Onderwerp: Constructie-beoordeling obv Scantling Number

in de Bavaria discussie (véél te vroeg op slot gegaan ) was al sprake van het beoordelen van Boat Strength met gebruik van Scantling Number en allemaal daarop gebaseerde vuistregels.
Het boek The elements of Boat Strenght, Dave Gerr, is daar handig bij.

Ik heb inmiddels een spreadsheet gemaakt obv het boek waarin op basis van de lengte, breedte, diepte etc etc van het schip de eisen worden berekend die gesteld moeten worden aan schotten, wrangen, stringers, kielverbinding, romp-dek verbinding en laminaat-dikte. Die laatste is lastig te meten, maar alle andere is eenvoudig te doen.

Vanmorgen heb ik de boel in de SPirit eens opgemeten, en alles in de spreadsheet gezet.

Uitgangspunt: geen sandwich, ortho-polyester, ca 35% glas
Spirit36S Capolavoro
lengte romp zonder uitsteeksels 11,01 meter <== invullen
grootste breedte op dek 3,66 meter <== invullen
grootste breedte op waterlijn 3,06 meter <== invullen
vrijboord hoogte midscheeps 1,1 meter <== invullen
rompdiepte (zonder kiel) onder water 0,43 meter <== invullen
grootste diepgang 2,01 meter <== invullen
ballastgewicht 2400 kgm <== invullen
aantal kielbouten Stuurboord 6 <== invullen
NB bouten in het midden NIET meetellen!
afstand tussen SB en BB kielbouten in mm 245 mm <== invullen


berekende rompdiepte 1,53 meter
berekende gemiddelde breedte voor SN 3,36 meter
berekende kiel-hoogte 1580 mm

Scantling Number = 2,00

Berekende Laminaat Diktes
dikte vrijboord halve hoogte 8,0 mm
bodem van de romp 9,2 mm
kiel gebied 12,0 mm
bovenkant vrijboord 6,8 mm
bodemgebied laminaat moet beginnen 178,4 mm boven waterlijn
kiel en steven 17,9 mm
kiel en steven over een breedte van 292,8 mm

Berekende Lengte- stringers
totaal aantal nodig over de volle scheepslengte 10
engine-bed stringers hoogte 99,2 mm
engine-bed stringers breedte 99,2 mm
engine bed stringer laminaat dikte 6,1 mm
idem bij de motor 8,5 mm
laminaat breedte van mat op romp 60,7 mm
overige stringers breedte (in de volle lengte) 96,2 mm
overige stringers hoogte (in de volle lengte) 48,1 mm
laminaat dikte overige stringers 5,6 mm
laminaat breedte van mat op romp, 2 zijden 56,2 mm

totaal volume van de stringers 624 liter
totale laminaatoppervlakte stringers 12,38 m2

Berekende Schotten
minimum aantal 6
minimum dikte hechthout 14 mm
laminaat breedte aan beide zijden 85 mm

totale dikte schotten 87 mm
totale lengte schot/huid en dek contact 37 meter
totale laminaatoppervlakte schotten/huid 6,23 m2

Berekende Wrangen
minimum aantal bij mast step 4
minimale lengte van wrangen SB-BB 1464 mm
maximale tussenruimte hart op hart 466 mm
wrang-breedte (voor-achter) 97 mm
wrang-hoogte boven vlak 242 mm
laminaat-dikte van wrang 6,1 mm
laminaat breedte overlap op romp 97 mm

totaal volume wrangen 103 liter
totale laminaatoppervlakte wrangen 1,13 m2

Berekende Romp-dek verbinding
Bout diameter 6,4 mm
bouten onderlinge afstand 154 mm
flens breedte (dek-romp overlap) 26 mm

totaal bout-doorsnede 4600 mm2

Berekende Kielbouten
belasting per kielbout 10318 kg
vereiste boutdiameter in RVS 17,3 mm
volgplaten onder kielmoeren breedte 285 mm
volgplaten lengte voor-achter 97 mm
volgplaten dikte 6 mm

totaal bout-doorsnede 2814 mm2
totaal volgplaat-oppervlak 165684 mm2
totaal volgplaat-volume 0,954 liter



======================================================================================

TOT ZOVER DE BEREKENINGEN OP BASIS VAN SCANTLING NUMBER

======================================================================================

Vervolgens moet er vanalles gemeten en geteld worden, en ingevoerd.
Deze 200 regels laat ik hier ff weg....

Metingen of schattingen laminaatdikte invoeren
Metingen lengte-stringers invoeren
Metingen schotten invoeren
Metingen wrangen invoeren

Metingen romp-dek verbinding invoeren

Metingen kielverbinding invoeren

En dan rolt er per onderdeel een score uit:
SCORES tov NORM obv Scantling Number

LAMINAATDIKTE
TOTAAL LAMINAAT 100,0% (niet gemeten....)

STRINGERS
totaal volume 41,0%
totaal laminaat oppervlak 63,2%
TOTAAL STRINGERS 52,1%

SCHOTTEN
totale dikte schotten 249,0%
totale lengte schot/huid/dek contact 163,1%
totale gelamineerde oppervlakte 127,9%
TOTAAL SCHOTTEN 180,0%


WRANGEN
totaal volume wrangen 133,0%
totaal gelamineerd oppervlak wrangen 244,2%
TOTAAL WRANGEN 188,7%


ROMP-DEK VERBINDING
totale oppervlakte bouten 131,5%
TOTAAL ROMP-DEK 131,5%


KIELVERBINDING
totale diameter kielbouten 134,0%
totaal oppervlak volgplaten 86,9%
totale volume volgplaten 75,4%
TOTAAL KIELVERBINDING 98,8%






TOTAALBEOORDELING weging
Laminaat 100,0% 1
Stringers 52,1% 1
Schotten 180,0% 1
Wrangen 188,7% 1
Romp-Dek 131,5% 1
Kiel 98,8% 1
Gemiddeld 125,2%

Heb ook nog ff de kiel van de Bav42 Match uit Kroatie nagerekend (die zonder kiel). Komt op 25%.....

Wie belangstelling heeft voor de spreadsheet: n PB pls
groet
t

Kun je kort uitleggen wat 100% bij deze norm is en wat de implicatie als deze niet gehaald / overschreden wordt? Heeft jouw boot (met het risico dat we nu een Spirit 36 ipv Bavaria topic krijgen) 80% meer schotten dan nodig voor een minimaal stevige constructie (wat dat ook moge zijn)?

J92 schrijft:
de 100% is wat op basis van het berekende scantling-number (bovenin de berekening, in dit geval 2.00) wordt bepaald voor alle diktes, lengtes, diameters van constructieve onderdelen.
In genoemd boek staan vele tientallen Formula voor al die berekeningen.
Een willekeurig voorbeeld:
Formula5-3, Stringers.
Stringer kern breedte = 79,2 * Scantlingnumber tot de macht 0,28
Stringer kern dikte : de helft van de breedte
Stringer kern laminaat dikte 4,32 * SN tot de macht 0,38
Stringer laminaat breedte 10 maal de dikte aan beide zijden

enzovoorts.....

dat bepaalt dus de 100%

De norm gaat bijv. uit van ouderwetse stringers, 10cm hoog en 5 cm breed, 10 stuks van voor naar achter in de romp.
Zo wordt natuurlijk geen boot meer gebouwd. (overigens is stringers de enige uitzondering, schotten, wrangen, kiel etc zijn allemaal wel duidelijk nog aanwezig).

Op zich is die norm niet zo interessant, het lijkt me juist wel interessant om verschillende schepen op deze manier uit te rekenen en dan de relatieve verschillen te zien.
Als soortgelijk gebouwde boten verschillend scoren dan zegt dat iets...

En de Spirit heeft kennelijk een overmaat aan schotten en wrangen, en een tekort aan stringers, zegt de 'norm' . Wellicht compenseert het een het ander, deels.

helpt dit?

groet
t

Ik heb die hele lijst met cijfers ook al (meer dan eens) in het Bav-topic zien langskomen en ik heb nog altijd geen idee wat er nou mee bedoeld wordt of wat je er uit zou kunnen afleiden. Daarnaast heb ik een probleem want mijn Contest heeft geen stringers en geen kielbouten... ...

sigdock schrijft:
stringers heb je zeker wel, zoals alle houten ingelamineerde delen van kasten en banken. De Scantling regels hebben geen voorziening voor gevulde polyester kielen. Hangt ie er na al die jaren nog aan? Dan zal dat wel zo blijven.

Kijk eens
sites.google.com/a/capolavoro.nl/www2/kiel-en-putting
voor wat vergelijkende foto's.

Dan kun je het verschil zien tussen een kiel die 98% scoort en een die er af en toe eens afvalt

groet
t

Capolavoro schrijft:
Jep en na al die jaren drijft 'ie ook nog gewoon, loopt de motor nog, zitten er geen blazen op en meer van die dingen. Reden temeer om me niet zo druk te maken over allerle moeilijkelijsten met cijfers enzo. Dat hebben de heren van Lloyds tenslotte al gedaan

sigdock schrijft:
jij hebt geluk dat je een pre-CE boot hebt
Met de invoering van CE hielden de meeste werven op met dat lastige gedoe van Lloyds en andere....

groet
t

En daarmee weren boten ook een stuk betaalbaarder zoals al is geconstateerd. En Contest 33 kostte in 1971 een dikke 65000 gulden als ik het goed heb en daar kon je ook een huis voor kopen. Daarnaast zijn de Lloyds eisen voor het overgrote deel van de jachten veel te zwaar enmede daarom was het toen ook al optioneel. De werven waren soms Lloyds-gecertificeerd en dan kom je per boot ook nog een certificaat krijgen. De invoering van CE heeft geleid tot een minimum norm die voor 98% van de jachten en het grbuik meer dan voldoende is. Als je meer/sterker/beter wilt dan is dat vaak wel mogelijk maar dan kost het ook meer.

Lloyds is in het algemeen 40-80% zwaarder dan andere berekeningsmethoden. Maar soms nog steeds een eis.

Ook worden er eisen gesteld aan de materialen, met name certificering, die bij Lloyds per productnummer gaat. Elk verschillend materiaal moet dus een Lloyds certificaat hebben. En dat loopt in de papieren.

Voor CE is die eis er niet.

PB verstuurd, overigens...

Herman schrijft:
Maak hier wel de juiste nuance: 40-80% sterker hoeft niet per definitie zwaarder te zijn.
Sterker nog: onder, Lloyd's, ABS, DNV, GL etc kun je zelfs lichter bouwen dan dat onder CE wordt toegestaan. Dat is dan weer het voordeeel van de gecompliceerdere analyse methode.
Dit is ook een van de redenen dat veel top-wedstrijdjachten onder
de supervisie van ABS gebouwd worden (en sommige gevallen Lloyd's of Germanischer Llyod's) in plaats van CE, je mag lichter bouwen omdat classificatie maatschappijen overdimensionering van frames in acht nemen bij huid en dek dikte bepalingen.

gr
Erik

Thomas,

Ik kon in eerste instantie niet begrijpen waar je je volumes op baseerde. Maar nogmaals alles doorlezende vermoed ik dat jij hoogte en breedte vermenigvuldigd met de gewenste lengte vand e stringer?

Op die manier volume vergelijken kan eigenlijk niet. Als je bijvoorbeeld een stringer hebt met een hoogte van 20cm maar slechts 20mm breed, dan is deze grofweg 40 keer stijver dan een stringer van 6.5x6.5 cm terwijl het volume gelijk is.

Dit komt omdat stijfheid bepaald word door hoogte. Als je het wilt uitrekenen (kan vrij makkelijk jouw spreadsheet) dan vermenigvuldig je de breedte met de hoogte tot de derde macht en de uitkomst deel je door 12. Als je deze dan deelt door de uiterste vezel afstand (grofweg de halve stringer hoogte) dan krijg je de Sectie modulus. Deze kun je met elkaar vergelijken. het komt er grofweg op neer dat een hoge smalle stringer meer bijdraagt aan sterkte dan een lage brede.

Erikdejong schrijft:
Erik,
da's een goed plan.
Veel boten (zeilboten) hebben eigenlijk geen ouderwetse stringers meer, maar 'schotten in de lengte': banken, kasten etc.
Ik ben uitgegaan van L*B*H omdat ik niet weet hoeveel stijver een stringer met de hoogte wordt. Dat het meer doet dan breedte vermoedde ik wel....
Ik zal je wijziging in mijn spreadsheet stoppen en kijken wat het doet.
De Spirit scoorde maar 50% op stringers (met mijn LBH formule) terwijl de meeste andere maten erg ruim boven 100% uitkwamen.

groet
t

Capolavoro schrijft:
Nog een kleine aanvulling:
In geval van holle of schuim gevulde materialen kun je het schuim niet meetellen als stijfheid genererend materiaal, dit dient alleen maar om afstand tussen de lagen te bewaren. Een holle of schuim gevulde stringer moet je voor de sectie modulus dus eigenlijk berekenen als een massief glasvezel stringer, waar je de buitenmaten van gebruikt, vervolgens trek je de sectie modulus van een virtuele massieve stringer met de binnenmaten daar vanaf.

Een schot dat onder een hoek staat ten opzichte van de huid (bank front bijvoorbeeld) heeft als grootste hoogte de kortste afstand tot de huid gemeten, dus niet de werkelijke hoogte die je langs de bank zou meten. Daarbioj moeten de interieur delen die je mee neemt als verstijvers wel vast gelamineerd zitten. Vaak zitten deze delen alleen maar met kit op hun plek en doen ze dus helemaal niets voor de stijfheid van de boot.

@erik,

heb er nog enige moeite mee, want de verschillen met volume zijn wel héél erg groot.

is dit zo juist:
L cm B cm H cm factor sterker
1000 20 20
1000 10 40 8
1000 5 80 64
1000 2,5 160 512
1000 2 200 1000

NB het volume is zo constant gehouden

groet
t

Erikdejong schrijft:
da's allebei logisch, had ik al zo meegenomen in mijn metingen..

groet
t

Neem aan dat wat voor stringers geldt ook voor spanten geldt? Dus dat Capo z'n platte brede spanten minder gunstig scoren dan ze nu doen?

FMJ schrijft:
ssssst...

maar je hebt vast gelijk!
alleen, nu ik de stringers op Erik zijn manier uitreken zijn ze een factor 2500 (twee en een half duizend) te sterk... vergeleken met het boek...

groet
t

Das best een boel..

Overigens moet je stringers wat mij betreft ook nog eens indelen naar locatie. Stringer boven de waterlijn zijn minder interessant dan onder de waterlijn. Die onder de waterlijn zorgen namelijk dat je spanning op voor en achterstag kan zetten...

Capolavoro schrijft:
Ik vermoed dat er dan ergens iets fout gaat in je spreadsheet, als je hem toestuurt wil ik wel eens kijken wat je doet....

Kun je voor dat soort dingen niet beter het traagheidsmoment nemen? Dus 1/12*b*h^3 met h als 'goede' richting? Gek dat het boek dat niet doet.

FMJ schrijft:
Dan ga je het verhaal gecompliceerd maken. Dan ben je echt scheepsbouwkundig bezig omdat je dan eigenlijk de sectie modulus van de bootzelf gaat uitrekenen (je beschouwd de boot als een grote stringer die je vervolgens gaat buigen). Moeilijkheid hiervan is dat lokaal opdrijvend vermogen en daarnaast de gewichtsverdeling voor een groot deel het langsscheepsbuigend moment bepalen. Dat brengt alles toch een stap te ver voor beginnende ontwerpers (no offence thomas)

Philip schrijft:
Het is de uiterste vezel die uiteindelijk de spanning bepaald en de spanning is de limiterende grens limiterende grens. Als je bij buiging dus lange hoge constructies hebt kan dat behoorlijk misleidend werken als je met het traagheismoment werkt.

Erikdejong schrijft:
ik ga nix ontwerpen

het enige wat ik probeer is een simpele spreadsheet te maken waarin voor een bepaald Scantling Number (SN), dat zelf heel eenvoudig uit te rekenen is, de totale 'sterkte' van schotten, wrangen, stringers, kiel en romp/dek wordt uitgerekend op basis van de vele formules in het boek Boat Strength.

Als je dan die dingen (schotten, wrangen, stringers, kiel en romp/dek) aan je eigen boot opmeet moet je dat eenvoudig kunnen vergelijken met het resultaat uit de formules obv SN.
Voor kiel en romp/dek is het niet al te lastig, en schotten gaan ook goed (ik neem nu het aantal, de dikte, de meters rondom die zijn vastgelamineerd aan romp en dek, en de breedte van dat laminaat. Dat lijkt allemaal redelijk te gaan, er komen plausibele cijfers uit.

In het boek volgen uit de formules voor stringers alleen vierkante (even hoog als breed) of half-hoge. 10*10cm of 10*5cm (breed/hoog) zo ongeveer.
Wel veel: 10 totaal van voor tot achter.
In een (mijn) boot zit het anders:
- minder dan 10, over de volle lengte
- veel deel-stringers, deel van de lengte dus
- erg hoog in verhouding tot dik: 1cm dik, 30 cm hoog is niets bijzonders

de gemiddelden volgens de formules:
10 cm breed, 6 cm hoog

de gemiddelden in de capolavoro:
1,2 cm breed 33 cm hoog

dus 8 maal smaller, maar 5,5 keer hoger.

met Erik zijn formule wordt de laatste 109 maal stijver.

Da's nogal wat, de boot is dan 50 maal stijver (de stringers) dan nodig. Er zijn er namelijk maar ca 5, geen 10.
Dan heb ik vast teveel betaald

groet
t

55 maal stijver kan goed kloppen als je interieur delen mee neemt in je berekening.
De maximale hoogte/dikte verhouding die je nog kan gebruiken als berekening is 1:40. als je nog dunner of hoger zou gaan moet je deze verstijver ook weer gaan verstijven omdat deze ander uit zou knikken onder belasting.....

Mijn idee van de dave Gerr methode is ook dat hij te veel stringers gebruikt. Daarnaast zit hij ook behoorlijk aan de conservatieve kant wat betreft de sterkte. Goed voor toer schepen, maar wel redelijk zwaar. het laat echter weinig ruimte om met de constructie te spelen.

Lees voor de aardigheid eens zijn hoofdstuk over de lord Lindsay bouw methode. Die vind ik persoonlijk erg interesant.

probleem opgelost voor de stringers, lijkt het.

Ik kom nu, met de formule (h^3*b/12)/0,5h en dan aftrekken van de niet-aanwezige holle binnenkant uit op een totaal van
500% stringer-sterkte voor de Capolavoro.

Dat wil dus zeggen dat de boot MET HET GEHELE INTERIEUR ERIN 5 maal sterker is dan de romp met alleen stringers erin zou zijn.
Dat lijkt me best wel kloppen, gevoelsmatig.
De veel hogere echte stringers zijn veel stijver, maar er zijn er aanzienlijk minder dan zou moeten volgens boek.

Nu nog iets soortgelijks doen voor de wrangen hoewel de afwijking daar veel minder zal zijn:
- de stringers zijn in werkelijkheid 8 maal smaller en 5,5 maal hoger dan de theoretische;
- de wrangen zijn veel meer 'volgens het boekje'

groet
t