Wärmeausdehnung beim Aquädukt
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Wärmeausdehnung beim Aquädukt
Ich frage mich bei Fotos von Aquädukten und ähnlichen Bauwerken immer wieder, warum die so existieren können. Aquädukte stehen oft im Gebirge in der Mittelmeerregion oder in Mexiko. Sie gehen meist von einem Berg zum nächsten und überspannen ein Tal in gerade Linie. Sie sind oft mehrere Hundert Meter lang und enthalten keinerlei Dehnungsfugen. An beiden Enden sind sie fest mit dem, teilweise recht steilen, Berghang verbunden. Der ist auch nicht elastisch. Diese Bauwerke stehen da teilweise schon seit Jahrtausenden. Gerade im Gebirge werden die meisten sicher schon Temperaturen unter -20 °C erlebt haben. Und im Sommer kann man auf den Steinen nicht barfuß stehen, weil man sich sonst die Füße verbrennt. Das sind locker 80 °C Temperaturdifferenz. Bei nur 300 m Länge ergibt sich schon eine Längendifferenz von rund 25 cm. Da sind keine Rollenlager, Dehnfugen oder sonst was. Wie funktionieren solche Brücken? Es wäre schön, wenn mir das mal jemand erklären könnte der das weiß.
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einfach kleinteiliger betrachten
Die Temperaturbedingte Dehnung liegt bei rund 0,5 mm/m und 100 K Temperaturdifferenz. Der von Dir ermittelte absolute Wert von 25 cm scheint mir ein wenig zu hoch geschätzt.
Mit steigender Temperatur nimmt die Feuchte ab. Im Ergebnis kommt es zum Schwinden das bis zu 0,3 mm/m betragen kann. Bleiben mit den gemittelten Beispielwerten 0,2 mm/m und die lassen sich durch Formänderungen in den Fugen gut abbauen. Der Rest sind Dehnungsspannungen, die das Mauerwerk ebenfalls gut aufnehmen kann.
Dabei darf man nicht vergessen, das die Belastung für das Mauerwerk ja nur die Hälfte aus Dehnung und Quellen/Schwinden ist. Das Gleichgewicht wird sich ja irgendwo in der Mitte einstellen.
Das es funktioniert, zeigen die teilweise mehr als 2000 Jahre alten Aquädukte im Mittelmeerraum.
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Vermutlich sorgte das kühle Nass,
für deutlich geringere dT, ... der meist abgedeckten Rinne. Aber in der Hauptsache war das ja keine Rinne aus einem Werkstoff und deshalb kannst Du das wohl so nicht rechnen.
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Danke für die Antwort.
Danke für die Antwort. Aber sie verwirrt mich eher noch mehr, als sie das Problem löst. Eine eventuelle Ausdehnung durch Feuchtigkeit habe ich gar nicht berücksichtigt. Ich habe nur die Thermische Längenausdehnung berücksichtigt. Ich glaube nicht, dass ich die viel zu hoch angesetzt habe. Ich bin von einer mittleren Ausdehnung von 10/10 K ausgegangen. Beton hat 13/10. Die Steine, aus denen die Aquädukte gebaut wurden, bestehen zumindest zum Teil auch im Wesentlichen aus Kalk und Quarz. Bei Beton würde sich das Beispiel-Aquädukt um 31,2 cm ausdehnen. Zumindest die Wasserrinne der Aquädukte enthält keine Fugen, wo sich etwas ausdehnen kann. Sie wurde aus Opus caementicium, dem sogenannten Römischen Beton, gemacht (
). Da gibt es keine Fugen, die Formänderungen ausgleichen können. Und die Zusammensetzung von Opus caementicium ist der von Beton so ähnlich, dass der Längenausdehnungskoeffizient nicht völlig anders sein kann.
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Fugen
Die Bauwerke sind doch nicht aus einem Stück, da gibt es doch jede Menge Fugen die diese minimalsten Bewegungen auffangen.
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Theorie und Praxis
Theorie ist wenn es nicht gehen kann und geht doch, Praxis ist wenn es geht obwohl es nicht gehen kann. Man denke nur an die verschweißten Eisenbahnschienen ... Wenigstens beschäftigt sich jemand mit einen Thema das es seit Jahrhunderten nicht gibt.
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Schwinden und Quellen ...
Schwinden und Quellen können Sie außer Betracht lassen. Dies korreliert nicht mit den Temperaturverläufen, sondern ist vielfach Träger und somit über einen deutlich längeren Zeitraum anzusetzen.
Das Bauwerk funktioniert Aufgrund des vorhandenen E-Moduls, wodurch die entstehenden Spannungen aufgenommen werden können.