Die heute als Eiffelturm bekannte Struktur wurde ursprünglich als als bezeichnet 300 Meter Turmder 300 Meter große Turm. Der Name wurde von den Ingenieuren Maurice Koechlin und Émile Nougier an Gustave Eiffel vorgeschlagen, der den Bau des Turms beaufsichtigte. Es deutete auf den Wunsch hin, etwas Außergewöhnliches aufzubauen, eine technologische Leistung, die einen neuen Höhenrekord aufstellen würde.
Mit zunehmender Temperaturen in den Sommermonaten wächst der Eiffelturm noch größer als sein ursprüngliches Design.
Eine leichte Eisenstruktur
Der Eiffelturm wurde auf der Weltmesse von 1889 zum Gedenken an das 100 -jährige Jubiläum der französischen Revolution errichtet.
Eiffel entschied sich für Puddled Iron für seinen Bau, ein Material, das er gut kannte und in früheren Projekten mit guten Ergebnissen verwendet wurde. Dieses Eisenmaterial kann einem hohen Spannungsniveau standhalten, was den Bau eines großen, sehr leichten Turms ermöglichte, der vor horizontalen Windkräften schützen würde.
Um eine Vorstellung davon zu geben, wie leicht der Turm ist, liegt sein Gewicht von 7.300 Tonnen nahe am Gewicht des darin enthaltenen Luftvolumens – rund 6.300 Tonnen.
Der Eiffelturm sollte ein erstklassiger Beobachtungspunkt sowie eine Basis für die Rundfunkübertragung sein. Der Turm selbst ist eine gigantische dreieckige Gitterstruktur, ähnlich wie das Garabit -Viadukt (auch vom Büro von Eiffel entworfen) und die Forth Bridge in Schottland, beide aus dem gleichen Zeitraum.
Alle diese Strukturen wachsen, wenn die Temperatur des Materials zunimmt. Im Gegensatz zu Brücken, die sich in komplexerer Weise verhalten, erlebt der Eiffelturm aufgrund von Temperaturänderungen hauptsächlich vertikales Wachstum und Schrumpfen. Dieses Phänomen ist als thermische Expansion bekannt.
Materialien, die wachsen und schrumpfen
Wir wissen, dass sich die meisten Feststoffe ausdehnen, wenn die Temperatur steigt und sich zusammenzieht, wenn sie fällt. Dies liegt daran, dass ein Temperaturanstieg in den Atomen eine größere Bewegung verursacht, was zu einem Anstieg der durchschnittlichen Entfernung zwischen ihnen führt.
Abhängig von der Art der Bindung verzeichnen verschiedene Arten von Feststoffen ein größeres oder weniger Wachstum, das Ingenieure mit großer Sorgfalt aufnehmen müssen. Keramik und Brille mit stärkeren Bindungen erweitern sich weniger als Metalle, was wiederum weniger als Polymere ausgeht.
Wie können wir also die Bewegungsmenge in einem Feststoff schätzen? Wenn die Elemente gerade sind – wie in den meisten öffentlichen Arbeiten und Architektur, wo Strahlen und Balken vorherrschen -, ist die Bewegung proportional zu drei Parametern: die Länge des Elements, die Änderung der Temperatur und der Ausdehnungskoeffizient des Materials.
Die Breite eines Haares
Viele Keramikmaterialien weisen typischerweise Expansionskoeffizienten im Bereich von 0,5 × 10 ° C bis 1,5 × 10 ° C auf, während die Metalle zwischen 5×10⁻⁶ und 30 x 10 (° C) ⁻¹ und Polymere zwischen 50 x 10⁻⁶ und 300 x 10⁻⁶ (° C) ⁻¹ reichen. Diese (vielleicht seltsam aussehenden) Zahlen geben das Wachstum einer Einheit mit Standardlängen an, wenn die Temperatur um einen Grad Celsius steigt.
Die erweiterbaren Materialien sind Polymere, die etwa zehnmal mehr als Metalle ausdehnen, und Metalle expandieren zehnmal mehr als die Keramik.
Das im Eiffelturm verwendete Pfützen-Eisen und seine Stahlkomponenten haben einen Koeffizienten von etwa 12 x 10 ° C (° C) ⁻¹. Das sind nur ein Dutzend Mikrometer, weniger als die Dicke eines menschlichen Haares.
Hat Wärme auf Gebäude spürbar? Ja, wenn wir berücksichtigen, dass zwei weitere Parameter berücksichtigt werden müssen: die Länge des Elements und den Temperaturbereich, in dem es sich befindet.
Die Länge kann sehr großartig sein. Der Eiffelturm ist 300 m hoch, aber das Garabit -Viadukt ist 565 m lang und die vierte Brücke über 2,5 km lang. Heute gibt es viele größere lineare Strukturen, und die thermische Expansion wirkt sich auch auf die Eisenbahnschienen aus, für die viele Brücken gebaut werden.
Historische Temperaturbereiche müssen ebenfalls analysiert werden. Paris verzeichnet seit mehr als zwei Jahrhunderten die Temperaturen, wobei der Winterminimum unter -20 ° C und die Sommermaximums von rund 40 ° C unterwegs sind. Wir sollten auch die Auswirkung von Sonnenstrahlung berücksichtigen – Metalle können im direkten Sonnenlicht viel höhere Temperaturen erreichen, die häufig 60 ° C oder 70 ° C überschreiten.
Sich von der Sonne weglehnen
Lassen Sie uns nun die Mathematik machen. Wir werden schätzen, wie viel ein einfacher 100 Meter langes Metallstab ausdehnt, wenn sich die Temperatur um 100 ° C schwankt-der ungefähre Bereich des Eiffelturms.
Die Berechnung ist einfach. Wenn sich ein ein Meter großer Stab um 0,000012 Meter ausdehnt, wenn die Temperatur um einen Grad steigt, dehnt sich ein 100-Meter-Stab um 0,12 Meter um, wenn die Temperatur um 100 Grad steigt. Und eine 300-Meter-Stange würde sich dreimal so stark erweitern: 0,36 Meter. Das heißt 36 cm. Dies ist ein spürbarer Unterschied.
Ein einfacher Balken verhalten sich eindeutig nicht genauso wie ein Turm aus mehr als 18.000 Stücken genietete Eisen, die in alle Richtungen ausgerichtet sind. Darüber hinaus scheint die Sonne immer auf einer seiner Seiten. Dies bedeutet, dass eines seiner Gesichter mehr wächst als die anderen und eine leichte Kurve im Turm verursacht, als würde es sich von der Sonne weglehnen.
Spezialisten haben geschätzt, dass der Eiffelturm tatsächlich zwischen 12 und 15 Zentimetern wächst, wenn er seine Größe an kalten Wintertagen mit den heißesten Sommertagen verglichen hat. Dies bedeutet, dass der Eiffelturm nicht nur ein Wahrzeichen, ein Kommunikationsturm und ein Symbol von Paris selbst ist, sondern auch ein riesiger Thermometer.
Federico de Isidro Gordejuela ist stellvertretender Professor für architektonische Konstruktionen der Universität CEU San Pablo.
Dieser Artikel wird aus dem Gespräch unter einer Creative Commons -Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie die Originalartikel.
