Län­ge­naus­deh­nung bei Hit­ze­ein­wir­kung

Wenn mo­der­ne La­ger- und Pro­duk­ti­ons­hal­len in Brand ge­ra­ten, be­steht schon nach kur­zer Zeit Ein­sturz­ge­fahr. Ver­ant­wort­lich da­für sind die ver­wen­de­ten Stahl­trä­ger. Die­ses klei­ne Ex­pe­ri­ment zeigt, wie stark Me­tal­le sich bei Hit­ze aus­deh­nen.

Feuerwehr-Magazin - - Reportageservice - Text und Fo­tos: Dr. Stef­fen Pat­zelt, Feu­er­wehr-aus­bil­der

Stich­wor­te

## Aus­deh­nung von Me­tal­len. ## Ge­fahr des Ein­stur­zes. ## Ver­sa­gen von Bau­tei­len.

Ma­te­ri­al

Für das Ex­pe­ri­ment wer­den ein Me­tall­stab (zir­ka 50 Zen­ti­me­ter lang), zwei Was­ser­fla­schen, ein Na­gel, Kle­be­band, bun­tes Pa­pier, ein Bun­sen­bren­ner und ein Feu­er­zeug be­nö­tigt.

Ab­lauf

Der Me­tall­stab wird auf die bei­den Fla­schen­de­ckel ge­legt. Die Fla­schen sol­len da­bei so weit wie mög­lich aus­ein­an­der ste­hen. An ei­ner der bei­den Fla­schen wird der Me­tall­stab mit Kle­be­band be­fes­tigt. An der an­de­ren Fla­sche legt man un­ter den Stab ei­nen Na­gel, auf des­sen Spit­ze man zu­vor ei­nen ge­bas­tel­ten Pa­pier­pfeil ge­steckt hat. Nun wird der Stab mit dem Bun­sen­bren­ner er­hitzt. Nach ei­ni­ger Zeit be­wegt sich die Pfeil­spit­ze.

Er­klä­rung

Die En­er­gie der Gas­flam­me er­wärmt den Me­tall­stab, der sich da­bei aus­dehnt. Das tun üb­ri­gens die meis­ten Stof­fe. Je wär­mer das Me­tall wird, des­to stär­ker dehnt sich der Stab aus. Er wird al­so län­ger. Da der Stab an ei­ner Sei­te auf der Fla­sche fi­xiert ist, wirkt sich die Aus­deh­nung nur in die an­de­re Rich­tung aus. Die Län­gen­zu­nah­me be­wirkt ei­ne Dreh­be­we­gung des Na­gels, die wie­der­um durch den deut­lich län­ge­ren Pa­pier­pfeil gut sicht­bar ge­macht wird. Die Be­we­gung des Pfeils lässt sich gut be­ob­ach­ten, wenn zu­vor ei­ne Ska­la auf­ge­klebt wur­de.

Be­deu­tung für den Ein­satz

Ins­be­son­de­re In­dus­trie­bau­ten sind meist aus Stahl­trä­gern ge­baut. Bei Brän­den kön­nen sich die­se Stahl­trä­ger da­bei so stark aus­deh­nen, dass aku­te Ein­sturz­ge­fahr be­steht. Bei ei­nem 10 Me­ter lan­gen Trä­ger be­wir­ken 700 Grad Cel­si­us ei­ne Län­gen­zu­nah­me von zir­ka 10 Zen­ti­me­tern! Zu den we­ni­gen An­zei­chen, die hier­bei ei­nen dro­hen­den Ein­sturz an­zei­gen, ge­hö­ren zum Bei­spiel Ab­wei­chung von der lot­rech­ten Aus­rich­tung der Wän­de oder auch das ge­schoss­ar­ti­ge Ab­sche­ren von Bol­zen be­zie­hungs­wei­se Schraub­ver­bin­dun­gen. Zu be­ach­ten ist hier­bei auch ein Trag­fä­hig­keits­ver­lust durch die Er­wär­mung.

Auch kann ein Stahl­trä­ger, der sich nach dem Brand in­fol­ge der Ab­küh­lung wie­der zu­sam­men­zieht, von sei­nen Auf­la­gen ab­rut­schen.

Stof­fe deh­nen sich bei Er­wär­mung aus. Bei Me­tall wird es be­son­ders deut­lich. An­hand der Ska­la kann die Aus­deh­nung sicht­bar ge­macht wer­den.

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