Skolan för Industriell Teknik och Management 4F1824 - Fördjupningsarbete Maskinkonstruktion
Henrik Carlsson Kim Jaktlund
Brandsäkerhet i gårdshus
- konceptframtagning av en förbättrad stege
Fördjupningsarbete i Maskinkonstruktion 2007
Brandsäkerhet i gårdshus
Henrik Carlsson
Kim Jaktlund
Datum
2007-05-02
Examinator
Ulf Sellgren
Handledare
Priidu Pukk
Uppdragsgivare
Priidu Pukk
Kontaktperson
Henrik Carlsson
Sammanfattning
Bakgrunden till projektet är att trånga gränder och bakgårdar under lång tid har varit, och fortfarande är ett problem för brandförsvaret. Deras normala maskinstegar är anpassade för gator och räddningsvägar med en bredd på minst 3 meter. Områden byggda från 30-talet och tidigare håller inte dessa mått och särskilt problematiskt blir det då det uppstår en brand på en innergård som saknar förbindelse med gatan annat än genom en trappuppgång eller ett trångt valv. I dagsläget används brandkårens bärbara stege i situationer som detta men med en längd på 4,6 meter i hopfällt läge blir detta problematiskt.
Syftet med projektet var att ta fram ett förslag på koncept som kan ersätta/komplettera dagens bärbara stege och underlätta vid räddningsinsatser genom att förenkla transporten till olycksplatsen.
För att utveckla brandstegen tillämpades en systematisk produktutvecklingsmetod. Projektet delades in i fem faser: projektplanering, konceptgenerering, konceptval, konceptbearbetning samt presentation.
För att lösa problemet med att komma in på innergårdar där enda ingången går igenom en trång trappuppgång har ett koncept med en stege som i hopfällt läge är betydligt kortare än dagens stege tagits fram. Den korta längden då den är hopfälld fås genom en kombination av den traditionella utskjutsstegen och en vikled. Måtten på stegen är följande; längd i hoppfältläge 2,40 m, tjockleken är 0,55 m och bredden 0,8 m. I utfällt läge är konceptet 12.8 m. Hållfastheten på utvalda delar på stegen har testats för olika belastningsfall med tillfredställande resultat.
Det framtagna konceptet har en stor fördel jämfört med dagens handburna stege i och med att den är betydligt kortare och därmed lättare att hantera då den är hopfälld. Denna egenskap bör kunna korta ned den tid det tar att komma fram till olycksplatsen väsentligt då trånga förhållanden råder. Det skall dock poängteras att det framtagna konceptet inte löser alla problem som finns vid bränder i hus med innergårdar. Till exempel når man inte högre än med dagens handburna stege. Konceptet underlättar inte heller för evakuering av människor eftersom det precis som dagens stege förutsätter att de nödställda kan klättra ned själva.
Innehållsförteckning
Sammanfattning ... 2
Innehållsförteckning ... 3
Introduktion... 4
Bakgrund ... 4
Syftet med projektet ... 5
Metod... 6
Projektplanering ... 6
Konceptgenrering ... 6
Konceptval ... 8
Konceptbearbetning ... 8
Presentation ... 9
Resultat... 10
Konceptval ... 10
Konceptet ... 11
Stegens funktioner... 13
Hållfasthetsanalyser av centrala delar på stegen ... 23
Disskussion... 25
Slutsats... 26
Rekommendatier vid vidare arbete ... 26
Tack till... 26
Referenser ... 27
Bilaga 1. Projektplanen...I Bilaga 2. Resultat av brainstorming ...IV Bilaga 3. Produktblad från Wibe... V Bilaga 4. Stegens funktions-/medelträd...XIII Bilaga 5. Hållfasthetsberäkningar ... XX
Introduktion
Bakgrund
Brandförsvaret har idag stora problem vid bränder i hus på innergårdar som ofta saknar kontakt med gatan. Samma problematik gäller sådana lägenheter som är enkelsidiga och endast har fönster som vetter mot innergården.
Trånga gränder och bakgårdar har under lång tid varit, och är fortfarande ett problem för brandförsvaret. Deras normala maskinstegar är anpassade för gator och räddningsvägar med en bredd på minst 3 meter. Områden byggda från 30-talet och tidigare håller definitivt inte dessa mått och särskilt problematiskt blir det då det uppstår en brand på en innergård som saknar förbindelse med gatan annat än genom en trappuppgång eller ett trångt valv [1]. Denna problematik finns i bland annat Stockholm och Göteborg men även flera andra stora städer med gamla stadsdelar [2].
Det största problemet som uppstår vid sådana här situationer är att brandförsvaret får svårt att nå fram till de nödställda eftersom de inte kan komma fram med sin stegbil. Det enda alternativet som de då har är att använda en handburen stege som får bäras dit. Ofta är dock inte en sådan stege möjlig att använda eftersom det inte alltid går att komma fram med en sådan heller. Det förekommer att den enda vägen in på innergården går igenom en trappuppgång eller en trång portal och dessa är ofta blockerade med cyklar, barnvagnar etc.. I dessa fall är även den handburna stegen otymplig att komma fram med. Till exempel har man i Stockholm efter en överskådlig inventering konstaterat att det idag kanske finns tusentals hushåll som inte ens nås effektivt av de bärbara stegarna [3]. Figur 1 visar en innergård med svåråtkomliga bostäder.
Figur 1 Flygfoto som visar en innergård [4]
Andra problem som uppstår till följd av att de inte kommer fram med stegbilen är de inte når lika högt med den handburna stegen samt att de har svårt att evakuera människor eftersom brandmännen inte kan bära ned folk. Evakuering med den handburna stegen förutsätter alltså att den nödställde kan klättra ned av egen kraft [5].
Ett alternativ till stegbilen som finns tillgängligt är det lilla stegfordonet Alley Cat. Detta fordon har dock flera begränsningar. Till exempel får det inte vara för trångt om det skall komma fram och dessutom är ofta de infarter som finns till innergården blockerade av till exempel blomlådor eftersom man inte vill ha oönskad trafik där. Alley Cat kan inte heller användas på vissa innergårdar som har källare under gårdsplanen på grund av att den är för tung. Ett annat stort problem är att det tar lång tid att transportera Alley Cat till olycksplatsen eftersom den transporteras på en annan lastbil och måste lossas från denna innan den kan användas [3].
Enligt lagen skall samtliga byggnader ha två av varandra oberoende utrymningsvägar (dock med vissa undantag för t ex så kallade TR1- och TR2trapphus som är de högst brandsäkerhetsklassade trapphusmodellerna), den ena är trapphuset och den andra får vara fönstervägen med hjälp av räddningstjänstens stegutrustning [6].
Mot bakgrund av ovan nämnda fakta har brandförsvaret här ett problem som behöver lösas.
Syftet med projektet
Syftet med detta projekt är att ta fram ett förslag på koncept som kan ersätta/komplettera dagens handburna stege och på så sätt underlätta vid räddningsinsatser då denna typ av problematik uppstår. Tyngd kommer att läggas på att lösa problemet med att komma fram med räddningsutrustningen eftersom framkomlighet är en förutsättning för alla räddningsinsatser. Det vill säga lösningen som eftersträvas skall med enkelhet kunna transporteras till olycksplatsen.
Metod
För att utveckla brandstegen tillämpades en systematisk produktutvecklingsmetod. Projektet delades in i fem faser: projektplanering, konceptgenerering, konceptval, konceptbearbetning samt presentation. Nedan beskrivs de tillvägagångssätt som användes i de olika faserna.
Projektplanering
Till att börja med grovplanerades projektet genom ett Gantschema där de fem projektfaserna fastslogs. Faserna gavs tidsramar och viktiga hållpunkter i projektet noterades. Därefter detaljplanerades projektet. Detaljplaneringen bestod av fastställning av mötestider för möte med handledaren samt vilka tider som avsätts för arbete med projektet. En aktivitetsförteckning togs fram som specificerade tidsåtgång för respektive aktivitet.
Dessutom beslutades om deadlines för olika utvecklingssteg och för projektets förväntade leveranser. Projektplanen med Gantschema kan ses i bilaga 1.
Konceptgenrering
Efter den inledande fasen, där ett antal formaliteter fastslogs, övergick projektet i konceptutvecklingsarbete. Koncept genererades med stöd i två huvudsakliga metoder:
brainstorming och systematisk konceptutveckling. Följaktligen tillämpades en kreativ konceptgenereringsmetod (brainstorming) och en rationell metod (systematisk konceptutveckling) [7].
Brainstorming
Den inledande brainstormingsessionen syftade till att förutsättningslös generera ett stort antal idéer kring potentiella lösningar av problemet. Vid detta stadium hade inga efterforskningar kring problemet gjorts, problemet hade inte definierats noggrant och inte heller hade några ramar fastställts. Tanken bakom att genomföra en brainstormingsession i detta skede var att i möjligaste mån undvika att låsa sig vid och färgats av befintliga lösningar. Kritik och djupare analys av idéer förekom inte, utan istället låg fokus på att generera så många lösningsförslag som möjligt oavsett deras realism och genomförbarhet. Idéerna som framkom dokumenterades i form av skisser med korta stödjande texter i mån av behov. Några idéer som genererades kan ses i tabell 1. Resterande idéer presenteras i bilaga 2. Som kan ses i tabell 1 så togs inte bara nya idéer upp utan även gamla lösningar.
Idéer från brainstorming Rutschkana Helikopter Nödstrumpa Fallskärm Studsmatta Stege
Tabell 1 Resultat från brainstormingen
Systematisk konceptutveckling
Nästa steg i konceptgenereringsfasen innebar att problemet angreps på ett rationellt och strukturerat sätt. Den systematiska konceptutvecklingen genomfördes i tre på varandra följande faser: kravspecifikation, funktionsanalys och konceptetablering [8].
Kravspecifikation
Målet med den systematiska konceptutvecklingens inledande fas var att formulera en kravspecifikation som anger vilka egenskaper som den färdiga produkten skall uppfylla.
Viktiga aspekter i denna fas var att ta hänsyn till alla intressenter och att produktens syfte noggrant definierades.
Inledningsvis granskades problemet kritsikt för att fastställa vad lösningen till problemet skulle göra, utan att specificera hur det skulle göras. Frågor som vad är problemet, vem har problemet, vad är målet, vilka är bieffekterna som skall undvikas och vilka begränsningar finns för att lösa problemet ställdes. För att söka svar på dessa frågor genomfördes en intervju med 1:e brandingenjör Liisa Honkaranta och brandingenjör Markus Glenting på Stockholms Brandförsvar. Utifrån dessa intervjuer ställdes följande krav upp på konceptet.
• Lösningen måste möjliggöra evakuering av nödställd på en höjd av tolv meter eftersom det är från denna höjd som brandförsvaret ansvarar för livräddning.
• Lösningen måste kunna transporteras in på en innergård även om enda ingången går igenom en trång port eller ett trapphus.
• Räddningsinsatsen med lösningen får inte ta för lång tid.
• Lösningen bör ej vara krångligare att använda än dagens lösning.
Därefter undersöktes problemets ”state of the art” [8]. Detta gjordes genom en webbaserad informationssökning där befintliga produkter, angränsande produkter samt andra typer av produkter som kunde innebära en potentiell lösning till problemet studerades. Dessutom genomfördes i samband med informationssökningen en konkurrentanalys. Resultatet av detta dvs. dagens stege som tillverkas av Wibe kan ses i bilaga 3.
Funktionsanalys
Den systematiska konceptutvecklingens andra del syftade till att klargöra vad produkten skall göra, ta fram produktens funktioner samt etablera ett antal principer och medel för att realisera dessa funktioner.
Till att börja med beskrevs problemets kärna i en så kallad black-box, se figur 2. Produktens huvudfunktion uttrycktes lösningsoberoende och vad som skulle omvandlas, operanden, fastställdes. Dessutom identifierades operandens in- och ut-tillstånd.
Figur 2 Black-boxmodellen
Därefter identifierades ett antal tekniska principer, huvudmedel, som produkten eventuellt skulle bygga på. Dessa utgjordes av idéer från brainstormingsessionen, principer som framkommit under informationssökningen och konkurrentanalysen samt nya idéer. Dessa principer utvärderades sedan mot kravspecifikationen i syfte att välja en eller ett par tekniska
I funktionsanalysens tredje del etablerades en teknisk process för den valda tekniska principen, det vill säga de transformationer som operanden skall genomgå bestämdes. Black- boxens in- och ut-tillstånd användes som input och output till den tekniska processen och de sekventiella transformationer som operanden skall genomgå för att realisera huvudfunktionen identifierades schematiskt. Stegens tekniska process visas i figur 3 nedan.
Transport av stege till innergård
Resning av stege
Klättring på stege
Fällning av stege In tillstånd:
Räddning av nödställd belägen på 12 meter
Ut tillstånd:
nödställd belägen på marken
Figur 3 Stegens tekniska process Konceptetablering
Utifrån den tekniska principen, den tekniska processen och de skisser som genererats under projektet etablerades ett funktions-/medelträd för stegen.Med funktions-/medelträd menas att man ställer upp ett träd med huvudfunktionen högst upp. Huvudfunktionen förgrenar sig till den tekniska processens olika funktioner som sedan löses oberoende av varandra. Längst ner i trädet identifierades ett antal medel för att uppfylla dessa funktioner. För att generera ett koncept pusslas sedan lösningarna till de olika funktionerna ihop för att på bästa sätt lösa huvudfunktionen. Stegens funktions-/medelträd visas i bilaga 4.
Konceptval
I projektets tredje fas utvärderades de koncept som arbetats fram under konceptgenereringsfasen. De främsta anledningarna till att ett metodiskt angreppssätt tillämpades för att utvärdera konceptet var att en överblick kunde fås över en stor informationsmängd, att utvärderingen baserades på kravspecifikationen och att olika perspektiv kunde integreras på ett effektivt sätt. För att underlätta valen ställdes en fördjupande/kompletterande kravspecifikation enligt nedan upp.
• Stegen skall nå minst lika långt som de stegar som räddningstjänsten använder idag.
• Stegen skall vara betydligt kortare i hopfällt läge än vad dagens stegar är.
• Stegen får ej ta för lång tid att resa
• Stegen får ej väga för mycket
De val som gjordes utefter en samlad bedömning av de faktorer som redovisats ovan kan ses i funktionsmedelträdet i bilaga 4. I resultatdelen redovisas det varför valen föll ut som de gjorde.
Konceptbearbetning
I projektets fjärde fas bearbetades det valda konceptet för att fastställa produktens slutgiltiga konstruktion, utseende och egenskaper. Detta gjordes med CAD-modellering (Computer- Aided Design) och FEM-analys (Finita Element Metod) av hållfastheten.
Cad-modellering
Baserat på den beskrivning av slutlösningen som togs fram i konceptbearbetningsfasen skapades en CAD-modell av produkten i programmet Solid Edge [9].
Hållfasthetsanalyser av centrala delar på stegen
CAD-modellen som togs fram importerades till FEM-programmet Ansys [10] där hållfasthetsberäkningar gjordes på de mest centrala delarna på stegen. Denna analys gjordes för att få stegen lämpligt dimensionerad och för att se att den valda lösningen klarade av belastningen som den utsätts för. Materialet i stegen valdes till aluminium eftersom det har en lagom densitet och även är relativt tåligt i olika miljöer. Det är även väl beprövat inom det här området. De materialdata som användes i Ansys [10] presenteras i tabell 2 nedan.
Materialparametrar
Brottsgräns i tryck 0.0 Pa Sträckgräns i tryck 280 MPa
Densitet 2,770.0 kg/m³
Poisson's tal 0.33 Sträckgräns i drag 280 MPa Brottsgräns i drag 310 MPa Young's Modul 71 GPa
Tabell 2 Aluminiumets materialparametrar
För dimensionering av stegen simulerades en kraft i Ansys på 1000 N som riktades i en rät vinkel mot stegens längd. Denna kraft kommer från den rekommenderade kraften på 3500N ur Arbetsmiljöverkets författningssamling AFS 2004:3 ”Stegar och Arbetsbockar” [11]. Om en kraft på 3500 N appliceras på stegen med en vinkel på 75˚ fås en komponent vinkelrätt mot stegen på 906 N. Denna komponent anses vara den dimensionerande kraften vilket är anledningen till att 1000N kan användas för dimensionering. Vinkeln 75˚ användes eftersom det anses att en anliggande stege i regel har den säkraste uppställningen vid denna lutning [11]. Anledningen till att en kraft vinkelrät mot stegens längd användes för dimensionering är att det är denna kraft som ger upphov till böjningen av stegen. Det är böjningen som är den värsta belastningen på stegen eftersom belastningar tas upp bättre i längsled än i tvärled.
Efter att dimensioneringen gjorts utfördes analyser med en stege rest mot en vägg med 75 ˚ vinkel och en kraft på 3500 N lodrätt mot marken samt andra belastningsfall som bedömdes vara relevanta.
Presentation
Projektet avslutande fas innebar presentation av projektet och den färdiga produktlösningen.
Presentationen skedde i två delar: projektrapport och projektredovisning. Projektrapporten utgörs av detta skriftliga dokument, projektpresentationen av en muntlig redogörelse för projektet och dess resultat inför uppdragsgivare och ett antal andra intressenter.
Resultat
Konceptval
Nedan redovisas resultatet från valet av lösningar till de fyra funktionerna av de tekniska processerna transport till innergård, resning av stegen, klättring på stegen samt fällning av stegen. Även val av de medel som hjälper till att uppfylla dess funktion redovisas.
Transport till innergård
Att transportera stegen till innergården är det viktigaste av allt. Om man inte kan göra detta fyller stegen ingen funktion alls. Transporten av stegen kan ske på lite olika vis. Den enklaste metoden är att två brandmän bär in stegen. Detta kräver dock två brandmän och om man kan frigöra en brandman kan denna bära med sig annan nödvändig utrustning i stället. Om man placerar stegen på hjul är detta möjligt. Placeras stegen på två hjulpar riskerar den att bli klumpig. Därför bör stegen konstrueras med ett hjulpar i ena änden vilket i stället möjliggör att en brandman kan frakta stegen själv genom att dra den eller skjuta den som en skottkärra.
Vid trånga utrymmen såsom trapphus bör stegen kunna bäras av två man för att uppnå bästa manöverbarhet. Med denna bakgrund beslutades det att stegen skulle förses med två rejäla hjul i en ände.
Resning av stegen
Denna del behandlar hur stegen skall resas och fällas ihop för att bli tillräckligt kompakt då den är hopfälld men ändå tillräckligt lång då den är utfälld. För att undersöka vilka alternativ som idag fanns på markanden gjordes först en snabb undersökning. Det visade sig att det framför allt fanns fem typer av lösningar som var intressanta för oss. Först och främst fanns det en lösning av teleskopmodell men en lösning av denna modell skulle vara svår att tillämpa på en lång stege och samtidigt behålla stabilitet. Ett annat alternativ var en påbyggnadslösning där stegar byggdes ihop till en lång stege. Den lösningen ansågs dock vara alldeles för komplicerad att resa eftersom den kräver att man bygger ihop stegen innan man reser den. Det alternativ som skulle möjliggöra den minsta stegen i hopfällt läge var en repstege men den skulle vara svår att förankra i husväggen förutsatt att man inte sätter dit den stationärt.
De kvarvarande alternativen var de som ansågs ha störst potential. Det första alternativet var en utskjutbar stege vilket är det som används av brandförsvaret idag och det fungerar uppenbarligen bra. Problem uppstår dock om man vill skjuta ut allt för många stegar eftersom stegen blir smalare och smalare mot toppen. Det andra alternativet var en vikstege men även denna ansågs precis som påbyggnadsstegarna vara för svår att resa eftersom den måste fällas ut innan den reses mot väggen.
För att lösa problemet beslutades att en kombination av en vik och en utskjutsstege var det bästa alternativet.
Klättring på stegen
Klättring på stegen sker i detta koncept på samma vis som klättring på dagens stegar. Hänsyn har tagits till höjd mellan stegen samt till bredd på stegen. Alternativ till förbättrad klättring har inte behandlats i konceptet men har heller inte uteslutits utan sparas till vidare utveckling.
Fällning av stegen
Valet av koncept för fällning av stegen var begränsat på grund av få lösningar av problemet.
En kombination av lösningar valdes för att passa konceptet bäst. Att fälla en stegdel i taget
var ett logiskt val för att få större kontroll på fällningen. Den övre delens spärrar släpps med ett separat rep istället för hissningsrepet för att motverka problem vi hissning. Den undre delens spärrar släpps för hand för att bibehålla kontroll i fällningen samt att det är fysiskt möjligt till skillnad från fällning av övre halvan.
Konceptet
För att lösa problemet med att komma in på innergårdar där enda ingången går igenom en trång trappuppgång har ett koncept med en stege som i hopfällt läge är betydligt kortare än dagens stege tagits fram, se figur 4.
Figur 4 Det framtagna konceptet.
Stegen har en mycket kort längd då den är hopfälld och om man på traditionellt vis skulle placera alla stegarna i varandra skulle stegen på grund av detta bli väldigt smal i toppen. För att undvika detta har stegen försetts med en vikled på mitten vilket gör att stegen istället har sin smalaste del på mitten av stegen. Figur 5 visar att stegen är smalast på mitten samt hur stegarna är placerade.
Denna placering av stegarna med vikled gör att stegen blir bredast i botten och toppen vilket gör att den ligger an stabilare mot vägg och underlag än en stege som är som smalast i toppen.
Figur 5 Utfälld stege och stegarnas placering i förhållande till varandra
Då stegen är hopfälld är den endast 2,4 m lång vilket kan jämföras med den stege som brandförsvaret använder idag som är ca 4,6 m. Stegens bredd är 0,8 m vilket är ungefär samma bredd som dagens stege håller, se bilaga 3.
I tabell 3 jämförs konceptets dimensioner den stege som brandförsvaret använder idag.
Tabell 3 Mått Dagens stege Konceptet Längd hopfälld [m] 4,6 2,4
Längd utfälld [m] 14 12,8
Bredd [m] 0,84 0,8
Tjocklek [m] 0,40 0,55
Tabell 3. Konceptets dimensioner jämfört med dagens stege
Stegens funktioner
Då det nedan talas om undre respektive övre stegpaket menas de stegar som finns ovanför respektive nedanför vikleden.
Vikleden
På mitten av stegen finns en vikled. Vikleden håller samman den smalaste stegen från det undre respektive över stegpaketet. Vikleden är vänd på ett sådant vis att då stegen är upprest mot en vägg kan leden inte rotera längre åt det håll som kraften från den som klättrar på den ger upphov till. För att inte riskera att stegen skall vika sig på mitten finns även en låsning som låser vikleden i alla riktningar se figur 6.
Figur 6 Vikleden med tillhörande låsning
Sammanhållning av utskjutbara stegar
Det är viktigt att de stegar som skall vara utskjutningsbara sitter väl förankrade i varandra.
Stegarna måsten kunna glida ut och in i varandra på ett tillfredställande vis samtidigt som de måste klara av att ta upp det moment som skapas då man kliver på dem. För att hålla ihop stegarna används klamrar som är fast förankrade på en stege och böjda runt den andra stegens I-profil, se figur 7. För att glida rakt behöver dock stegarna styras på ett till ställe och det sker med hjälp av små hjul på insidan av profilen, se figur 7-8. Dessa hjul kommer inte att ta upp någon stor belastning eftersom den belastningen tas upp av steget som ligger an mot den andra stegen.
Figur 7 Klamrarna som håller ihop stegarna
Figur 8 De styrande hjulen och steget som ligger an mot I-profilen
Resningsmekanism
Resning av stegen sker genom att man först, innan man rest upp stegen, viker ut vikleden och spänner igen dess låsningar (se ovan). Sedan skjuter man ut hela det övre stegpaketet och därefter det undre.
För att skjuta ut det övre stegpaketet används ett och samma rep till alla stegar. Repet är fäst i den översta stegen och sedan genom ett antal rullar ned till den nedersta, se figur 9. För att skjuta ut stegarna drar man i repet vid pilen. Den översta stegen skjuts då ut och när denna når
sitt maxläge hakar den i den näst högsta stegen och drar ut den. Stegarna skjuts ut i denna ordning eftersom den översta stegen är lättare än den översta och näst översta tillsammans.
Figur 9 visar en bild över hur repet kopplar samman stegarna i det övre stegpaketet.
Observera att repet är både grönt och rött på bilden för att enklare visa hur det är dragit.
Figur 9 Bilden visar hur repet är dragit genom de olika stegarna
När sedan det övre stegpaketet är helt utskjutet är det dags att skjuta ut det nedre stegpaketet.
För att göra detta drar man i ett annat rep som skjuter ut samtliga stegar i det nedre stegpaketet en efter en. Först skjuts stegen närmast vikleden ut och när denna är utskjuten skjuts de andra ut i tur och ordning. Detta gör att det hela tiden är så många stegar som möjligt kvar vid marken för att skapa stabilitet.
Vid utskjutning av de nedre stegarna skjuts även stegarna som befinner sig ovanför ut och eftersom det på grund av detta blir en stor vikt skapas en utväxling med hjälp av block.
Utväxlingen gör att det endast krävs en tredjedel så stor kraft mot vad som annars skulle ha krävts. Figur 10 visar en bild med blocken som repet går igenom (repet har utelämnats eftersom bilden skulle bli rörig). Nackdelen med denna utväxling är att man måste dra repet en lång sträcka men eftersom det går lätt borde det gå att göra detta relativt snabbt.
På dagens stege drar man i olika rep för varje stege som skall skjutas ut. Repen har olika färg för att man lättare skall kunna hålla isär vilket rep som man skall dra i först. Man måste dra i repen i rätt ordning för att lyckas med resningen av stegen. Det händer dock ofta att brandmännen drar i dessa rep i fel ordning och då måste de dra ned stegen igen och dra upp den igen i rätt ordning för att kunna skjuta ut hela stegen [12].
Figur 10 Blocken som används vid utskjutning av det nedre stegpaketet (observera att stegen är placerad upp och ned)
Låsning av utskjutna stegar
Då man har skjutit ut stegarna måsten man kunna låsa dem så att stegen inte skjuts ihop igen.
Detta sker genom att fjädrande spärrar som är utfällda i sitt ursprungsläge, se figur 11.
Figur 11 Spärrarna i utfällt läge
Då stegen skjuts ut fälls spärrarna in automatiskt då ett steg passerar eftersom de är försedda med fjädrar. Då man skall skjuta ihop stegen måste spärrarna fällas in och detta måste ske i rätt ordning. Man vill inte att hela stegen skall skjutas ihop sig på en gång. För att det skall ske i rätt ordning måste spärren på den lägsta stegen lossas först och sedan spärren för stegen ovanför och så vidare. Först skjuts hela nedre stegpaketet ihop sedan det övre. Hopskjutning av det nedre stegpaketet sker genom att man lossar spärren som sitter i den övre änden av stegpaketet. Eftersom man enbart når upp till den spärr som man skall lossa och inte de
spärrar som är till för stegarna ovanför kommer stegarna att skjutas ihop i rätt ordning. Man når helt enkelt inte upp till någon annan än den spärr som det är dags för. I figur 12 har en stege skjutits in och det är nu dags att lossa spärren i ringen för att skjuta ned nästa stege.
Figur 12 Hopskjutning av nedre stegpaketet
Ihopskjutning av det övre stegpaketet går till på ett liknande vis men eftersom man här inte når upp att lossa spärrarna finns ett rep att dra i. Man når endast upp till repet om det nedre stegpaketet är ihopskjutet. Då man drar i repet kommer endast spärrarna till en stege att släppa. Nedan presenteras hur ihopskjutningen går till. I figur 13 drar man i snöret vid pilen och det gör att den första spärren släpper. När man släppt denna spärr kommer all stegarna ovanför att glida ned och när de nått botten, se figur 14-15, kommer delarna i den blåa ringen att haka samman vilket leder till att nästa spärrpar släpper och nästa stege glider ned. På samma vis kommer det sista spärrparet att lossas då dess hake når ned till botten.
Figur 13 Lossning av den första spärren
.
Figur 14 Lossning av den andra spärren
Figur 15 Lossade spärrar
Hjul
På den stege som sitter överst (utfällt läge) finns två hjul placerade, se figur 16. Dessa underlättar vid resningen av stegen genom att de kan rullas mot till exempel en husvägg. Då stegen är hopfälld kan de användas för att underlätta transporten av stegen till användningsplatsen.
På dagens stege finns två mindre hjul fastsatta i änden. Dessa är dock enbart till för att hjälpa till vid resningen av stegen eftersom stegen är för lång för att rullas på dessa vid transport (den skulle bli väldigt svår att styra). Avståndet mellan hjulen på denna stege är betydligt kortare än på konceptet vilket gör att den ligger mindre stabilt an mot väggen, se bilaga 3.
Figur 16 Hjulen mot väggen
Stödben
För att stegen skall bli mindre vinglig har den försetts med stödben som fälls ut åt sidorna. Då dessa inte används fälls de in och spänns fast längs med sidan av stegen för att göra stegen mer hanterlig vid transport. Figur 17 visar stödbenen i utfällt läge. Stödbenen är fästa med en låsning som gör att benen kan glida längs stegen och även ställas i vinkel. Figur 18 visar stödbenets infästning i stegen. Stödben finns även på dagens stege och är ett krav från arbetsmiljöverket på anliggande stegar som är längre är längre än 5 m [11].
Figur17 Stödbenen i utfällt läge
Figur 18 Stödbenens fäste vid stegen
Nivåutjämnare
Eftersom inte alla underlag är hel vågräta har stegen försetts med två stycken justerbara tassar, se figur 19. Dessa kan justeras i höjdled för att på så vis kunna få stegen att stå rakt. Dessa bör vara av samma typ som finns på dagens stegar eftersom det är en väl fungerande lösning, se vidare i bilaga 3.
Figur 19 De justerbara tassarna
Hållfasthetsanalyser av centrala delar på stegen
Dimensioneringen av stegens I-balksprofil resulterade i ett profilförslag som hade mått enligt figur 20 nedan.
Figur 20 I-profilen för den framtagna stegen
Då en stege med denna profil utsattes för ren böjning uppstod spänningar enligt figur 21 där maximala spänningen är cirka 60 MPa vilket ligger väl inom ramen för vad aluminium klarar av.
Figur 21 Effektivspänning då stegen utsätts för ren böjning Stegens godstjocklek sattes till 2 mm vilket vidare motiveras i bilaga 5.
En viktig och central del på konceptet är dess vikled. Därför genomfördes en analys av denna
Figur 22 Spänningar i vikleden
Resultatet som visar att den maximala spänningen som uppstår i vikleden är cirka 37 MPa.
Egentligen är spänningen som uppstår cirka 3.5 gånger större eftersom stegen är 3.5 gånger längre åt vardera håll jämfört med det fall som har simulerats. I bilaga 5 visas det fall som har simulerats mer utförligt. Belastningen på vikleden ligger inom ramen för vad aluminium klarar av.
En annan viktig del som har simulerats i Ansys [10] är de klamrar som håller samman de olika stegarna. Även dessa har provats med stegen rest mot en vägg med en vinkel på 75 ˚ och en kraft på 3500 N lodrät mot marken. Resultatet av dessa analyser visas i figur 23. Den maximala spänningen i klamrarna blir där cirka 64 Mpa. Den maximala spänningen blir dock cirka 3,5 gånger större av samma anledning som redovisats ovan. Belastningen på klamrarna ligger inom ramen för vad aluminium klarar av.
Figur 23 Spänningar i klamrarna
Disskussion
Problemet som finns i dagsläget med boende på innergårdar som inte har en utrymningsmöjlighet med brandförsvarets stegbil löses i dagsläget med en bärbar stege.
Denna stege fungerar i situationer där infart till innergården är i form av t.ex. en portal. I de fall då transporten till innergården måste ske genom trappuppgången eller motsvarande trångt utrymme är dagens stege väldigt otymplig. Det framtagna konceptet har en stor fördel jämfört med dagens handburna stege i och med att den är betydligt kortare och därmed lättare att hantera då den är hopfälld. Denna egenskap bör kunna korta ned den tid det tar att komma fram till olycksplatsen väsentligt då trånga förhållanden råder.
Det skall dock poängteras att det framtagna konceptet inte löser alla problem som finns vid bränder i hus med innergårdar. Till exempel når man inte högre än med dagens handburna stege. Konceptet underlättar inte heller för evakuering av människor eftersom det precis som dagens stege förutsätter att de nödställda kan klättra ned själva.
Konceptet riktar sig främst till brandförsvar i städer med gamla stadsdelar där lite eller ingen hänsyn har tagits till framkomligheten då husen byggdes.
Det är inte ett måste att de bärbara stegar som finns i dagens brandbillar ska bytas ut, det kan tänkas att en sådan stege som utvecklats i detta projekt kan placeras hos brandstationer där detta problem existerar. Den kan då medfölja vid uttryckningar där nödställda befinner sig på innergård där problem med tillgänglighet finns. För att detta ska vara möjligt måste dock en omfattande invertering över stadens innergårdar göras.
Det finns mycket utvecklingsmöjligheter med denna stege, saker som diskuteras är bland annat en släde som ska möjliggöra transport av rörelsehindrad samt extra stödben som fästes på mitten av stegen, vid vikleden mot väggen, vilket skulle stabilisera stegen.
Detta projekt har gett oss en bredare bild av ingenjörsyrket. Istället för att, som i många övningsuppgifter, få problemet fullständigt utstakat och lösningen utpekad blev vi enbart delgivna ett problem med okänd bakgrund. Projektet har därmed gått genom hela processen från ett problem där någon insett att det borde kunna göras på ett bättre sätt till att lokalisera problemet och verkligen hitta de punkter där förbättring kan ske. Att hitta dessa punkter har tagit tid men även bidragit till att projektet har fått en mer autentisk känsla i och med det nära samarbetet med brandförsvaret.
Slutsats
• Det framtagna konceptet underlättar vid räddningsinsatser då framkomlighetsproblem på grund av trånga utrymmen finns.
• Stegen riktar sig främst emot brandförsvaret.
• Stegen löser inte alla dagens problem som finns vid bränder i hus med innergårdar.
Rekommendatier vid vidare arbete
Vid vidareutveckling bör följande saker besvaras/utföras:
• Mer omfattande hållfasthetsberäkningar bör utföras på hela stegen för att eventuellt kunna optimera den ännu mer.
• Hur mycket försvagad blir stegen på grund av de urtag som gjorts i I-profilen för spärrar, låsningar med mera.
• Kan stegen kompletteras med kringutrustning och på så vis bli ett mer komplett räddningsredskap.
Tack till
• Priidu Pukk för värdefull handledning i projektet
• Liisa Honkaranta, Anders Johansson och Marcus Glenting på Stockholms brandförsvar för värdefull information och trevligt bemötande i samband med informationssökning om problemområdet.
Referenser
1. Stockholms Brandförsvar, 2006-11-17, Resultat Förstudie Alley Cat
2. Mailkonversation med Björn Albinsson, Brandingenjör på Statens räddningsverk, 2007-02-07
3. Möte med Liisa Honkaranta, 1:e Brandingenjör vid Stockholms Brandförsvar, 2007-02-28
4. http://kartor.eniro.se/, Sökord: Östermalmsgatan 65, 2007-02-06 5. Möte med Anders Johansson på Östermalms brandstation, 2007-03-28
6. Liisa Honkaranta, 2007-04-22, Förstudierapport, Projekt brandförsvarets möjligheter vid stegutrymning
7. Johannesson, H., Persson, J-G. & Pettersson, D. Produktutveckling – effektiva metoder för konstruktion och design, 1:a upplagan, Liber AB, Stockholm, 2004, ISBN 91-47-05225-2
8. Liedholm, U. Systematisk konceptutveckling, Institutionen för Konstruktions- och Produktionsteknik, Linköpings universitet, Linköping, 1999.
9. Solid Edge v18 registrerat varumärke UGS 10. ANSYS WorkbenchTM 10.0 SP 1
11. Arbetsmiljöverkets författningssamling, 2004:3, Stegar och arbetsbockar
12. Möte med Markus Glenting, Brandingenjör vid Stockholms Brandförsvar, 2007- 02-28
Bilaga 1. Projektplanen
Organisation Tel: E-post
Uppdragsgivare
• Priidu Pukk 08-790 7866 priidu@md.kth.se
Handledare
• Priidu Pukk 08-790 7866 priidu@md.kth.se
Projektdeltagare
• Henrik Carlsson 070-466 0745 chenrik@kth.se
• Kim Jaktlund 070-481 0335 jaktlund@kth.se
Bakgrund till problemet
I många städer finns gamla stadsdelar där framkomligheten för normala brandbekämpningsfordon är begränsad eller obefintlig. Detta är inte unikt för Sverige eller Stockholm utan förekommer i många Europeiska städer. Ett av problemen är att gatorna är smala och trånga, ett annat de vanligt förekommande gårdshusen där infarten till husen och gården är genom ett ofta alltför lågt valv för normala brandfordon. Brandsäkerheten i sådana stadsdelar är problematisk, men insikten om att något måste göras för att förbättra den är på väg att öka.
När det gäller hus på innergårdar så är det framförallt två faktorer som är besvärande ur räddnings och släckningssynpunkt.
1. Byggnaderna är från slutet av 1800 eller början av 1900-talet med portaler, där brandkårens vanliga stegbil inte kan ta sig igenom. Icke genomgående lägenheter med fönster som vetter mot innergårdar och som kan vara placerade högre än 12 m över marknivå kan för närvarande inte nås på grund av detta. Enligt lagen skall det finnas två av varandra oberoende utgångar från lägenheten. Den ena är trapphuset, den andra fönstervägen med hjälp av räddningstjänsten stegar. På vissa gårdar har man inte tagit hänsyn till/beaktat att utrymning ska ske via stege och det förekommer att det står förråd, cykelställ, uppväxta träd mm som försvårar att komma till med en stege. En annan faktor som spelar in är att det kan vara svårt att komma in med stegarna genom portaler, trapphus etc. Allt detta sammantaget medför att tiden för att kunna utföra en räddningsinsats fördröjs.
2. Själva brandsläckningsinsatsen kan försvåras av att det blir längre väg att dra slang och bära utrustning och om det skulle brinna på en vind eller liknande kommer man inte åt med maskinstege för utvändig släckning, håltagning på tak eller liknande.
Målformulering
Att ta fram förslag till utrustning som kan säkerställa en tillfredsställande framkomlighet för räddningsinsatser vid bränder i gårdshus.
Eftersom lösningen på problemet involverar människor i utsatta lägen måste höga säkerhetskrav ställas på lösningen.
Målgrupp
Brandmän eller fastighetsägare beroende på lösning.
Intressenter
Brandförsvaret, Fastighetsägare, försäkringsbolag, boende i gårdshus samt brandskydds- myndigheten.
Planerat angreppssätt1 Projektet delas in i sex faser:
1. Projektplanering 2. Konceptgenerering
a. Informationssökning b. Brainstorming
c. Systematisk konceptutveckling 3. Konceptutvärdering och konceptval 4. Konceptbearbetning
5. Realisering?
6. Presentation Dokumentation
Alla originalen skall vid digital form förvaras i projektmappen, Brandsakerhet, som skapats.
Dokument som enbart finns i pappersform förvaras i projektpärmen. Alla dokument som skapas digitalt benämns med en beskrivande titel, dagens datum och författarens initialer. Vid revision av gamla dokument sparas en kopia där enbart datumet ändras. Vid revision av dokument under en och samma dag, införs även tidpunkt i dokumentnamnet.
Tidsplan Gantshema:
Bilaga 2. Resultat av brainstorming
Bilaga 3. Produktblad från Wibe
Bilaga 4. Stegens funktions-/medelträd
Bilaga 5. Hållfasthetsberäkningar Hållfasthet och dimensionering
För beräkning av hållfastheten användes FEM (Finita Element Metod) analys med ANSYS [1] CAE (Computer-Aided Engineering) tillsammans med en 3D geometri från Solid Edge [2]
CAD (Computer-Aided Design). Olika dimensioner på stegen simulerades i Ansys där hållfasthet ställdes mot låg vikt.
Först dimensionerades stegen i syfte att minska vikten. Denna dimensionering testas sedan för hållfasthet med olika belastningsfall.
Material
Det material som valts för simuleringen var Aluminium. De materialparametrar som Ansys använt vid simuleringen kan ses i tabell 1.
Tabell 1 Materialparametrar
Brottsgräns i tryck 0.0 Pa Sträckgräns i tryck 280 MPa Densitet 2,770.0 kg/m³ Poisson's tal 0.33
Sträckgräns i drag 280 MPa Brottsgräns i drag 310 MPa Young's Modul 71 GPa
Tabell 1 Materialparametrar för aluminium Dimensionering
För dimensionering av stegen simulerades en kraft i Ansys på 1000 N som riktades i en rät vinkel mot stegens längd. Denna kraft kommer från den rekommenderade kraften på 3500N i Arbetsmiljöverkets författningssamling AFS 2004:3 ”Stegar och Arbetsbockar”[3]. Om en kraft på 3500 N appliceras på stegen med en vinkel på 75° fås en komponent vinkelrätt mot stegen på 906 N. Denna komponent anses vara den dimensionerande kraften vilket är anledningen till att 1000N kan användas för dimensionering. Anledningen till att en kraft vinkelrät mot stegens längd är dimensionerande är att belastningar tas bättre upp i längsled än i tvärled.
Första simuleringen gjordes på en stegen med dimensioner enligt figur 1.
Figur 1 Dimensioner på stegens I-balksprofil i millimeter
Simuleringen gjordes för skjuvspänningar, effektivspänning och total deformation. Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering kan ses i figur 2.
Fixed support
Figur 2 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering Resultaten för skjuvspänningarna kan ses i figur 3.
Figur 3 Skjuvspänningarna vid en last av1000N
Som kan ses i figur 3 ligger den maximala skjuvspänningen på 19 MPa där stegen är fastinspänd. På steget där kraften appliceras ligger skjuvspänningarna på ca 10 MPa.
I figur 4 visas effektivspänningarna som uppstår i stegen.
Effektivspänningarna är som störst vid den fasta infästningen och ligger då på 33,4 MPa.
Spänningarna i steget där kraften appliceras är ca 15 Mpa. Dessa värden ligger väl under sträckgränsen för materialet.
Deformationen av stegen kan ses i figur 5.
Figur 5 Deformationen i stegen vid en last på 1000N
Den deformation som uppkommer i stegen vid pålagd kraft är 0.8 mm i steget där kraften verkade.
Med dessa resultat som bakgrund beslutades det att stegen var överdimensionerad. Varvid en ny I-balksprofil togs fram vilket kan ses i figur 6.
Figur 6 Dimensioner på stegens I-balksprofil i millimeter Med de nya måtten gjordes en ny simulering med samma krafter som innan.
Resultaten för skjuvspänningarna kan ses i figur 7.
Figur 7 Skjuvspänningarna vid last på 1000N
Som kan ses i figur 7 ligger den maximala skjuvspänningen på 34 MPa där stegen är fastinspänd. På steget där kraften appliceras ligger skjuvspänningarna på ca 15 MPa.
Figur 8 Effektivspänningarna vid en kraft på 1000N
Effektivspänningarna är som störst vid den fasta infästningen och ligger då på 60 MPa.
Spänningarna i steget där kraften appliceras är ca 30 MPa. Även dessa värden ligger väl under sträckgränsen för materialet.
Deformationen av stegen kan ses i figur 9
Figur 9 Deformationenav stegen
Den deformation som uppkommer i stegen vid pålagd kraft är 1,16 mm i steget där kraften verkade.
Vidare analyserades även stegets godstjocklek. I analyserna ovan hade steget godstjocklek på 2 mm. För att reducera vikt analyserades även fallet för steg med godstjocklek på 1 mm enligt figur10.
Figur 10 1 millimeters godstjocklek på steget
Resultatet av denna analys kan ses i figur 11 där den totala deformationen visas.
Som kan ses i figur 11 ligger den maximala deformationen på 1,5 mm.
Även fast deformationen på steget med godstjocklek på 1 mm var relativt liten beslutades det att inte gå emot standarden på dagens stegar med 2mm godstjocklek. Vinsten i vikt motiverade inte förlusten i hållfasthet.
Hållfasthet
rbetsmiljöverket föreskriver i sin författningssamling AFS 2004:3 ”Stegar och Arbetsbockar”
att ett steg skall klara:
En provlast på 3 500 N skall anbringas vertikalt mitt på det längsta ostöttade steget eller på det längsta steget om alla steg är stöttade (extra förstärkta). Lasten skall anbringas under en tid av 1 minut. Den skall anbringas över hela stegets bredd och över en längd av 100 mm. Efter att provlasten avlägsnats får det inte finnas några kvarstående deformationer, vare sig i förbindelsen mellan ben och steg eller i själva steget. [3]
De ovan förskrivna förutsättningarna kan ses i figur 12.
Fixed support
Figur 12 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering
Detta krav analyserades i Ansys med följande resultat Den totala deformationen med dessa krafter kan ses i figur 13.
Figur 13 Deformationen för stegen med en kraft på 3500N
Som kan ses i figur 13 är den maximala deformationen nära 5 mm i det steg där kraften applicerats. Med effektivspänningarna i figur 14 kan man se om det plasticerar vid dessa deformationer.
Figur 14 Effektivspänning vid en kraft på 3500N
Vilket det inte gör som man kan se om man jämför det värde från figur 14 med de material data som kan ses i tabell 1. Effektivspänningarna i steget på ca 100 MPa ligger under de värden för sträckgränsen på 280 MPa vilket försäkrar att ingen kvarstående deformation kommer att kvarstå vid avlastning.
Det andra kravet enligt arbetsmiljöverkets författningssamling AFS 2004:3 ”Stegar och Arbetsbockar” hänvisar till vridmoment.
Ett vridande moment av 100 Nm skall anbringas mitt på steget med en 80 mm bred tvinganordning. Vridmomentet skall anbringas omväxlande i de båda riktningarna sammanlagt 10 gånger i vardera riktningen och under 1 minut varje gång. Under provningen får det uppstå högst ±1º relativ rörelse i förbindelsen mellan ben och steg.
Det får efter provningen inte finnas några kvarstående deformationer vare sig i förbindelsen eller i själva steget. [3]
En Ansys analys av ovanstående gjordes där kraftappliceringen kan ses i figur 15
Fixed support
Figur 15 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering Den totala deformationen vi dessa krafter kan ses i figur 16.
Figur 16 Deformationen för stegen
Med en maximal deformation på 0,029 mm på steget och 0,015 mm i roten mellan steg och ben. Figur 17 visar effektivspänningarna.
Figur 17 Effektivspänningarna
Stegen utsattes även i en Ansys simulering för ett vridtest med följande resultat. Figur 18 visar kraftens applicering.
Fixed support
Figur 18 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering Med kraft applicerad enligt ovan blev effektivspänningarna enligt figur19.
Figur 19 Effektivspänningarna vid vridning
Maximal effektivspänning uppstod i stegroten och uppgick till 248 MPa vilket innebär att det inte blir kvarstående deformation. Skjuvningen i stegen kan ses i figur 20.
Figur 20 Skjuvspänningarna vid vridning
Även skjuvspänningarna har sitt max på 142 MPa i stegroten. Den totala deformationen på stegen kan ses i figur 21.
Figur 21 Deformationen för stegen vid vridning En deformation på 23mm är klart godtagbart.
Figur 22 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskraften
Anledningen till att en kraft på 3000 Nm valdes är för att som mest kommer hävstången från angreppspunkten till reaktionskraft i den utvecklade stegen att vara 6 meter tas det gånger den tvärgående komponenten av kraften vilket uppgår till ca 1000N fås ett moment på 6000 Nm.
Efter som bara halva stegen simulerats, m.h.a. symmetri så används bara halva kraften dvs.
3000 Nm. Effektivspänningarna vid böjtestet kan ses i figur 23.
Figur 23 Effektivspänningar vid böjtest
Det maximala värdet på 382MPa uppkommer bara pga. att kraften appliceras på en så liten area så det värdet är inte intressant, vad som är intressant är att de spänningarna som finns längsmed stegens längd och de uppgår till 150 MPa vilket är inom sträckgränsen. De deformationer som uppstår under belastningen visas i figur 24.
Figur 24 Deformationen för stegen vid böjning Maximal deformation på 50 mm är acceptabelt med tanke på belastningen.
Vikleden på stegen måste även den klara av att de krafter som stegen utsätts för därför simulerades två fall för vikleden i Ansys. Först simulerades en kraften enligt figur 25.
Fixed support
Figur 25 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering
Med denna kraft koncentrerades mycket spänningar runt vikleden vilket man kan se i figur 26.
Figur 26 Effektivspänningarna runt vikleden
Spänningarna runt vikleden uppgick till runt 36 Mpa vilket inte efterlämnar några kvarstående deformationer. Deformationen i vikleden kan ses i figur 27.
Figur 27 Deformationen för stegen
Med en maximal deformation på 1 mm kan vikleden anses klara de krafter den kommer utsättas för.
Ett vridtest gjordes för vikleden där krafterna applicerades enligt figur 28.
Frictionless support
Fixed support
De effektivspänningar som uppstod i vikleden visas i figur 29.
Figur 29 Effektivspänning vid vridning
De maximala effektivspänningarna på 71 MPa låg under sträckgränsen och uppstod i stegroten på översta steget. Den totala deformationen kan ses i figur 30.
Figur 30 Deformationen för stegen vid vridning
En deformation på 3,6 mm maximalt och med under 1mm deformation i själva vikleden gör att vikleden kan anses tillräckligt hållfast.
Klamrarna som håller fast stegarna vid utskjutet läge har även de testats i Ansys detta med krafter enligt figur 31.
Fixed support
Figur 31 Kraftens angreppspunkt samt reaktionskrafternas placering Effektivspänningarna som uppstår med dessa krafter kan ses i figur 32.
Med en maximal effektivspänning på 64 MPa klarar klamrarna de påfrestningar som ställs på dem. Den totala deformationen kans ses i figur 33.
Figur 33 Deformationen för stegen Med en total deformation på 3,8 mm så kan klamrarna anses hållfasta.
Referenser
1. Solid Edge v18 registrerat varumärke UGS 2. ANSYS WorkbenchTM 10.0 SP 1
3. Arbetsmiljöverkets författningssamling, 2004:3, Stegar och arbetsbockar
