Hermione kirjoitti: ↑La Loka 17, 2020 12:58 pm
Kiitos kysymykseeni vastaajille, teräshän ei rasituksen myötä "napsahda" poikki varoittamatta ensin. Pahoittelen amatoorimäistä termistöä, mutta materiaalitekniikasta, lujuusopista ja laivanrakennuksesta tietävät varmaan ymmärtävät mitä tarkoitan. Jos näin olisi käynyt Estonian kohdalla, että rakenteet olisivat esimerkiksi merenkäynnin rasituksesta jo väsyneet ja murtuneet lopulta, niin eikö hylyn pitäisi olla kahtena kappaleena.
Eikös laivojen runkoja tarkasteta säännöllisesti? Kyseinen laivahan oli asianmukaisesti huollettu ainakin siihen saakka, kun vaihtoi omistajaa eikä se ehtinyt olla Viron lipun alla kovinkaan pitkään.
Se varoitus riippuu murtuman tyypistä.
Parhaan kykyni mukaan kansantajuistettuna materiaalitekniikan perusteita. Heittelen vanhasta muistista, joten korjatkaa toki. Aiheen oppikirjat olen jo arkistoinut.
Lauvojen rakenteita pitäisi tarkastella säännöllisesti metallin väsymisen merkkien löytämiseksi.
Käytännössä kaikissa +10-15v käytössä olleissa laivoissa on havaittavissa metallin väsymistä. Eli syklisen kuormituksen aiheuttamia vaurioita. Yleensä se voidaan havaita ennen murtumaa, pienien säröjen syntymisenä metalliin, väsymiselle alttiissa paikoissa. Terävät kulmat yms.
Estonian tapauksessa tästä on kyse erityisesti keulaportin rakenteissa. Kaikki niitä tutkineet ovat vahvistaneet, että kaikissa keulaportin kuormitetuissa rakenteissa: saranat kannakkeineen, lukot kiinnikkeineen ja sylinterit kiinnikkeineen - sisälsivät säröjä tai jo alkaneita murtumia. Meyerin tutkimusryhmä tutki myös esim. Diana II:n keulaportin rakenteet ja totesi laivan olevan merikelvoton, vauriot käytännössä identtisiä kuin Estonian keulaportissa.
Metalli antaa välittömästi periksi ja vääntyy (plastinen muodonmuutos) kun siihen kohdistuu myötölujuuden ylittävä jännitys, eli liian suuri hetkellinen kuormitus. Pienemmillä jännityksillä metalli joustaa ja palautuu alkuperäiseen muotoonsa (elastinen muodonmuutos). Toistuva elastinen muodonmuutos = syklinen kuormitus --> Väsyminen
Kun myötölujuus ylittyy, materiaali alkaa ensin venyä ja saavuttaa lopulta murtolujuuden, jossa tapahtuu lopullinen kappaleiden irtoaminen toisistaan, eli murtuma.
Mikäli materiaali on luonteeltaan haurasta (kovaa), ei sille ole määritettävissä myötölujuutta, vaan riittävässä kuormituksessa se murtuu välittömästi, eikä muuta muotoaan plastisesti lainkaan.
Mielestäni Estonian vauriot johtuvat laivan rakenteisiin uppoamisen aikana kohdistuneista jännityksistä, sekä kuormituksista. Runkopalkkiin kohdistuneet vääntömomentit laivan perän osuessa pohjaan, keulan ollessa pinnalla ja perän nojatessa pohjaan, keulan upotessa. Sekä kuormitus laivan rungon osuessa pohjaan.
Laiva painoi ~11 000 000kg, tuollaisen massan tasapainotteleminen 45° kulmassa, noste huomioidenkin, ainoastaan laivan perään tukien, kohdistaa melkoisen vääntömomentin laivan runkoon.
Tuon jälkeen törmäys pohjaan, jolloin törmäysenergiaa ottaa vastaan laivan rungon pituus, mutta vain pieni osa sen leveydestä (vrt. noste laivan kelluessa pinnalla).
Lopputulos on laivan laidoituksen alaisen kaarirakenteen muodonmuutokset ja mahdolliset murtumat suurimman kokonaisrasituksen alueilla sekä siihen kaarirakenteeseen hitsatun laidoituksen muodonmuutokset sekä mahdolliset murtumat suurimman kokonaisrasituksen alueilla.
Lopuksi mielenkiintoinen tarina:
Käsitteenä metallin iskusitkeys on asia, joka ymmärrettiin vasta 2. Maailmansodan aikana, Britanniaan ja Venäjälle materiaalia kuljettavia rahtilaivoja katkesi talvisin. Syyksi selvisi lopulta laivanrakennukseen käytetyn teräksen liian korkea transitiolämpötila.
Metalli muuttui kylmässä niin hauraaksi, että sen murtolujuus laski myötölujuuden alle. Seurauksena metalli ei liiallisessa kuormituksessa enää muuttanut muotoaan plastisesti vaan murtui välittömästi.
Ei. Näin ei käynyt Estonian tapauksessa.