Om beregning av termisk ekspansjon
Denne kalkulatoren beregner termisk lengdeendring for et element basert på tre inndata: elementlengde, temperaturdifferanse og materialets lineære varmeutvidelseskoeffisient. Den brukes for å vurdere bevegelser og dimensjonere klaringer, ekspansjonsfuger og glidende forbindelser.
Retningslinjer og anbefalinger
Beregningstrinn
Trinn 1. Bruk elementlengden L.
Trinn 2. Bruk temperaturdifferansen ΔT som forskjellen mellom to tilstander. Beregningen bruker tallverdien som brukeren oppgir.
Trinn 3. Bruk materialets lineære varmeutvidelseskoeffisient α oppgitt som 10⁻⁶ 1/°C.
Trinn 4. Beregn størrelsen på den termiske lengdeendringen med formelen nedenfor.
Formel og betydning
ΔL = α · L · ΔT / 1 000 000
Forklaring. Å skrive α i formatet 10⁻⁶ betyr «per million». Derfor er divisjon med 1 000 000 nødvendig. Uten den ville resultatet blitt en million ganger for stort.
Slik tolkes resultatet
Bevegelsens størrelse er beregnet lengdeendring for den angitte temperaturdifferansen.
Retning avhenger av hvordan ΔT er definert i scenariet. Hvis ΔT oppgis som en absolutt temperaturdifferanse, returnerer kalkulatoren bare størrelsen uten å tilordne retning.
Dimensjonerende verdi for en detalj. Hvis flere temperaturscenarier kontrolleres, er vanligvis den største lengdeendringen dimensjonerende. Denne verdien brukes for å dimensjonere en klaring eller velge en kompenserende forbindelse.
Forutsetninger i beregningen
Linearitet. Sammenhengen antas lineær, og α tas som konstant innenfor valgt temperaturområde.
Uniformitet. Temperaturen antas jevn langs lengden og over tverrsnittet. Temperaturgradienter tas ikke med.
Fri deformasjon. Resultatet gir bevegelsen uten å ta hensyn til innspenninger. Hvis bevegelsen hindres, oppstår termiske spenninger. De avhenger av innspenningsopplegg og stivhet og beregnes ikke av denne kalkulatoren.
Valg av ΔT i praksis
Basert på montasje. En vanlig tilnærming er forskjellen mellom montasjetemperatur og ekstreme driftstemperaturer. For utvendige elementer kontrolleres ofte to scenarier: «oppvarming» og «avkjøling», for å få den største lengdeendringen.
Etter delstrekninger. Hvis forholdene varierer langs lengden, deles elementet inn i delstrekninger. Beregn lengdeendringen for hver delstrekning, og kombiner deretter bevegelsene etter valgt forbindelsesskjema.
Relaterte europeiske standarder
Termiske laster behandles som en egen type last. Regler for å definere termiske laster og prinsipper for kombinasjoner finnes i dokumentene nedenfor.
- EN 1991-1-5 (Eurokode 1). Laster på konstruksjoner. Del 1-5: Termiske laster.
- EN 1990 (Eurokode). Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner.
- EN 1992-1-1 (Eurokode 2). Prosjektering av betongkonstruksjoner. Generelle regler og regler for bygninger.
- EN 1993-1-1 (Eurokode 3). Prosjektering av stålkonstruksjoner. Generelle regler og regler for bygninger.
- EN 1995-1-1 (Eurokode 5). Prosjektering av trekonstruksjoner. Generelle regler og regler for bygninger.
FAQs
Hvorfor er divisjon med 1 000 000 nødvendig?
Fordi α er oppgitt som 10⁻⁶ 1/°C, som betyr «per million». Uten divisjonen ville resultatet blitt en million ganger for stort.
Hvordan bør jeg velge temperaturdifferansen for beregningen?
En vanlig tilnærming er forskjellen mellom montasjetemperatur og driftstemperatur. For utvendige elementer kontrolleres ofte to scenarier, «oppvarming» og «avkjøling», for å få den største lengdeendringen.
Kan jeg bruke dette til å dimensjonere en klaring i en forbindelse?
Ja, hvis forbindelsen må kunne ta opp bevegelse. Vanligvis brukes den største lengdeendringen blant scenariene, med et ekstra konstruktivt påslag for toleranser.
Hva hvis elementet er sammensatt eller har ulike materialer?
Del elementet inn i delstrekninger der materialet og α er konstant. Beregn lengdeendringen for hver delstrekning og kombiner bevegelsene etter valgt opplegg.
Hvorfor beregner ikke kalkulatoren termiske spenninger?
Spenninger oppstår når bevegelsen hindres av opplegg eller forbindelser og avhenger av innspenningsopplegg og stivhet. Uten disse dataene kan bare fri bevegelse beregnes pålitelig.