Temperatuurlast

Temperatuurlast is de interne kracht en/of moment die in een constructie of onderdeel ontstaat wanneer temperatuurveranderingen optreden en uitzetting of krimp wordt tegengehouden. Het is een vorm van thermo-mechanische belasting die kan ontstaan door milieutemperaturen, bedrijfs- of proceswarmte en door ongelijke temperatuurverdeling binnen een structuur.

Oorzaken en uitgangspunten: Voor een materiaal met lineaire uitzettingscoëfficiënt α en lengte L is de vrije uitzetting ΔL = α L ΔT bij een temperatuurverandering ΔT. Als de uitzetting volledig wordt verhinderd, levert dit spanningen op: σ = E α ΔT, en bijbehorende axiale kracht F = σ A, waarbij E de Young's modulus en A de dwarsdoorsnede is. Bij gedeeltelijke of ongelijke uitzetting kunnen ook momenten en buigspanningen ontstaan, vooral als de temperatuur niet uniform is langs een onderdeel. De precieze belasting hangt af van randvoorwaarden en constructieoplossingen.

Toepassingen en ontwerp: Temperatuurlasten spelen een belangrijke rol in bruggen, gebouwen, pijpleidingen en machines. Om uitzettingen op te vangen worden expansion joints, glijlagers en flexibele verbindingen toegepast; langs leidingen worden expansiebuizen of -lopen ontworpen. In bouw en werktuigbouw wordt rekening gehouden met thermische effecten volgens relevante normen en codes, zodat stijfheids- en sterktepunten niet verslechteren door temperatuurveranderingen.

Berekening en modellering: In analyses worden temperatuurlasten meestal behandeld als inwendige krachten en momenten die ontstaan onder specifieke randvoorwaarden. Bij ontwerp worden ze gecombineerd met andere belastingen om veiligheid en functionaliteit te waarborgen.