Vorm-actieve constructies. Vrije Universiteit Brussel, Afdeling ...

Vrije Universiteit Brussel Vorm-actieve constructies. 03/01/09
membraan te vermijden of de druk moet verkleinen om een te grote
overdruk te vermijden bij thermische uitzetting van het gas.
7.2.2 Thermodynamica.
De luchtdruk is het eigengewicht van de op een
eenheidsoppervlakte aanwezige luchtkolom. De luchtdruk is ter
hoogte van de zeespiegel 1.01325 bar (= 1013.25 mbar ≈ 100
kN/m 2 ) bij een temperatuur van 0˚C (= 273.15K). De daling van de
druk met de hoogte is ~0.1 mbar/m. Het eigengewicht van de lucht
(100kN/m 2 ) is in vergelijking met de nuttige belasting bij
woonhuizen (~5 kN/m 2 ) verrassend hoog.
De variatie van de luchtdruk in midden Europa is ongeveer ±20
mbar (= 2.0 kN/m 2 ). Dit is duidelijk meer dan de gewone overdruk
van 3-5 mbar (= 0.3-0.5 kN/m 2 ), waarmee het membraan van een
luchthal wordt voorgespannen. Onderzoek heeft aangetoond dat het
falen van oude luchthallen in de V.S. meestal werd veroorzaakt
door problemen met het drukregelsysteem.
Om het bezwijken van het membraan te vermijden moet de
overdruk ten allen tijde groter zijn dan de externe belasting
zoals sneeuw of winddruk.
7.2.2.1 Thermodynamisch gedrag van ingesloten gas
Beschouwt men een ideaal gas dan is de toestandsvergelijking:
p V = m R T
p = druk => p = p∞ + ∆p (absolute druk = omgevingsdruk +
drukverschil)
V = volume
m = massa van het gas
R = 287 J/(kg K) => R is de gasconstante
T = temperatuur => TKelvin = 273.15ºC + TCelsius
(In de thermische toestandsvergelijking moet men absolute
waarden, TKelvin en absolute druk, invullen.)
Een thermodynamische toestand wordt door de parameters druk p,
volume V en temperatuur T bepaald. Het functionele verband
tussen die parameters is: f (p, V, T) = const.
7.2.2.2 Eenvoudige toestandsverandering van een ideaal gas
De massa van het gas wordt constant gehouden. We onderscheiden
drie soorten van thermodynamische processen.
- Bij de isotherme toestandsverandering is de temperatuur
constant:
Fig. 518. Isotherme toestandsverandering
Het systeem wordt in contact met een warmtebad gebracht. Op
deze manier kan de temperatuur constant gehouden worden.
p1 V1 = p2 V2 (T = const.) [1]
- Bij de isochore toestandsverandering blijft het volume constant:
Prof. M. Mollaert 256