Teräsjään paineenkesto

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Tarkoituksena olisi laskeskella kuinka jää kestää ihmistä. 100kg aiheuttaa suunnilleen 1000N voiman ja sittenhän olisi helppo laskea kengistä pinta-ala johon tämä voima kohdistuu.

Mutta mitä suuruusluokkaa on sitten 2-5cm teräsjään paineensieto? Tai onko tuo paineensieto edes oikea termi?

Kommentit (13)

Vierailija

Kerro hieman lisää, mitä olet laskeskelemassa tai siis millainen tilanne on kyseessä?

Paineensieto on vähän hankalasti ymmärrettävä termi.

Vierailija

kunka voisi laskea montako senttiä jääkerrosta tulee olla, jotta se kestää 100kg ihmisen seisoa murtumatta.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005

Paineensieto ei ole oikea termi. Sellaista voisi kuvitella käytettävän jostain säiliöstä tai putkesta, jossa on paineistettua kaasua tai nestettä. Paine vaikuttaa samalla tavalla astian koko pintaan. Sen sijaan jään tapauksessa pitää laskea pienelle alalle tulevan kuorman vaikutus suureen levyrakenteeseen. Kuormituksen kesto olisi hyvä termi. Erikseen sitten täsmennetään minkälaisesta kuormituksesta on kyse.

Mitenkö tuo sitten ratkeaa. Valitettavasti en ole koneinsinööri, joten ainoa konkreettinen neuvo on marssia kirjastoon ja lainata lujuuslaskennan perusoppikirja. Mikään alakoulun pikahomma tuollainen lasku ei ole. Karkeasti tuollaiset tehtävät ratkaistaan jakamalla jää pieniin osa-alueisiin, tarkastelemalla jokaisen osan vuorovaikutusta naapurin kanssa ja luomalla jännitykselle differentiaaliyhtälöt. Reunaehdoiksi asetetaan halutut kuormat haluttuihin pisteisiin. Tuollaiset yhtälöt eivät ratkea analyyttisesti kuin joissain äärimmäisen yksinkertaisissa tehtävissä, joten lujuuslaskennan kirjan jälkeen vessalukemistoksi vaihtuu ohjelmoinnin oppikirja.

Normaalisti differentiaaliyhtälö diskretoidaan sopivalla menetelmällä, esimerkiksi äärellisellä elementtimenetelmällä (finite element method, FEM), toisin sanoen luodaan yhtälöryhmä, jonka ratkaisu on likimäärin halutun differentiaaliyhtälön ratkaisu tietyissä pisteissä. Sitten vain ratkotaan koko homma, mikä voi käydä työlääksi, kun meillä on vaikka puolen miljoonan yhtälön ryhmä, ja saadaan jännitykset paikan funktiona. Jos jossain kohdassa ylitetään jään vetomurtolujuus, syntyy murtuma. Varsin perustellusti voidaan olettaa, että tuollainen murtuma laajenee kerran synnyttyään, ja kulkijalle tulee kylmä uimareissu.'

Lisätään vielä se, että jos kyse on luonnonjäällä kulkemisesta, pitää huomata että luonnonjäässä on yleensä kaikenlaisia halkeamia ja paksuusvaihteluja. Taulukosta saadaan materiaaliparametrit luultavasti hyvälaatuiselle jääkiteelle. Siksi kannattaa ehdottomasti varmistaa turvallisuus riittävällä turvakertoimella.

Vierailija

Suurinpiirtein kuten edellä on kerrottu. Käytännön ratkaisuna rakennuspuolella on paljon kokemusperäistä tietoa ja sovellettavia taulukoita ja viimeinen pätevin on kokeilu!

Vierailija
tk
Suurinpiirtein kuten edellä on kerrottu. Käytännön ratkaisuna rakennuspuolella on paljon kokemusperäistä tietoa ja sovellettavia taulukoita ja viimeinen pätevin on kokeilu!

Aivan! Ensin yleensä lasketaan halvatusti ja tuhlataan paljon rahaa.
Sitten todetaan empiirisesti, että laskelmat eivät pidä paikkaansa.

No kyllähän ne laskelmat voivat toimia, mutta FEM-laskennassa
ongelma on alkuarvojen syöttö. Ja sitten tietysti se, kuinka
paljon mallinnusta voidaan yksinkertaistaa sen vielä antaessa
relevantin ratkaisun.

Vierailija

Tuossa ylempänä kun kysyin tilannetta, tarkoitin, lasketko meren tai järven päällä olevan jään kantokykyä, jolloin alla oleva vesi tukee jäätä vai onko kyseessä esim. tilanne jossa jäälevy on joidenkin tukipisteiden päällä, tällöin tilanteeseen vaikuttaa tukipisteiden määrä ja niiden etäisyys kuormasta (100kg ihminen?) sekä jäälevyn mitat.

Veden päällä olevan teräsjään kantokyvyn voi laskea kaavasta h^2*5kg, jossa h=jäänpaksuus senttimetreissä.
Toki jään kantokykyyn vaikuttaa monta asiaa, jään lämpötila, missä lämpötilassa jään on muodostunut, onko jää muodostunut tyynellä vai tuulisessa säässä. Jää joka tänään kestää, ei ehkä houmenna kestä!!!

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005
Vinttu
Anteeksi, mutta millaista on teräsjää?

Vahvaa hyväkiteistä jäätä. Sitä muodostuu, kun vaikkapa tyyni järven pinta jäätyy pakkasyönä. Sitten kun teräsjään päälle sataa vuorotellen lunta ja sohjoa, ja se jäätyy, muodostuu huokoista jäätä, joka on paljon heikompaa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005
AJT

Aivan! Ensin yleensä lasketaan halvatusti ja tuhlataan paljon rahaa.
Sitten todetaan empiirisesti, että laskelmat eivät pidä paikkaansa.

Joskus toki käy näin, mutta laskemalla on silloinkin yleensä saatu monta umpisurkeaa vaihtoehtoa poissuljettua ilman kokeilua. Minkä tahansa hiukankin monimutkaisemman systeemin kokeileminen on tähtiteteellisen kallista verrattuna laskemiseen. Jos laskemalla saadaan sadasta vaihtoehdosta pois 90 huonointa ja loput kokeillaan, säästetään jo paljon rahaa.

Vierailija
Neutroni
AJT

Aivan! Ensin yleensä lasketaan halvatusti ja tuhlataan paljon rahaa.
Sitten todetaan empiirisesti, että laskelmat eivät pidä paikkaansa.



Joskus toki käy näin, mutta laskemalla on silloinkin yleensä saatu monta umpisurkeaa vaihtoehtoa poissuljettua ilman kokeilua. Minkä tahansa hiukankin monimutkaisemman systeemin kokeileminen on tähtiteteellisen kallista verrattuna laskemiseen. Jos laskemalla saadaan sadasta vaihtoehdosta pois 90 huonointa ja loput kokeillaan, säästetään jo paljon rahaa.

Totta, kuten jälkimmäisessä kappaleessa totesinkin. Se vaan edellyttää,
että laskija ymmärtää asian. Kokemuksen kertomana näin ei valitettavasti
aina ole. Toisaalta sama pätee tuohon empiiriseen tutkimukseen. Ja siihen
turhaan empiiriseen tutkimukseen uppoaa helposti paljoin enemmän
rahaa kuin turhaan laskentaan.

Käsi kädessähän nämä kaksi asiaa kulkevat. Laskenta tarvitsee
empiirisiä tuloksia ja toisaalta empiiristä tutkimusta voidaan
ohjata laskennalla, ihan kuten sanoit.

Vierailija

Onko kukaan ketjun keskustelijoista suorittanut varusmiespalvelusta tai muutoin tutustunut Suomen oloissa sovellettavaan puolustusvoimien nyrkkisääntöön jään kantavuudesta? Lukenut Pikku-Jättiläistä? Pirkka-lehteä? Onko edes partiolaisia? Tai edes harrastelijapilkkijöitä?

Lehmän hampaittenkin lukumäärästä käytiin aikanaan teoreettista keskustelua, ennen kuin joku älysi laskea ne: kerettiläinen, omin sormin!

IsoJussi
Seuraa 
Viestejä987
Liittynyt16.3.2005
49
Onko kukaan ketjun keskustelijoista suorittanut varusmiespalvelusta tai muutoin tutustunut Suomen oloissa sovellettavaan puolustusvoimien nyrkkisääntöön jään kantavuudesta? Lukenut Pikku-Jättiläistä? Pirkka-lehteä? Onko edes partiolaisia? Tai edes harrastelijapilkkijöitä?

Lehmän hampaittenkin lukumäärästä käytiin aikanaan teoreettista keskustelua, ennen kuin joku älysi laskea ne: kerettiläinen, omin sormin!


Niinpä. Pyörää ei tarvitse keksiä uudelleen, se on jo keksitty.

Jään kantavuudesta on kokemusperäistä tietoa jo vuosisatojen ajalta. Pitää myös muistaa, ettei se järven päällä oleva jää ole mitenkään homogeenista ainetta. On myös hyvä pitää melko hyvä varmuuuskerroin näissä asioissa.

Yllättäen Googlesta löytyi vaikka kuinka paljon tietoa asiasta. Hakusanat "jään kantavuus" antoivat sitä tietoa.

Mutta jos on hirveä hinku pilkille, tee styroxista lautta ja poraa siihen reikä. Sitä voi käyttää kesälläkin!

Same shit, different day...

Uusimmat

Suosituimmat