaal) en 4 keer een 10 mm carbon staaf (verticaal). Ik heb er wel behoorlijk aan zitten rekenen en weet vrij zeker (99,99999%) dat dit helemaal goed gaat komen. De constructie wordt idd uiterst stijf, maar dat kan met zo'n lichte boot ook wel.

@JotM: ik heb de constructie vergeleken met hoe het zat (7 keer m18 in draad in de oude topplaat). Heeft meer dan 30 jaar probleemloos zijn dienst bewezen en ook na de klap tegen de rots geen krimp. De topplaat zit met twee lassen van 1,4 m elk vast aan deze topplaat welke weer met extra 50 keer 6 mm aan de kiel zit. Ik maak me over sommige dingen zorgen, maar hier niet om. Dit is minstens een aantal factoren sterker dan wat er zat. Lodewijk heeft natuurlijk gelijk: ik schiet met een enorm kanon op een heel klein mugje en raak die ook nog (volgens mij). Sterk overdreven alles. Kan mij dat schelen? Natuurlijk niet. Kost niks extra in geld of gewicht. Dus eigenlijk gratis heel veel meer zekerheid (overdreven veel meer).
En da's dan wel weer fijn als ik straks (komende mei, niet in de verre toekomst, Rikken) op de Atlantique zit met m'n scheepje

steef ton schreef : Deze volg ik even niet helemaal.
Met de eerste topplaat bedoel je de dikke strip bovenaan, toch? Wat is de tweede topplaat dan?

de originele. Ik versterk die bevestiging met een strip 6mm rondom, zodat de nieuwe topplaat over een groter vlak langs de verticale wanden van de kiel vastzit (bovenkant wordt dus met 6mm versterkt). Ook weer zwaar overdreven, als je het vergelijkt met de oude constructie. Maar maakt niet uit. Het kost weinig, niet in gewicht en niet in geld en biedt wel meer zekerheid (niet dat dit nodig is, eigenlijk, maar ja. Slaap straks wel lekker m'n korte dutjes...)

edit: dikke strip is 20 streep dik (nodig voor voldoende draad)

ik heb 10 jaar geleden mijn stalen onderlegplaten van de kielbouten vervangen. Waren bijna weggerot.

Ik heb daar destijds bij de montage een flinke laag zink compound op gesmeerd (wurth), een nogal pasteus materiaal.
Ondanks de soms ruime hoeveelheden vocht die daar verkeren nog steeds geen spoortje van corrosie.

Ben het daarna ook op de gietijzeren kiel gaan gebruiken en die komt telkens praktisch roestvrij uit het water. Antifauling is gewoon over de zink compound aangebracht.

Dus die draadeinden zouden daar ook prima mee kunnen worden afgewerkt.

steef ton schreef :
Als je tijd en zin hebt zou een maatschets met maten en gewichten nog wel aardig zijn.

Zoals ik tegen je doorsnede aankijk doen de twee lassen in het midden (die "in het gootje" zeg maar) niets. Het komt dus aan op de buitenste lassen. Of, ingeval van LC1 uit de norm, op één van de buitenste lassen. En dan eigenlijk nog op 7 keer pakweg 60mm van de las. (Dikte draadeind plus twee maal de dikte van de strip; buiten de 45° vanaf de top van het schroefdraad doet die strip niet zoveel)
Hier komt nog bij dat de kracht die aan de buitenzijde vanuit het draadeind aan de strip wordt overgedragen niet zoveel kanten uitkan, anders dan om het draadgat heen, dus dat zul je m.i. wel terugzien in piekspanningen in de las.

Ik denk dat je er goed aan doet de door Joop66 gesuggereerde verificatiebereking van de lassen (volgens de norm) te (laten) maken.
Voor iets cruciaals als een kielconstructie ben ik trouwens sowieso een warm voorstander van het organiseren van "vier ogen".
En een volgens de regelen der kunst gemaakte berekening.

Ik denk dat ik je bezorgdheid een beetje begrijp. Bedoel je te zeggen dat het gedeelte (van de romp) waar de topplaat tegen aan ligt helemaal geen invloed heeft? Ik schat zelf in dat die wel heel veel invloed heeft en dat je een momentberekening moet doen op de binnenste lassen. Maar ik ben geen techneut, dus vandaar mijn vraag.
Ik heb zeker wel zin om een maatschets te maken, want dit soort kritiek en opmerkingen helpen natuurlijk geweldig. Uhmm, ga ik komend weekend doen en ik zou het erg waarderen als je er dan nog eens naar zou willen kijken (zonder uiteraard een ontwerpanalyse van je te vragen. Mag wel hoor!)

Maar nogmaals: ik vergelijk het met de oude constructie in de wetenschap dat die sterk genoeg was (maar wel een paar andere nadelen had. Vandaar de verandering). Die oude draadeinden stonden 5 cm meer naar binnen, de topplaat was alleen aan de buitenkant gelast en de draadeinden waren 7 stuks (waarvan 3 in één lijn) van 18 mm. De nieuwe topplaat is aan beide zijden 5 cm breder, is tweezijdig gelast, de buitenwand, waaraan de buitenlas zit is 6mm dikker en de kiel zit nu met 10 draadeinden van 24 mm. De binnenlas loopt over de plek waar de oude draadeinden zaten.

Deze kiel constructie hoort niet thuis op jouw boot, maar op een 35 voeter met een kiel die 3 keer zo zwaar is als de jouwe en nog een meter dieper. Ik zou hier echt geen nacht van wakker liggen. Je kunt alle berekeningen maken die je wilt voor deze constructie, maar je zult geen punten vinden waar de constructie niet voldoet aan de geldende normen.

Overigens, de lassen aan de "binnen kant" doen wel degelijk een hoop en die zou ik zeker niet weg laten, al was het alleen maar voor inwendige corossie berscherming. In mijn eerdere nattevinger "berekening" ging ik uit van twee lassen over de volle lengte, ik had niet gezien dat je eigenlijk 4 lassen over de volle lengte bedoelde, je bent dus nog eens zo'n 2 maal sterker dan wat ik daar al voor gerekend had. Je kunt hier een kiel van een ton of 8-9 aan hangen. Je hebt een extra veiligheidsfactor van 20 of zo.

steef ton schreef : Nee, dat bedoel ik niet.
Als je het vertikaal - en momentenevenwicht van de strip bepaalt zul je zien dat, doordat de hartlijn van het draadeind net buiten van het midden van de keeldoorsnede de buitenste las zit, de buitenste las alle belasting uit het draadeind opneemt. Of eigenlijk nog een beetje meer, want er komt nog wat druk tussen de onderkant van het binnenste deel van de strip en de onderliggende plaat bij.
Die binnenste las(sen) hoeven gewoon geen belasting op te nemen.

@Erikdejong: Nou, dat idee heb ik dus eigenlijk ook en omdat de nieuwe constructie niet zwaarder (in gewicht) en met dat gewicht ook een centimeter of 10 lager, denk ik dat het helemaal niet erg is dat het allemaal een beetje overdreven is.
Maar kan me wel voorstellen dat twee doorgewinterde technische ontwerpers zorgen hebben. Hoewel: dat ben jij ook toch, Erikdejong?
Ik lig er nog niet wakker van, maar wil de kritiek toch wel horen. Wordt het hooguit nog sterker van en dat vind ik helemaal niet erg. Kan het nu nog allemaal doen.

steef ton schreef : Sterker nog, ik denk dat ik de enige jachtontwerper op het forum ben die daadwerkelijk zeilboot kielen heeft ontworpen en (laten) bouwen en welke er allemaal nog stevig en zonder speling onder hangen
Dat is de juiste instelling en kan ik alleen maar aanmoedigen.

JotM schreef :
Ok, dat snap ik idd niet. Als de boot naar links helt, dan komt er toch een momentkracht op de binnenlas van de linkerkant van de topplaat, lijkt me? Dan wordt die las toch belast?

Ik zou nog met een maatschets komen. Bij deze. Houd er aub rekening mee dat ik geen techneut ben en dat ik dus heb getekend zoals ik er wijs uit wordt.



Zk = 0,70 m
Xk = 0,15 m
Xd = 0,20 m
Xdk = 0,22 m
Xh = 0,11 m
df = 20 mm

Massa kiel = 1500 kg

Nu denk ik dat de belasting op de bouten uit te rekenen is door bij maximale helling het dan maximale (statische) moment uit te rekenen. Ik doe het voor het gemak even in kgm.
Dan geldt: Zp x Zk = Xdk x Fd (met Fd = belasting draadeind in kg). Dat levert voor Fd 4,8 ton, ofwel ongeveer 48 kN. Nu had ik begrepen dat je dit met 6 moet vermenigvuldigen om uit de vermoeidheids-gevarenzone te blijven. Dan wordt dat dus 288 kN. Mijn draadeinden kunnen 0,8 x 346 = 277 kN hebben. Twee draadeinden zijn dus ruim voldoende (er zitten in totaal 5 draadeinden aan elke kant, waarvan twee op de genoemde plekken. De anderen zitten wel verder naar binnen). Daarover dus geen zorgen, zoals verwacht.
Zie ook Larsson en Eliasson, principles of yacht design:





Dan de lassen. Laten we er van uit gaan dat alleen de buitenste lassen alle momentkrachten opnemen. Dan geldt eigenlijk hetzelfde als voor de draadeinden, want de buitenste lassen zitten op dezelfde plek.
Nu weet ik helaas niet precies hoe je aan een las moet rekenen. Maar met mijn boer'n verstand denk ik dat je de maximale belasting op een hoeklas kunt benaderen met het oppervlak in mm² keer 0,5 kN(?) keer 0,7 (= 1/2 sqrt2, want krachtlijn loodrecht op oppervlak is de cos(45) keer het hechtoppervlak). Dat betekent dat, wanneer de las de dikte van de bovenplaat haalt en die toelaatbare belasting groter is dan de daadwerkelijke maximale belasting (rekening houdend met die factor 6) gehaald wordt bij een lengte van 288\0,5/0,7/20 = 41 mm. Als je er van uitgaat dat de las uitsluitend belast wordt bij het draadeind, dan moet je dus uitgaan van een laslengte van max 24 mm. De laslengten bij twee draadeinden zijn dan dus ruimschoots in staat om bij maximale belasting buiten de vermoeidheids-gevarenzone te blijven.

Nu ja, nogmaals, ben geen techneut, maar heb toch maar even mijn idee van een en ander opgeschreven. Dan begrijpen de echte techneuten wat ik begrijp en wat niet en wordt het verhaaltje aan mij uitleggen wellicht wat makkelijker.

edit: Erikdejong heeft dus volgens mijn benadering helemaal gelijk (wellicht heb ik dus wat goed gedaan?) en dank aan JotM voor zijn aanbeveling van poyd, van Larsson en Eliasson).

De draadeinden lijken mij inderdaad geen punt.

Bij de lassen heb ik een paar overwegingen:
De factor 6 die Erik noemt herken ik niet zo (uit de norm);
De maximaal toelaatbare spanning, inclusief spanningsconcentraties, in een hoeklas zoals hier toegepast, is (volgens de norm) 100 MPa;
De lassen dragen m.i. echt wel over een groter deel dan alleen ter plaatse van de draadeinden;
Een hoeklas met een keeldoorsnede van 20 mm is m.i. wel een beetje een bakbeest;
Voor de controle van de lassen moet m.i. niet alleen het op te nemen moment op de lasdoorsnede, maar ook de "dwarskracht" (de verticale belasting) worden meegenomen (ook al wordt die over meerdere lassen verspreid);

Dank!! Die norm ga ik nog nakijken. Je hebt me daarvoor reeds aangegeven waar ik dat zou kunnen vinden. Ook veel dank daarvoor! Ik heb nog geen tijd of mogelijkheid gehad om dat na te gaan.
Het "bakbeest" van een las ben ik me bewust van. Maar ik dacht, ik kijk even of het kán. De las gaat natuurlijk niet 2 keer 24 mm worden. Ipv twee keer zo dik, kan ik ook twee keer zo lang, of vier keer, of ...
De "dwarskracht" lijkt me veel kleiner dan de momentkracht (want feitelijk afschuif en dan dus max 15 kN), net zoals de momentkracht op de binnenlas tgv helling (namelijk max gelijk aan kracht op buitenlas, maar dan verdeeld over gehele lengte en geen piekspanning bij draadeinden), dus daar heb ik inderdaad geen aandacht meer aan besteed.
Dank voor het commentaar! Ik ga er nog aandacht aan besteden. Maar wellicht kun je je voorstellen dat ik inmiddels al wel gewoon slaap, wat dit betreft. Mede dankzij jouw commentaar, overigens, waardoor ik toch de moeite heb genomen ietsje verder op de materie in te gaan.

Edit: 100 MPa = 100 N/mm². Ik heb 500 keer 0,7 gedeeld door 6 genomen = 58 N/mm² ofwel 58 MPa. Dus de las kan in dat geval ieg al een factor 0,6 dunner worden...

Edit: de keeldoorsnede van de las is overigens in mijn voorbeeld niet 20 mm, maar 0,5 x sqrt2 keer 20 = 14 mm. Maar idd: een bakbeest van een las (kán wel, maar geheel onnodig).

Edit: ik denk dat ik de lengte van de las gewoon 1 op 1 mag gebruiken in de sterkteberekening. Volgens mij moet ik eigenlijk de bijdrage van de sterkte van de las integreren over de functie F(x) = F.sin(arctan(d/x)), met x de afstand tot de belasting (de draadeinden) en d de dikte van het materiaal in mijn geval. Maar omdat bij mij d de hoogte van kiel is en dus in goede benadering bij kleine x oneindig en dus arctan(d/x) ongeveer 90 graden oplevert en sin(arctan(d/x)) dus gelijk is aan 1, levert dat voor de F(x) bij kleine x (<20 cm) gewoon F op.

steef ton schreef : Ik denk het niet.
Even een paar plaatjes gemaakt.

Heel erg veel dank dat je de moeite hebt willen nemen om dat werk te doen!

Steef heeft de bocht duidelijk al genomen, maar ik kwam Dave Gerr's boek doorstruinend n.a.v. een opmerking van BK in het "Kielinspectie"-draadje een paar passages tegen die hier m.i. niet mogen ontbreken. Bij deze.
(Gerr, blz 57)

(Gerr, blz 141)

Waarvan akte. Iedereen dus hartelijk dank voor de bijdragen. Ze hebben mijn keus bepaald.
Wel grappig dat ik ooit, toen ik nog op het waarschippersforum publiceerde zo nu en dan, daar schreef dat de schroeven voor de nieuwere Waarscheepjes een probleem zijn en blijven (de oude hebben messing schroeven. Ook niet echt fijn, maar minder vervelend dan de latere stalen schroeven) en dat ik daarom alle schroeven verwijderd heb en niet vervangen door RVS. Gelukkig hebben die schroeven vrijwel geen functie meer als de boot eenmaal in elkaar zit, dus RVS-schroeven met put-corrosie maakt in dat verband niet zoveel uit.

edit: och, ik schreef al dat het vrijwel uitgesloten is dat mijn (stalen, thermisch verzinkte) kielbouten ooit met zout buitenwater in contact komen. Hooguit met zout water van de zeilkleding etc. Daarom wil ook bij die bouten kunnen, zodat ik ze zo nu en dan met zoet water kan spoelen.