¿Qué tipo de secciones de aluminio extruido reemplazarán el marco principal de madera en este proyecto de bricolaje?

Tenga en cuenta que no estoy pidiendo ni sugiriendo aluminio para las varillas/clavijas horizontales aquí. Estoy preguntando por el marco vertical .

Dado que sugirió "Sección de aluminio extruido" :

Para equilibrar la fuerza, la rigidez y el peso, quería hacer el MARCO vertical con una sección de aluminio extruido, ya que hay muchos tipos por ahí.

Referencia al proyecto de carpintería de bricolaje para el fitness y la rehabilitación en el hogar:

https://woodworking.stackexchange.com/questions/3032/lightest-woods-that-would-be-strong-stable-for-2-components-of-diy-wall-stall

  • Horizontal: barras paralelas/varillas/clavijas de madera

    • Menos grueso que el marco y probablemente necesite mayor resistencia, rigidez y menos flexibilidad
    • Mirando ciertos tipos de madera

  • El marco vertical que los sostiene

    • Tendrá que estar hecho de piezas de madera más gruesas, más anchas y más grandes, agregando más peso, por lo que sería mejor una madera más liviana, ¿tal vez madera contrachapada?

http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Timber/Timber_Strength_Calcs.html

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No está claro lo que estás preguntando. ¿Estás construyendo algo como esto desde cero? ¿Reparando algo?
Y creo que el término que buscas es "extrusión de aluminio".
@isherwood - Gracias por ese término. Planee construir esto nuevo, y debe ser liviano. Por lo tanto, el acero y la madera pesada están descartados.
No creo que ella tenga ningún problema en moverlo ella misma. Si es así, debes comenzar con algunos ejercicios de calistenia más básicos;) "Creo que estás pensando demasiado en esto".
@Mazura: no se trata solo de moverlo yo mismo, sino que, debido a las limitaciones de espacio de la ciudad de Urban Metro, se podrá montar/quitar; tal vez incluso desmontable. Esto se construirá solo una vez, así que me gustaría hacerlo sin ningún tipo de "Ojalá hubiera investigado / pensado en eso" :) Y aprecio toda la sabiduría de las personas aquí.

Respuestas (2)

Editar: estás buscando un tubo de aluminio de 2x6 . Esto debería tener más o menos las mismas propiedades físicas que un pino 2x6 (que se ve como lo que tienes en la imagen inferior). En la imagen superior, se ven como dos 2x2 que están intercalados. Creo que un solo tubo de 2x4 estaría bien para reemplazar eso, a menos que necesite ese arreglo de sándwich.ingrese la descripción de la imagen aquí

Edit2: las barras I se usan mucho más comúnmente en el trabajo con metales (para proporcionar soporte de carga). Entonces, encontré algunos cálculos de carga para vigas I e hice un poco de física (tal vez debería haber seguido una carrera en física). Parece que las vigas deben soportar alrededor de 425 libras. Vea la imagen a continuación.ingrese la descripción de la imagen aquí

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Editar: después de un debate, agregué el cálculo del torque, usando 80 kg (solo 176.4 lbs) para el peso. El torque se encuentra de manera más simple y precisa al sumar las dos fuerzas (tirar de las manos y empujar los pies) que estarían separadas por aproximadamente 1 pie de un punto de pivote hipotético (necesario para los cálculos del torque). La fórmula para el torque (mencionada en los comentarios/discusión a continuación) es T=FxLxSinA. La siguiente imagen proporciona una descripción clara del cálculo. Tenga en cuenta que los errores de redondeo relacionados con varios cálculos nunca son mejores que un enfoque elegante. El enfoque elegante es darse cuenta de que las manos y los pies están separados por 2 pies, por lo que la longitud hasta el pivote es de 1 pie y el par (fuerza) total es (120 kg + 120 kg)∙ pies. El par (prácticamente siempre) se expresa en inglés (529,2 ft∙lb) o métrico (717N∙M)... no met-lish (240 kg∙ft);Nadie puede estar en desacuerdo con las matemáticas. Si el torque es relevante o no para su búsqueda de vigas de aluminio es más una opinión... pero estoy bastante seguro de que la mayoría de los ingenieros estarían de acuerdo en que las especificaciones de soporte de carga para las vigas de aluminio son el criterio más adecuado para su proyecto porque el torque -la fuerza se convertirá necesariamente en la fuerza de empujar y tirar (la fuerza de soporte de carga perpendicular). Entonces, la fuerza sobre las vigas (para una persona de 200 libras) sería de aproximadamente 300 libras a través de la parte más estrecha (la consideración más importante para la falla de la viga)... pero la fuerza sobre las barras (importante, en mi humilde opinión) podría ser un poco más (como 424 libras).ingrese la descripción de la imagen aquí

La construcción típica de Stall Bars se basa en un marco de madera y hay pocas construcciones de acero, pero ambas son pesadas. Me gustaría saber si tengo que usar aluminio para hacerlo más liviano, qué tipo/tamaño/grosor necesitaría para reemplazar la madera.
No estoy considerando que las varillas sean de aluminio. Solo el marco principal vertical para disminuir el peso.
@AlexS: una pieza de 8 'cuesta ~ $ 150 y pesa ~ 35 libras, que pesa más que un 2x6 tratado a presión: 26 libras (secado al horno: 16 libras). Más uno sin embargo, por responder a la pregunta como se le preguntó.
@Mazura: ¿una sección de Al hueca/extruida no sería más liviana que la madera que señalaste? PD: Variedad de diseños de secciones transversales si hay algo con mejor resistencia estructural que el borde rectangular jindalaluminium.com/jindal-ecatalogue.php
@Ben: gracias por la respuesta modificada, mejorada y mejorada. Me encanta la física que ha agregado y la leeré con más atención y actualizaré mi pregunta con más información de carga. ¿A menos que haya un mejor SE para abordar eso? PD: Sacaré mi physicas/ engg. viejos libros/notas, así que mejor absorbo lo que has escrito - You Rock señor :)
@Ben - Además, si notó en las 2 fotos, la "profundidad / grosor" de la sección del pilar del marco es diferente en cada una y ambas siguen un mecanismo de unión diferente de "radios de agujeros". Espero cerrar eso este fin de semana.
@ben: tengo que estar en desacuerdo con tus matemáticas. ya que T=FxLxSinA (donde A=ángulo entre el brazo y la normal) un hombre de 80 kg sosteniendo las barras de la forma que muestra la foto, solo ejercería un torque total de 800N en la normal. dado que podemos suponer que es esencialmente un cuerpo rígido en este sistema (brazos bajo tensión total, piernas bajo compresión total), la fuerza se resolvería en una carga derecha de 400 N (empujando sus pies contra la pared) y una carga izquierda de 400 N (tirando de sus pies). brazos fuera de la pared)....
...esto significa que la carga lateral máxima total (perpendicular al eje longitudinal) en la barra es de alrededor de 41 kg o 90 lb (suponiendo que las manos estén ubicadas justo en el centro de la barra). incluso si asume un factor de seguridad de 3 (demasiado alto para esto, más probablemente 2), todavía solo está mirando alrededor de 180-270 libras. esto es solo carga estática
@defensor de la privacidad personal: esta es una ecuación de palanca (no de torsión); L1 es la longitud desde el centro de masa hasta sus pies, y L2 es la longitud desde sus pies hasta sus manos (sus pies son un punto de apoyo). Además, sobreestimé su peso y la longitud de su centro de masa. Dijiste 80 kg, dije 90,7 kg (200 lbs). Pero, solo por diversión, sus manos y pies podrían considerarse una fuente de fuerza alrededor de un punto de pivote hipotético; dado que sus manos y pies están separados por 2', este es un cálculo muy fácil; ¡el par en el pivote teórico sería de 600 ftxlbs (300 tirando más 300 empujando una palanca de 1')!
@defensor de la privacidad personal: también, por diversión, si considera que sus pies son un pivote (pegado al peldaño), entonces la única fuerza es la gravedad; a 90° sen=1, por lo que el factor de ángulo es solo 1. Ahora, dependiendo de dónde creas que está su centro de masa, la longitud podría ser diferente. Pero opté por 36 pulgadas (sobreestimado). Entonces, el torque (si no tuviera manos) sería de aproximadamente (80 kg x 9,8 m/s2) x 1,09 yd/M = 854 N∙M
sí, eso sería bastante correcto (el brazo más largo significa que el centro de masa estaría al máximo). pero aparte de la diversión matemática, la dinámica del sistema sería la de un cuerpo de momento y contramomento de igual y opuesta magnitud, importante para los propósitos de la operación.
Lo siento, me perdí la primera publicación por completo. no estoy de acuerdo, esto definitivamente es un problema de torque. la palanca es parte de todos los sistemas de torque, pero aunque no hay torque en las barras horizontales a través de sus líneas centrales, el sistema es de torque porque el cuerpo tiene 2 puntos de contacto y no uno, por lo que las fuerzas se resuelven en cargas de flexión perpendicular al eje longitudinal de las barras. este sistema de 2 puntos debe resolverse esencialmente como una cuestión de momento de vuelco. el uso de un punto de pivote hipotético es divertido, pero no útil. este tipo está buscando una respuesta real, no divertida.
Defensor de la privacidad @personal No torque. La barra debajo de sus pies es un punto de apoyo, no un pivote que gira con torsión. Sus pies están empujando la pared, sus manos tirando hacia afuera. Para calcular el torque, crearía un pivote hipotético entre sus manos y pies. Por cierto, 854 Newton-Metro (N∙m) = 629,87808 Pie-libra (ft∙lb), que es bastante cercano a 600, encontró la forma correcta (sin los pies pegados a un peldaño).
No estoy seguro de lo que crees que es el torque, así que supongo que tendremos que estar en desacuerdo y dejarlo ahí.
@BenWelborn: publiqué una pregunta relacionada que podría ser interesante para usted :) Engineering.stackexchange.com/questions/10474/…

fuera de cualquier opinión que tenga sobre la idea, mis dos centavos serían:

miembros verticales de 3/4" 6061-t6 macizos perforados para tomar los tubos o varillas transversales. menos costoso que ir a un tubo rectangular debido a las cargas que parece que está aplicando y, por lo tanto, la necesidad de paredes gruesas y soldadura tig de los tubos transversales a los montantes, si son sólidos, puede taladrar y roscar una sola retención en negrita por conexión horizontal.

miembros horizontales (supongo que aproximadamente 1,5" de diámetro exterior) de tubería sólida de pared gruesa 6061-t4 o 7075-t6. Esta última es muy costosa y difícil de encontrar, por lo que me quedaría sólida, más barata y mucho más disponible. No subestimes el cargas que aplicará en un tramo de 36". la madera tiene una memoria de flexión muy alta que el aluminio no tiene. Al aluminio no le gusta doblarse, y una vez que lo hace, le gusta retroceder aún menos: se fatigará con el tiempo si permite que se flexione. la madera no tiene el mismo problema. podría obtener un resultado mucho mejor si lo hiciera en un tubo de fibra de vidrio con mucha menos masa requerida.

o

solo hágalo en acero: mucho menos costo, mucho más fuerte, pero más peso

La construcción típica de Stall Bars se basa en un marco de madera y hay pocas construcciones de acero, pero ambas son pesadas. Me gustaría saber si tengo que usar aluminio para hacerlo más liviano, qué tipo/tamaño/grosor necesitaría para reemplazar la madera.
No estoy considerando que las varillas sean de aluminio. Solo el marco principal vertical para disminuir el peso. Quería hacer el MARCO vertical con una sección de aluminio extruido. Hay muchos tipos por ahí.
PD: busqué FG - ebay.com/bhp/fiberglass-tube - ¿Se pregunta qué tipo ... para el marco vertical?
consulte mcmaster.com primero. Los hay de todos los tipos, formas y tamaños. Si opta por la extrusión para el aluminio, tendrá que descubrir cómo montar la madera en él sin que las paredes de extrusión atraviesen la madera con el tiempo. tal vez bridas de enchufe de montaje en superficie? ¿Por qué es tan importante el peso? las diferencias de peso entre madera, aluminio y acero van a ser la madera más pesada, el aluminio en segundo lugar (por el grosor de la sección de las varillas) y luego el acero (partes más delgadas para la misma resistencia). Los sistemas híbridos serán diferentes.
la fibra de vidrio no será para ti debido a la enorme masa de las varillas
@ppa: participe en la declaración de madera vs acero. ¿No sería más ligera una sección de Al hueca/extruida que el acero que usted señaló? PD: Variedad de diseños de secciones transversales si hay algo con mejor resistencia estructural que el borde rectangular jindalaluminium.com/jindal-ecatalogue.php
bueno. la madera, el acero y el aluminio son materiales muy diferentes. En última instancia, cuando se diseña un sistema, la sección transversal de un material y su resistencia a la tracción son las más críticas para cualquier diseño. el módulo de youngs (una especie de rigidez) de un material es un tercer factor (que está directamente relacionado con los dos primeros). sin embargo, en el mundo real, las cosas no tienen solo cargas estáticas. hay problemas de flexión, problemas de memoria y resonancia y otros problemas vibratorios. entonces sí, una extrusión de aluminio hueca podría ser más liviana que una de acero, pero puede que no sea la mejor opción, ya que puede haber razones...
...como la fatiga, los ciclos de carga, etc. que hacen que uno u otro sea la mejor opción. incluso dentro de una familia de materiales, el tipo de aleación, el tratamiento térmico, el tipo de fabricación, etc. marcan una gran diferencia. por lo tanto, el material A puede tener el mismo peso y densidad que el material B, pero características físicas muy diferentes (es decir, un acero para herramientas como el d2 correctamente diseñado y tratado térmicamente podría hacer el mismo trabajo que el acero dulce en una aplicación determinada con un 80% menos de material en área de la sección). las maderas y los compuestos son aún más complejos, ya que exhiben enormes diferencias anisotrópicas y las técnicas de fabricación cambian...
... sus cualidades enormemente. el verdadero secreto detrás de ser un ingeniero no es solo poder construir algo lo suficientemente fuerte para hacer el trabajo. es la capacidad de hacerlo con elegancia, con la menor cantidad de costo frente a peso frente a complejidad. Cualquiera puede hacer cosas de ingenieros rusos. solo haz que todo sea el doble de grande de lo necesario. el verdadero arte está en minimizar todas las entradas para obtener el mismo cumplimiento resultante de los parámetros de la aplicación. es por eso que existen todos esos perfiles de extrusión: para resolver el problema de alguien para alguna aplicación de la manera más elegante y mínima posible con el mejor costo versus masa
@ppa: estoy de acuerdo :) Encontrar la solución más elegante es el problema aquí. Conectaré algunos datos más de mi parte este fin de semana para obtener una guía más específica.
¿Qué tipo de secciones de aluminio extruido reemplazarán el marco principal de madera en este proyecto de bricolaje?
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