Normalerweise verlangen wir, dass die Fabrikböden unserer Kunden eine Tragfähigkeit von mindestens 5 Tonnen pro Quadratmeter haben. Während die meisten Websites diese Anforderung erfüllen, fragen viele Kunden häufig, wie dieser Wert berechnet wird. Im Folgenden präsentieren wir eine reale-Fallstudie, um den Prozess zu erläutern.
Fallstudie
Bei diesem Projekt handelt es sich um eine neue Fabrikbaustelle, die die Anschaffung eines spurlosen 30-Tonnen-Transferwagens erforderte. Der Werkstattboden war bereits vollständig ausgehärtet. Da es sich um ein staatliches -Unternehmensprojekt- handelte, das im Allgemeinen strenge Ausführungsstandards erfordert, wurden mehrere unabhängige Teams mit der Durchführung einer vollständigen Strukturspannungsanalyse beauftragt.
I. Technische Spezifikationen der Werkswerkstatt
Bodenfundamentstruktur:
Eine 150 mm-dicke Schotterschicht, mit Mörtel M2,5 verfugt und durch Vibration verdichtet.
Eine 0,6 mm dicke Polyethylenfolie dient als Feuchtigkeitsbarriere.
Eine 20 mm-dicke 1:3-Zementmörtel-Schutzschicht.
Eine 150 mm-dicke C30-Betonplatte, die in einem kontinuierlichen Arbeitsgang gegossen und nivelliert wurde. Nach Erreichen der erforderlichen Festigkeit wurde die Oberfläche glattgeschliffen.
Die Platte ist mit doppellagigen, bi-direktionalen Ø8-Stahlstäben verstärkt, die in Abständen von 200 mm × 200 mm auf der oberen und unteren Lage angeordnet sind (mit einem charakteristischen Tragfähigkeitswert des Fundaments, fak, von größer oder gleich 100 kPa).
Eine Schicht lösungsmittelfreie Epoxidgrundierung.
Eine 2 mm-dicke, selbstnivellierende Epoxid-Bodenschicht.
Last-Tragfähigkeitsanalyse der 150 mm starken C30-Betonplatte (basierend auf nationalen Standards)
Die Standarddruckfestigkeit von C30-Beton beträgt 30 MPa, was bedeutet, dass jeder Quadratzentimeter einer Druckkraft von etwa 306 kg standhalten kann.
Für eine Betonplatte mit einer Dicke von 15 cm (0,15 m) errechnet sich die Tragfähigkeit pro Flächeneinheit wie folgt:
Theoretische Berechnung:
30 MPa=30 × 10⁶ N/m²
Kraft in Masseneinheiten umrechnen (1 N ≈ 0,102 kg):
30 × 10⁶ × 0,102 ≈ 3.060.000 kg/m² (≈ 306 Tonnen/m²)
Dieser Wert stellt jedoch die endgültige Druckfestigkeit des Materials dar. Daher:
306 Tonnen/m² × 0,15 m ≈ 46 Tonnen/m²
II. Spezifikationen für die Last-Lagerräder des Transferwagens
Radkonfiguration der mobilen Last-Lagerplattform:
Untere Radanordnung:
6 Leiträder (Durchmesser 300 mm × Breite 240 mm)
2 Antriebsräder (Durchmesser 450 mm × Breite 300 mm)
Last-Lagerkontaktflächenberechnung für Leiträder und Antriebsräder:
Theoretische Berechnungsmethode 1 - Vereinfachtes rechteckiges Kontaktmodell
(Basierend auf der Finite-Elemente-Analysemethode der Stahlplattform)
Die Bodenkontaktfläche des Rades-wird als rechteckig angenommen, mit einer Kontaktlänge L und einer Kontaktbreite b.
Die Länge L und die Breite b erfüllen:
Kontaktbereich:
Wo:
k=Profilkoeffizient (k=1 für glatte Oberflächen; k=0.7–0,9 für Profiloberflächen)
E=Elastizitätsmodul von Polyurethan (muss durch Materialtests bestätigt werden; typischer Bereich: 10–100 MPa)
Kontaktfläche für die 6 Leiträder (Φ300 mm × b 240 mm):
Kontaktfläche für die 2 Antriebsräder (Φ450 mm × b 300 mm):
Gesamte Rad--Bodenkontaktfläche der Plattform:
≈ 0.47 m² + 0.13 m² = 0.6 m²
Basierend auf der Fundamentkapazität (150 mm C30-Beton ≈ 46 Tonnen/m²) beträgt die Gesamtlast-tragfähigkeit, die von der Radaufstandsfläche getragen wird:
46 Tonnen/m² × 0,6 m²=27.6 Tonnen
Fazit für die Radlast-Lagerkonstruktion
Die ausgelegte Nenntragfähigkeit des Transferwagens beträgt 20 Tonnen. Die berechnete Tragfähigkeit der Radaufstandsfläche beträgt ca. 27,6 Tonnen.
Da der errechnete Wert das 1,3-fache der Nenntragfähigkeit übersteigt, entspricht die Radkonstruktion der mobilen Tragplattform den geforderten Tragfähigkeitsnormen.
