[ad_1]
قم بالتسجيل للحصول على بريدنا الإلكتروني المجاني لتلقي تحليل حصري على هذا الأسبوع
كان الهيكل المعروف اليوم باسم برج إيفل يطلق عليه في الأصل Tour de 300 Mres ، برج 300 متر. تم اقتراح الاسم من قبل المهندسين موريس كويشلين وإيميل نوجير إلى غوستاف إيفل ، الذين أشرفوا على بناء البرج. لقد ألمح إلى الرغبة في بناء شيء غير عادي ، وهو إنجاز تكنولوجي من شأنه أن يحدد سجلًا جديدًا جديدًا.
ومع ذلك ، مع ارتفاع درجات الحرارة خلال أشهر الصيف ، ينمو برج إيفل أطول من تصميمه الأصلي.
هيكل حديدي خفيف الوزن
أقيم برج إيفل في معرض العالم 1889 للاحتفال بالذكرى المئوية للثورة الفرنسية.
اختار إيفل الحديد البرك لبناءه ، وهي مادة عرفها جيدًا واستخدمت في المشاريع السابقة بنتائج جيدة. يمكن لهذه المادة الحديدية أن تقاوم مستويات عالية من الإجهاد ، والتي سمحت ببناء برج كبير خفيف للغاية سيكون آمنًا من قوى الرياح الأفقية.
لإعطاء فكرة عن مدى إضاءة البرج ، فإن وزنه البالغ 7300 طن قريب من وزن حجم الهواء الموجود داخله – حوالي 6300 طن.
فتح الصورة في المعرض
أقيم برج إيفل في معرض العالم 1889 (غيتي)
كان من المفترض أن يكون برج إيفل نقطة مراقبة أولية ، بالإضافة إلى قاعدة للبث الإذاعي. البرج نفسه عبارة عن بنية شعرية ثلاثية الأثرياء ، مثل جسر Garabit (الذي صممه أيضًا مكتب Eiffel) وجسر فورث في اسكتلندا ، وكلاهما من نفس الفترة.
كل هذه الهياكل تنمو عندما تزداد درجة حرارة المادة. ومع ذلك ، على عكس الجسور ، التي تتصرف بطريقة أكثر تعقيدًا ، فإن برج إيفل يختبر بشكل أساسي نموًا رأسيًا وانكماشًا بسبب التغيرات في درجة الحرارة. تُعرف هذه الظاهرة بالتمدد الحراري.
المواد التي تنمو وتتقلص
نحن نعلم أن معظم المواد الصلبة تتوسع عندما ترتفع درجة الحرارة وتتقلص عندما تنخفض. وذلك لأن الزيادة في درجة الحرارة تسبب زيادة في الذرات ، مما يؤدي إلى زيادة في متوسط المسافة بينهما.
اعتمادًا على طبيعة الرابطة ، تعاني أنواع مختلفة من المواد الصلبة من نمو أكبر أو أقل ، والتي يتعين على المهندسين تسجيلها بعناية فائقة. تتوسع السيراميك والنظارات ، مع روابط أقوى ، أقل من المعادن ، والتي بدورها تتوسع أقل من البوليمرات.
لذا ، كيف يمكننا تقدير مقدار الحركة في صلبة؟ عندما تكون العناصر مستقيمة – كما هو الحال في معظم الأعمال العامة والهندسة المعمارية ، حيث تسود الحزم والقضبان – تتناسب الحركة مع ثلاث معلمات: طول العنصر ، والتغير في درجة حرارته ، ومعامل توسع المادة.
اتساع الشعر
عادةً ما تحتوي العديد من المواد السيرامية على معاملات تمدد تتراوح من 0.5×10⁻⁶ إلى 1.5×10⁻⁶ (درجة مئوية) ⁻ ، في حين تتراوح المعادن بين 5×10⁻⁶ و 30 × 10⁻⁶ (° C) ⁻ ، والبوليمرات بين 50 × 10⁻⁶ و 300 × 10⁻⁶ (درجة مئوية) ⁻. تشير هذه الأرقام (ربما غريبة) إلى نمو وحدة الطول القياسية عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة واحدة درجة مئوية.
المواد الأكثر قابلية للتوسيع هي البوليمرات ، التي تتوسع حوالي عشرة أضعاف أكثر من المعادن ، والمعادن تتوسع بعشر مرات أكثر من السيراميك.
يحتوي الحديد البرك المستخدم في برج إيفل ، ومكوناته الفولاذية ، على معامل يبلغ حوالي 12×10⁻⁶ (درجة مئوية) ⁻ ، مما يعني أن شريط الحديد الذي يبلغ طوله متر واحد بمقدار 12×10⁻⁶ مترًا عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة واحدة. هذا مجرد عشرة ميكرون ، أقل من سمك الشعر البشري.
فتح الصورة في المعرض
الجسر الرابع في اسكتلندا (PA)
فهل لها الحرارة أي تأثير ملحوظ على المباني؟ نعم ، إذا أخذنا في الاعتبار أن هناك معلمتان أخريان يجب مراعاتهما: طول العنصر ونطاق درجة الحرارة حيث يوجد.
يمكن أن يكون الطول رائعا جدا. يبلغ ارتفاع برج إيفل 300 متر ، ولكن طول جسر Garabit يبلغ طوله 565 مترًا ، ويبلغ طول الجسر الرابع 2.5 كم. اليوم ، هناك العديد من الهياكل الخطية الأكبر ، ويؤثر التمدد الحراري أيضًا على مسارات السكك الحديدية التي تم تصميم العديد من الجسور لحملها.
يجب أيضًا تحليل نطاقات درجة الحرارة التاريخية. تقوم باريس بتسجيل درجات حرارة لأكثر من قرنين ، مع الحد الأدنى في فصل الشتاء أقل من -20 درجة مئوية وصيف بحوالي 40 درجة مئوية. يجب أن نأخذ أيضًا في الاعتبار تأثير الإشعاع الشمسي – يمكن أن تصل المعادن إلى درجات حرارة أعلى بكثير في ضوء الشمس المباشر ، وغالبًا ما تتجاوز 60 درجة مئوية أو 70 درجة مئوية.
يميل بعيدا عن الشمس
الآن ، دعونا نفعل الرياضيات. سنقوم بتقدير مدى توسع شريط معدني بسيط طوله 100 متر عندما تتقلب درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية-النطاق التقريبي الذي يعاني منه برج إيفل.
الحساب بسيط. إذا تمدد شريط طوله ميل واحد بمقدار 0.000012 متر عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة واحدة ، فإن شريط 100 متر يمتد بمقدار 0.12 متر عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار 100 درجة. وسيوسع شريط 300 متر ثلاثة أضعاف: 0.36 متر. هذا هو ، 36 سم. هذا فرق ملحوظ.
من الواضح أن الشريط البسيط لا يتصرف مثل البرج المصنوع من أكثر من 18000 قطعة من الحديد المنعش في جميع الاتجاهات. علاوة على ذلك ، تشرق الشمس دائمًا على أحد جوانبها. هذا يعني أن أحد وجوهه ينمو أكثر من غيرها ، مما تسبب في منحنى خفيف في البرج ، كما لو كان يميل بعيدًا عن الشمس.
قدّر المتخصصون أن برج إيفل ينمو فعليًا بين 12 و 15 سم عند مقارنة حجمه في أيام الشتاء الباردة مع أهم أيام الصيف. هذا يعني أنه ، بالإضافة إلى كونه معلمًا ، وبرج اتصالات ورمز لباريس نفسه ، فإن برج إيفل هو أيضًا مقياس حرارة عملاق.
Federico de Isidro Gordejuela هو البروفيسور Adjunto de Construcciones Arquitectónicas ، Universidad Ceu San Pablo.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
[ad_2]
المصدر