Titel: Thom. Tredgold's Versuche über Biegsamkeit und Stärke der Steine.
Autor: Tredgold, Thomas
Fundstelle: 1821, Band 4, Nr. X. (S. 96–103)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj004/ar004010

X. Bericht über einige Versuche über Biegsamkeit und Stärke der Steine. Von Hrn. Thom. Tredgold. Aus einem Schreiben an Hrn. Tilloch.

(Aus Tilloch's Philosophical Magazine et Journal. October 1820. N. 220. S. 290.)

Bei diesen Versuchen ward das zu prüfende Stück an seinen beiden Enden von eisernen Stüzen getragen; die Schale zur Aufnahme des Gewichtes hing in der Mitte zwischen diesen beiden Stüzen, und eine in der Mitte befestigte seidene Schnur bewegte einen Zeiger, der die Niederdrückung so sehr multiplicirte, daß auch ein sehr kleiner Grad derselben dadurch sichtbar wurde.

Die Wagschale und der ganze dazu gehörige Apparat wog zehn Pfunde; die Gewichte, deren ich mich bediene, sind kubische Stücke Eisens, die eigens dazu gegossen wurden, und deren jedes 10 Pf. wog. Solche Gewichte passen sehr gut aufeinander in der Wagschale, und bei dem Zählen derselben ist man weniger der Gefahr einer Irrung ausgesezt, als bei den gewöhnlichen Gewichten.

Das Gewicht in der Wagschale wurde jedes mal um 10 Pf. auf ein mal vermehrt, so sachte als möglich aufgelegt, und dem Zeiger wurde immer Zeit gelassen in vollkommene Ruhe zu kommen, ehe ein neues Gewicht aufgelegt |97| wurde. Die Zeit, welche verfloß, ehe der Zeiger in Ruhe kam, wurde nicht beobachtet; sie nahm indessen gegen das Ende des Versuches immer merklich zu. Ich hatte den Vortheil, daß mein Bruder mir bei meinen Versuchen, wo die Biegung gemessen wurde, Beistand leistete.

Detail der Versuche.

1. Ein Stück weißen Bildhauer Marmors (statuary marble) von sehr regelmäßigem Gefüge, frei von Adern und anderen auffallenden Fehlern, wurde in drei verschiedenen Längen versucht; die kürzeren Stücke waren Bruchstücke des längeren. Das Stück war nicht ganz vollkommen gleich breit und dick; die Dimensionen an den Stellen des Bruches sind jedoch angegeben.

Textabbildung Bd. 4, S. 97

Der erste Versuch mit 30 Zoll Entfernung gibt das genaueste Maß der elastischen Kraft; allein er mißt nicht eben so genau die Cohäsionskraft, weil der Stein offenbar durch das Moment, welches das Gewicht durch die lezten 10 Pf. erhielt, gebrochen wurde. Die Entfernung von 14 Zoll Länge trug das Gewicht einige Zeit, ehe der Stein brach.

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Die specifische Schwere war 2·706, und der Stein verschlang 1/1300 seines Gewichtes an Wasser.

Ich bemerkte, daß die Brüche alle einander genau ähnlich waren, und fand daß die Flache des Bruches immer beinahe denselben Winkel mit der Achse des Stückes bildete. Dieser Winkel ist ungefähr 83°. An keinem anderen Steine fand ich eine ähnliche Regelmäßigkeit, und dieß ist entweder ein merkwürdiges Zusammentreffen, oder die Wirkung der Structur dieser Steinart.

2. An dem Portlandsteine, den man zu London braucht, zeigt sich einiger Unterschied; der beste und stärkste dieser Art ist von einer mehr braunen Farbe. Das Stück, mit welchem wir unseren Versuch anstellten, war von der braunen Abart, und von regelmäßigem Gefüge ohne scheinbaren Fehler. Die Länge zwischen den Stüzen war 24 Zoll, die Breite zwei Zoll, und die Dicke 1,45 Zoll.

Gewicht 10 Pf. Niederdrückung ·01 Zoll.
Gewicht 20 Pf. Niederdrückung ·015 Zoll.
Gewicht 30 Pf. Niederdrückung ·02 Zoll.
Gewicht 40 Pf. Niederdrückung ·022 Zoll.
Gewicht 50 Pf. Niederdrückung ·025 Zoll.
Gewicht 60 Pf. Niederdrückung ·0275 Zoll.
Gewicht 70 Pf. Niederdrückung ·03 Zoll.
Gewicht 80 Pf. Niederdrückung ·032 Zoll.
Gewicht 90 Pf. Niederdrückung ·035 Zoll.
Gewicht 100 Pf. Niederdrückung ·037 Zoll und gebrochen.

Dieser Versuch war sehr gut, da wir schon durch mehrere vorausgegangene Prüfungen das Gewicht beinahe wußten, was er zu tragen vermag, und daher gegen das Ende die Gewichte mit mehr Vorsicht auflegten.

Die specifische Schwere des Stückes war 2,113, und er verschlingt 1/10 seines Gewichtes an Wasser.

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3. Unser nächste Versuch ward mit einem Stücke weißen kieselhaltigen Sandsteines aus Lord Keith's Steinbruche zu Long-annet nächst Kincardine Tullyallan, an der Nordseite von Forth gemacht. Die specifische Schwere dieses Steines ist 2,212, und er verschlingt 1/267 seines Gewichtes Wasser. Das Gefüge ist regelmäßig, mit kleinen eingesprengten Glimmerblättchen. Die Entfernung war 18 Zoll, die Breite 1,45, die Dicke 1,525 Zoll.


Gewicht 20 Pf. Niederdrückung ·015 Zoll.
Gewicht 30 Pf. Niederdrückung ·02 Zoll.
Gewicht 40 Pf. Niederdrückung ·022 Zoll.
Gewicht 50 Pf. Niederdrückung ·025 Zoll.
Gewicht 60 Pf. Niederdrückung ·03 Zoll.
Gewicht 70 Pf. Niederdrückung ·038 Zoll.
Gewicht 80 Pf. Niederdrückung ·045 Zoll.
Gewicht 90 Pf. Niederdrückung ·05 Zoll.
Gewicht 92 Pf. Niederdrückung gebrochen.

Dieser Stein ist mehr biegsam, als irgend ein anderer vorhergehender, obschon ich seinem Aussehen nach ein verschiedenes Resultat erwartete.

4. Folgende Tabelle enthält die Resultate einiger Experimente, bei welchen die Biegung nicht bestimmt wurde; sie wurden unternommen um Data zu erhalten, nach welchen man die Seitenstärke der Steine berechnen könnte.

Diese Stücke, mit Ausnahme eines von Long-annet, wurden mit ihrem natürlichen Lager horizontal gelegt.

Textabbildung Bd. 4, S. 99
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Der Dundeestein ist vom Mylne-field Steinbruche bei Dundee; das untersuchte Stück ist von höherer Güte, als die gewöhnlichen Steine aus diesem Steinbruche, sowohl in Hinsicht der Feinheit der Textur als der Dichtigkeit. Seine specifische Schwere ist 2,621, und er verschlingt nur 1/111 seines Gewichtes Wasser.

Der Craigleithstein ist ein schönes Stück aus dem Steinbruche dieses Nahmens bei Edinburgh. Specifische Schwere 2,362, und verschlingt 1/63 seines Gewichtes Wasser.

Der Halles Stein ist auch nähe bei Edinburgh, und auf demselben Lager mit dem Craigleith, unterscheidet sich aber dadurch von demselben, daß er mehr blättrig ist.

Der Long-annet ist auch beinahe von derselben Art mit dem Craigleith; das 7 Zoll lange Stück war eine Abart von gröberem Gefüge; das andere ein Stück desjenigen, dessen Biegsamkeit gemessen wurde.

Die Stücke von Bach- und Portlandstein waren in ihrer Art gut, und so wie man sie gewöhnlich zu London braucht.

5. Um die Resultate dieser Experimente zu vergleichen, werde ich mich folgender Formen bedienen, in welchen w das Gewicht ist, welches eine Biegung δ hervorbringt, und W das Gewicht, welches das Stück brach; Δ die Niederdrückung zur Zeit des Bruches; l die halbe Länge; b die Breite; d die Dicke.

²l³w/bd³δ = dem Gewichte des Modulus der Elasticität, oder das Maß der elastischen Kraft18).

3/2l²= der Ausdehnung zur Zeit des Bruches.

lW/bd² = die Cohäsionskraft des Materiales unter der Voraussezung, daß der Widerstand gegen die Spannung gleich ist dem Widerstande gegen den Druck.

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Da die elastische Kraft einer Substanz abzunehmen scheint, wenn die Spannung ungefähr die Hälfte der Cohäsionskraft viel übersteigt, muß in der Berechnung der elastischen Kraft jenes Gewicht w genommen werden, welches der Hälfte des Gewichtes, wodurch das Gewicht gebrochen wurde, am nächsten ist.

Die Härte wurde durch das Rizen eines Stückes jeder Steinart mit demselben Stücke Stahles, auf dieselbe Art, und, soviel ich beurtheilen kann, mit derselben Starke unternommen, bestimmt und verglichen. Wenn ich die zu dieser Bestimmung nöthigen Apparate gehabt hätte, würde ich mich jenes des Perronet bedient haben. Die lezte Spalte der folgenden Tabelle zeigt die Ordnung der Härte der Steine, den weichsten gleich I gesezt.


Tabelle über die Eigenschaften einiger Arten Steine.

Textabbildung Bd. 4, S. 101
|102|

In der Theorie nimmt man an, daß die Körper vollkommen homogen sind; in unseren Versuchen fanden wir aber, daß die Größe einer Krystallfläche oder die Lage eines Glimmerblättchens eine merkliche Wirkung auf das Resultat an einem kleinen Stucke äußert; um also die Starke zu bestimmen, sollte das Stück die Länge von ungefähr 18 Zoll bei einem Durchschnitte von 1 1/2 □ Zoll nicht übersteigen. Wenn ein Stück lang ist, so ist es schwer neues Gewicht aufzulegen ohne demselben einen bedeutenden Grad von Moment zu geben. Um die Elasticität zu bestimmen, sollte das Stück in Verhältniß zu seiner Dicke lang seyn, und es ist besser, wenn die Breite nicht kleiner ist als die doppelte Dicke; denn da dadurch sowohl die Biegung als das Gewicht, welches dasselbe hervorbringt, größer wird, kann man die Elasticität auf diese Weise genauer bestimmen. Bei kurzen Stücken hat ein bedeutender Grad von Eingreifung an den gestüzten Enden statt.

Ich habe bemerkt, daß man in neueren Zeiten steinerne Stiegen, Balcons, Gänge u. dgl. mit immer weniger und weniger Materials erbaut, und daß noch keine Aussicht vorhanden ist, daß dieser übelverstandenen Oekonomie ein Ziel gesezt werden wird, bis nicht irgend ein trauriger Unfall sich ereignet. Was für ein grauliches Schauspiel würde nicht ein Balcon geben, der, mit einer Menge Menschen auf demselben, bricht und einstürzt! Und wer kann sagen, welcher Balcon, wenn er mit so vielen Leuten überladen ist, als darauf Plaz haben, nicht brechen muß? diese Balcons sollten so gebaut und berechnet werden, daß sie auch das möglich größte Gewicht mit Sicherheit tragen könnten. Meine Versuche liefern die nöthigen Daten, in sofern es die Stärke des Steines betrifft. Sie zeigen auch, welcher Stein hierzu am tauglichsten ist. Der Dundeestein ist entschieden |103| der stärkste unter allen, welche ich in dieser Hinsicht versuchte. Ich bin etc.19) 17. Oct. 1820. 2, Grove Terrace, Lisson Grove.

Thom. Tredgold.

|100|

Dr. Young's Nat. Phil. II. art. 326.

|103|

Dem Uebersezer sind ausser der von unserem Aventin so umständlich erzählten Geschichte, wie Kaiser Konrad sammt dem Bischofe zu Bamberg, der sich die Rippen entzwei brach, und seinen gesalbten Geist aufgab, und sammt der Gräfin Richlinde und anderen Herren in dem Schlosse zu Bösenburg an der Donau in Unter-Baiern (dem heutigen Oesterreich) aus dem Sale, in welchem die Eigenthümerin des Schlosses ihn und seine Ritter empfing, in die Badstuben hinab durchsiel; ausser jenem sonderbaren Falle in Oberösterreich, auf dem Schlosse des Baron v. Strein 120 Personen bei der Hochzeit-Tafel zwei Stockwerke tief durchfielen, ohne daß, ausser einem Bedienten, ein einziger Gast sein Leben dabei eingebüßt hätte; ausser dem Unfalle, der einem noch lebenden Fürsten gleichfalls in Oberösterreich, begegnete, unter welchem der Balcon brach, auf den er hinaustrat, mehrere Fälle bekannt, in welchen, aus übel verstandener Oekonomie des Baumeisters, die Leute Arm und Bein, wohl auch den Hals sich brachen. Hr. Tredgold hat sich durch seine Versuche und durch die dieselbe begleitende Warnung den Dank der Menschheit erworben, welcher in dieser Hinsicht nun nichts zu wünschen übrig bleibt, als daß die Baumeister aller Länder die Festigkeit und Biegsamkeit ihrer Steine auf ähnliche Weise prüfen, und ihre Gebäude darnach berechnen möchten. Es ist vergebene Mühe, daß die Baumeister sich befleißen wollen, uns lebendig zu begraben; unsere Aerzte aus der R – Schule sorgen schon dafür, daß dieß nach unserem Tode durch unsere Herrn Pfarrer nach den Regeln der Kunst und der Kirche für baares Geld geschehe.

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