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Seilgeometrie an Stützenkombinationen

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stephezapo
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Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von stephezapo » 29.05.2020 - 11:31

Ich habe mich schon immer gefragt, wie man die Dimensionen bei Stützenkombinationen (Y-Form oder mehrere Einzelstützen) speziell nach Tal- und vor Bergstationen berechnen kann.
Da muss ja das Seil aus einem beliebigen Winkel mit unterschiedlichen Lasten so umgelenkt werden, dass es (a) auf der anderen Seite perfekt horizontal zur Station übergeht und (b) die Rollenbatterien zweier benachbarter Stützen sich so aneinander angleichen, sodass ein gesamter perfekter Bogen entsteht, in dem alle Seilrollen gleich belastet werden.

Wie bekommen die Ingenieure das so hin?


Philipp2
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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Philipp2 » 30.05.2020 - 12:47

Üblicherweise geht man von dem Lastfall aus, bei dem der Stützendruck maximal ist. Bei Berechnung nach dem Prinzip der verteilten Lasten ist das bei Tragstützen im Regelfall die Kombination qmax, Smax und bei Niederhaltestützen die Kombination qmin, Smax.
Man konstruiert dann für den Ablenkwinkel dieses Lastfalls auf die übliche Weise die Rollenbatteriegeometrie unter der Voraussetzung, dass alle Rollen gleich belastet sind.
Es ändert sich natürlich bei verändertem Auflaufwinkel der Winkel der Rollenbatteriehauptträger, wobei die erste Batterie in Betrachtungsrichtung immer stärker davon betroffen ist, als die letzte Batterie. Das führt zu abweichenden Stützendrücken, die jedoch rechnerisch erfasst werden sollten, um im extremen Fall das Abheben des Seiles zu verhindern. Bei Stützen vor Stationen ist das recht simpel, da sich der dem Einfahrtbinder zugewandte Auflaufwinkel vernachlässigbar wenig ändert. Wenn man einen Mindestrollendruck am Einfahrtbinder einzuhalten hat, muss dessen Rollenbatterie je nach Abstand zur Mehrfachstütze miteinbezogen werden oder man geht z.B. bei alten Sesselbahnen mit Rampenausstieg davon aus, dass sich durch die große Distanz der Einfluss der Mehrfachstütze aufhebt und erbringt den Nachweis auf die übliche Weise. Notgedrungen kann man sich darauf berufen, dass die Rollenbatterie am EB lediglich der Seilführung dient und daher keinen Mindestrollendruck benötigt.
DI Dr. Josef Nejetz hat das bereits in den 80ern in einem mathematischen Modell erfasst und etliche Gleichungen und Berechnungsfaktoren daraus abgeleitet:
https://www.seilbahnen.org/de/Service/D ... achstützen
Wobei die praktische Nutzung sich lediglich auf ein paar Gleichungen beschränkt und tabellarisch durchgeführt werden kann (oder heutzutage mittels Rechnereinsatz mit unwahrscheinlich hoher Genauigkeit). Man erbringt daher den Beweis, dass die Abweichung der Rollendrücke innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt und korrigiert entsprechend nach, wenn das nicht der Fall ist.
Die Form der Rollenbatterie selbst ist eine simple Geometrieaufgabe, bei der alle Rollen tangential zum unbekannten Ablenkradius sind, der Rollendurchmesser, die Abstände zwischen den Rollen bzw. Lagerpunkten und die Auflauf- und Ablenkwinkel sind dabei bekannt, daher lässt sich das durch CAD-Einsatz oder klassisch auf A0 in kurzer Zeit lösen.
Hätte bei Interesse noch ein paar Berechnungsblätter zweier DSB mit Mehrfachstützen herumliegen, könnte die einscannen und hochladen, sind halt schon etwas älter.
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stephezapo
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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von stephezapo » 02.06.2020 - 15:27

Danke Philipp2 für die Info!
Es wäre wirklich toll so ein Berechnungsblatt zu sehen, würde mich sehr interessieren.

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Spezialwidde
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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Spezialwidde » 03.06.2020 - 06:13

stephezapo hat geschrieben:
02.06.2020 - 15:27
Danke Philipp2 für die Info!
Es wäre wirklich toll so ein Berechnungsblatt zu sehen, würde mich sehr interessieren.
Das macht man heutzutage mit Computersimulationen auf Kraftvektorbasis. In der Praxis stimmt die Theorie auch meistens nicht ganz, da werden die Rollen so lange nachgestellt bis es genau passt.
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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Lagorce » 04.06.2020 - 07:59

Bei gewissen öffentlichen Ausschreibungen in FR sind die "Notes de calcul de ligne" als PDF downloadbar. Allerdings sind die PDF meist nicht ganz vollständig, oft fehlt die Antriebs-/Bremsberechnung.

Möglicherweise muss in FR eine unabhängig Firma die Berechnungen beim STRMTG (Aufsichtsbehörde) einreichen. Während z.B. in CH soviel ich gesehen habe der Hersteller seine Berechnungen dem Dossier für die Plangenehmigung beilegt sieht man in FR Berechnungen, die nicht der Hersteller (z.B. Leitner-Poma oder Doppelmayr) erstellt, sondern irgendein Ingenieurbüro.

IMO ist dies nicht sinnvoll, denn die Hersteller berechnen onehin intern, da sie ja auch verantwortlich sind (und zudem sind Unterlagen à la DCSA onehin etwas wirr-warrig). Das ganze dann nochmals berechnen zu lassen kostet unnötig Geld, zudem hat der Hersteller Zugriff auf gewisse interne Engineering-Daten, die an externe Büros kaum weitergeben werden.
Hier meine ich 08/15 McDonald's CLD, CLF und MGD Fastfood-Seilbahnen.

Bei Pendelbahnen sowie z.B. bei MGD mit extremen Stützen ist es üblich, externe Spezialfirmen zu involvieren. Online findet man gewisse Beispiele (Stütze der Emirates MGD in London, extrem hohe 3S Stützen, usw.). Der Seilbahnhersteller schreibt die Geometrie- und Belastungsdaten vor, die detailierte Berechnung kann jedoch ggf. im Auftrag ausgeführt werden (inkl. dynamische Windlasten, Erdbeben, usw.).

Für übliche CLD/CLF/MGD werden die Grunddaten in Programme (meist herstellerspezifische Softwarepakete obwohl auch kommerziell angebotene Programme auf dem Markt sind, gewisse einfache Zusatz-Berechnungen erfolgen von Hand oder mit Excel) eingegeben und dann spuckt der Rechner die Ergebnisse raus. Wichtig dabei ist insbes. die Überprüfung der reglementarischen Auflagen, dies sieht man sehr gut bei der Auflistung der Ergebnisse, da oft zum Rechenergebnis der vorgeschriebene entsprechende min. bzw. max. Wert ebenfalls aufgeführt ist.
Berechnet werden mindestens die Worst-Case Parameterkombinationen (Lastfall, Temperatur, Seilzug, Beschleunigung, Verzögerung, max. Abnützung der Bremsbeläge, usw.).
Bin zwar nicht Maschinen-Ing., gehe jedoch davon aus, dass diese Softwarepakete nicht einmal so komplex sind. Die theoretischen Grundlagen sind seit sehr langem bekannt, das ganze muss dann halt entsprechend programmiert werden. Gewisse Parameter sind normativ Vorgeschrieben (z.B. gewisse min. bzw. max. Reibungskoeffiziente, je nach dem ob man beschleunigt oder bremst) während für andere Erfahrungswerte der Hersteller eingesetzt werden (z.B. Trägheit der Stationsmechanik für die Beschleunigung sowie Verzögerung).

Gewisse Berechnungen sind auf ziemlich aufwendigen Annäherungsmethoden basiert während andere fast Kindergartenniveau aufweisen und in echten Dossiers genau wie im Beispiel im Physiklehrbuch aufgeführt werden (z.B. Pollerberechnungen für Tragseile).

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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Chense » 06.06.2020 - 13:52

Philipp hat ja schon so einiges über die Berechnungsmethoden erklärt daher von meiner Seite noch so ein bisschen was dazu wie eine Seillinie entsteht. Ich beziehe mich hier mal auf das was bei uns im Haus geschieht, also Pendelbahnen (wobei die Entstehung bei Umlaufbahnen ähnlich sein dürfte) und hauptsächlich die Angebotsphase.

Die "Mutter" des ganzen ist der Längenschnitt. Hier arbeitet man mit den Sehnenschnittpunkten des Tragseiles. Zuerst werden verschiedene Parameter gesucht um diese Sehnenschnittpunkte festzulegen und damit
a) den ersten Längenschnitt zu erstellen und
b) diesen schonmal grob mit der Seilberechnung verifizieren zu können.

Grundsätzlich gibt es einige wenige Parameter die von vorne herein klar sind aus denen sich dann weitere ergeben. Man könnte das ganze auch ein wenig als Try and Error sehen, wobei man natürlich mit wachsender Erfahrung weniger Error im Try hat ;)

Als Parameter wären z.b. zu nennen:

Platzierung der Stationen: Vorgegeben - daraus ergibt sich schon einmal die X-Position der Sehnenschnittpunkte sowie die absolute Höhe der Anlage - in Verbindung mit den gewünschten Fahrzeugen auch die Z-Position der Sehnenschnittpunkte und die erste Grundlage für den Längenschnitt ist gegeben. Ebenso die sich ergebende Höhenspannkraft.

Anschließend schaut man sich grob die nötigen Spannkräfte an die die Tragseillinie ergeben, sowie festlegen welche Seildurchmesser nötig sind - Daraus ergeben sich die Radien der Tragseilschuhe. Zusätzlich sieht man sich die Geländegeometrie an und sieht wo Stützen hinkommen könnten. (X-Position)

Mit diesen Daten füttert man die Seilberechnung (Excel) und erhält die Abgangswinkel des Seils von den Seilschuhen und damit den Sehnenverlauf.

Diesen zeichnet man in den Längenschnitt ein - es ist grob möglich abzuschätzen ob die Abstände zum Boden etc. ideal eingehalten werden.

Wenn dies der Fall ist füttert man die Seilberechnung mit den weiteren Lastfällen (Überlast, Eisbehang, Temperatur etc.) und erhält die Grenzlinien des Tragseils und der Kabinenposition.

Wenn das alles passt kann man sich an das eigentliche Angebot machen und die Stationen etc. im CAD aufbauen ... hier ist es dann oft noch nötig für die Abspannung egal ob Poller oder Spanngewicht noch etwas an den Winkeln zu verändern um alles in den Stationen unterzubringen - Auch der Regelhaltepunkt ergibt sich erst hier.

Dann wird nochmal die Seilberechbung gefüttert und wenn alles passt das Angebot erstellt. Ab diesem Zeitpunkt kommt dann bei uns ein externer ins Spiel der nochmal prüft und im Auftragsfall auch die endgültige Berechnung erstellt während wir unser Excel als Vergleich auf Basis dieser Daten weiterpflegen.
Erst wenn der letzte SL stillgelegt,
die letzte PB abgebrochen,
und die letzte Piste modelliert ist,
werdet Ihr herausfinden, daß der Skisport tot ist.

Skisaison 2019/2020: Steht in den Startlöchern
Geplant:
Dezember 2019 - 3 Tage Schweiz
Februar 2020 - 5 Tage Südtirol
März 2020 - 3 Tage ???
April 2020 - 5 Tage Piemont

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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Lagorce » 06.06.2020 - 21:23

Danke für Deine Ausführungen.

Hier noch ein Beispiel des Ausschreibungspapierkram für eine 6-CLD von BMF, PDF 646 Seiten:
http://www.villarembert-le-corbier.fr/w ... ressed.pdf

Siehe u.a. ab Seite 525, es sind relativ detailierte Tabellen dabei.

Leider ist das Längsprofil glaub nur gescannt anstelle vektorisiert, habe jedoch nicht überprüft, ob eine vektorisierte Version irgendwo im Dossier ist, habe das PDF nicht näher angeschaut.

Die eingereichten Berechnungen sind mit den Jahren aufwendiger geworden, Computerprogramme erleichtern allerdings massiv die Arbeit. Ob man wie früher nur wenige Lastfälle berechnet oder mehrere Dutzend und mit Punktlasten rechnet spielt kaum eine Rolle, da dies der Rechner erledigt.


BTW Bei Pendelbahnen werden i.Vgl. zu Sessel- und Gondelbahnen einige zusätzliche Berechnungen durchgeführt, da ja das technische Grundprinzip etwas anders ist (Trag- und Zugfunktionen sind getrennt i.Gegensatz zu Anlagen mit einfachem (oder ggf. doppeltem) Förderseil). Abspannungsart (meist fest bei neuen PB, früher oft mit Spanngewicht, selten hydraulisch) des Tragseils (bzw. Tragseilpaars), etwaige Seilreiter (Zugseilzwischenaufhängungen), usw. spielen eine Rolle (u.a. auf für den Seilzug beim Einziehen und für den Einziehweg). Spanngewichtswege werden ebenfalls berechnet.


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Re: Seilgeometrie an Stützenkombinationen

Beitrag von Philipp2 » 22.06.2020 - 22:40

Danke für die Datei, jetzt kann ich mir mal aktuellere Unterlagen anschauen - meine Sammlung reicht zwar zurück bis 1957, endet jedoch zur Jahrtausendwende. Die LS-Berechnungen waren aber auch damals schon arg, die Tabellen, natürlich überwiegend Prinzip der verteilten Lasten mit den a-Werten nach Bittner, sind teilweise länger als die Zeichnungen mit den Längenschnitten, dafür wird die Statik recht simpel ausgeführt ("überwiegend ruhende Belastung", du verstehst :lach: ) und auf das Notwendigste zusammengestutzt. Für Steifen, Knotenbleche und Schweißnähte usw. genügte bis in die 70er eine Faustformel, wenn die Ankerschrauben nicht hielten, wurde die Stütze halt einbetoniert. Heute hingegen schützt man durch Rechenverfeinerung die Sicherheitsverkleinerung.
Hier die o. e. Tabellen nach Nejetz von einer mittlerweile eingeschmolzenen Sesselbahn Bj. 1981, vielleicht kann jemand damit was anfangen:
Dateianhänge
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