Bauphysikalische Grundlagen - Klöckner Stahl
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Thermische Ausdehnung von Metallen und Kunststoffen<br />
Thermische Ausdehnung<br />
von Metallen und Kunststoffen<br />
Bei Temperaturschwankungen dehnen<br />
und schwinden Körper nach allen Richtungen.<br />
Bei einer Behinderung der Wärmeausdehnung<br />
treten im Bauteil infolge der<br />
Verzerrungen Spannungen auf, die<br />
Beulungen in der Sichtfläche hervorrufen.<br />
Bei Schwinden von Bauteilen kann es<br />
zum Abscheren der Verbindungselemente<br />
oder zu Bohrlochvergrößerungen,<br />
mit Rissen an den Bauteilen unter<br />
den Verbindungselementen, kommen.<br />
Bei Dach- und Wandbekleidungen<br />
sind im Regelfall Temperaturdifferenzen<br />
im allgemeinen von - 20 ºC und +<br />
80 ºC zu berücksichtigen. Daraus resultiert<br />
eine in der Praxis anzuwendende<br />
Temperaturdifferenz (Δt) von 100 ºC.<br />
Materialart Ausdehnungskoeffizienten<br />
� T in mm/m x °C<br />
<strong>Stahl</strong> 0,012<br />
Edelstahl 0,016<br />
Kupfer 0,017<br />
Zink 0,018<br />
Aluminium 0,024<br />
Blei 0,030<br />
Titanzink 0,022<br />
PVC hart 0,080<br />
Polyester<br />
glasfaserverstärkt 1) 0,027<br />
Beton 0,012<br />
Ziegel-<br />
Mauerwerk 0,005<br />
Quarzglas 0,0005<br />
1) GfK = Glasfaser verstärkte Kunst-<br />
stoff-Polyesterplatten<br />
Thermische Ausdehnung einer Metall- oder Kunststofftafel<br />
Formel zur Berechnung der Längenänderung:<br />
Δl = l 1 x � T x (t 2 - t 1 )<br />
Δl = Längenausdehnung der Tafel [mm]<br />
� = Längenausdehnungskoeffizient T mm<br />
m x oC l = Ausgangslänge vor Erwärmung 1<br />
t = Ausgangstemperatur<br />
1<br />
t = Zieltemperatur<br />
2<br />
[m]<br />
a 1 = Längenausdehnung in mm<br />
a 2 = Längenverkürzung in mm<br />
b 1 = Breitenausdehnung in mm<br />
b 2 = Breitenverkürzung in mm<br />
oC wird auch als �1 bezeichnet<br />
oC wird auch als �2 bezeichnet<br />
Beispiel:<br />
Eine Aluminium Tafel von 8 m Länge erwärmt sich bei einer Ausgangstemperatur<br />
von + 10 o C auf eine Zieltemperatur von + 80 o C.<br />
Δl = 8 x 0,024 x (80-10) [mm]<br />
Δl = 13,44 mm<br />
Richtwerte für die Ausdehnung von Metalltafeln und PVC sowie GfK-Platten<br />
von 5 m, 10 m und 20 m Längen bei einer Temperaturänderung von 0 o C bis<br />
+ 80 o C (Δt = 80 o C)<br />
Tafellänge<br />
Material 5 m 10 m 20 m<br />
<strong>Stahl</strong> 5 mm 10 mm 20 mm<br />
Aluminium 10 mm 20 mm 39 mm<br />
Zink 8 mm 15 mm 29 mm<br />
Kupfer 7 mm 14 mm 28 mm<br />
Edelstahl 7 mm 13 mm 26 mm<br />
PVC hart 32 mm 64 mm 128 mm<br />
GfK 1) 11 mm 22 mm 44 mm<br />
1) GfK = Glasfaser verstärkte Kunststoff-Polyesterplatten<br />
Längenänderungen bei Δt = 80 o C auf volle mm aufgerundet<br />
Klöckner <strong>Stahl</strong>- und Metallhandel Dach und Wand 17
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