En metallstruktur kan kollapse ved lavere temperaturer av fusjonspunktet: det er derfor

De Nylig kollaps av reklameskiltene på Torre Generali of CityLife i Milan designet av Zaha Hadid brakt frem Mulige problemer med metallstrukturer Sammenlignet med handlingene produsert av høye temperaturer. Selv om det ennå ikke er bekreftet (eller benektelse) at dette er årsaken til den faktiske kollapsen av den retikulære strukturen som støtter annonseringstegnet, Nyheten sa således vakte tvil Blant Ikke -profesjonellerart fra det faktum at til tross for at de har fjernet temperaturer langt fra stålsmeltepunktet, har disse til og med vært i stand til å generere en strukturell krise. Det som er sagt er sannsynligvis mulig, og årsakene har lite å gjøre med metallsmeltetemperaturene. Vi prøver å avklare på en enkel måte.

Forskjellen mellom materiale og struktur

For å forstå den konseptuelle forskjellen som finnes i problemet vi står overfor, a Forskjellen mellom hva som skjer på materialnivået og hva som skjer på strukturnivå.

På materialnivå

Det som skjer med tanke på materiale er det vi fysisk kan representere fysisk uavhengig Fra hvordan dette blir ansatt i virkeligheten. Stålmaterialet, i dette tilfellet, kan være representert av den så -kalt konstitutiv obligasjon. Når temperaturen varierer, endres den konstitutive bindingen til metall Vi må overstige temperaturer som går utover 200-300 ° C. I begrunnelsen vi utfører, kan vi stille Å si at 0, 50 eller 150 ° C er – på materialnivået – samme temperatur.

På strukturnivå

Men hva skjer på strukturnivå? Vi må ikke glemme det, ethvert element laget med noe materiale, Hvis det er utsatt for en variasjon av temperaturen sammenlignet med dens opprinnelige tilstandJa deform viser bevegelser som er avhengige av hans Termisk ekspansjonskoeffisient. For å omskrive eksemplene som vi vil håndtere i denne artikkelen, vil vi snakke om elementer med utbredt lineær utvikling, og med reflektert vil vi referere til So -Called Lineær termisk utvidelseskoeffisient.

For eksempel en 5 -meter lang stålstang, hvis den er utsatt for en termisk utflukt på 25 ° C (ring termisk forvrengning), gjennomgår en lineær termisk utvidelse som fører til at hun når en lengde på 5.0015 meter: Det vil si at det strekker seg med 1,5 mm selv om det ikke er noen påførte eksterne krefter.

Strukturene da De strekker seg og forkortes hvis de er utsatt for termiske utflukter Også relativt beskjeden (20-25 ° C)! Men hva som skjer hvis disse utvidelsene er av en eller annen grunn forhindret? Hvis baren ikke fritt strekker seg, reagerer strukturen med en Opposisjonskraft til forlengelsesom er desto større, jo mer stiv baren er. La oss for eksempel tenke på en stålbar tvunget mellom to bindingsvegger: når temperaturen øker Baren vil gjerne strekke seg men Veggene forhindrer denne forlengelsen og utøve på baren en handling som «bremse«Forlengelsen. Disse kreftene som blir født må åpenbart respektere motstanden til materialet, og når dette ikke skjer – kan strukturen, eller en del av det, kollapse på grunn av manglende motstand.

Når dette fenomenet kan skje

Vi må derfor forstå om og når vi har å gjøre med en struktur som av en eller annen grunn ikke er i stand til fritt å deformere ved å støtte effekten av Termiske forvrengninger. For å forstå det, begrepet om Hyperstatisitet: En struktur definerer seg selv hyperstatisk Hvis dens begrensningsgrad overstiger det som strengt tatt er nødvendig for å garantere balansen. For disse strukturene, som praktisk talt er 99% av de rundt oss, effekten av termiske forvrengninger De oversetter alltid til et regime med interne påkjenninger som kan anta, avhengig av graden av hyperstatisitet, også verdier som når motstanden til materialet på et eller annet punkt.

Så hvorfor observerer vi ikke krise av alle hyperstatiske strukturer? I virkeligheten, Strukturene deformeres Og med dem deformerer de også begrensningene som støtter dem. Det er faktisk aldri en vegg som er i stand til å blokkere forlengelsen av stangen totalt. Når temperaturen øker, vil det også være litt veggen å gi etter og å tillate refleksjon, en del av den termiske ekspansjonen. Dette gjensidig samhandling mellom begrensninger og elementer Smut Fødselen av reaktive krefter betydelig. Av denne grunn blir effekten av disse termiske forvrengningene i de fleste tilfeller ikke dominerende Sammenlignet med de andre eksterne handlingene som styrer prosjektet. Ikke desto mindre foreskriver sektorforskriften passende verdier av temperaturforskjeller som skal tas i betraktning, i prosjektet for å estimere de strukturelle effektene av eventuelle anvendte termiske forvrengninger (25 ° C er en mye brukt beregningsverdi).

Problemet kan bli viktig når lengdene i spillet er høye: i tilfelle av broene, for eksempel, er obligasjonssystemene ofte designet for støtte disse bevegelsene fullt ut.