Αντοχή σε θλίψη έναντι αντοχής εφελκυσμού | Στρες & Καταπόνηση
Αντοχή σε θλίψη έναντι αντοχής σε εφελκυσμό, γεια σας παιδιά σε αυτό το άρθρο γνωρίζουμε τι είναι η θλιπτική και η αντοχή σε εφελκυσμό;, τι είναι η θλιπτική καταπόνηση και η καταπόνηση. Και επίσης να γνωρίζετε τη διαφορά μεταξύ αντοχής σε θλίψη και αντοχής σε εφελκυσμό και τη σχέση τους.
Γνωρίζετε ότι οι ιδιότητες της αντοχής σε θλίψη υλικού και της αντοχής σε εφελκυσμό απαιτούνται για την πρόβλεψη της μέτρησης διαφόρων αντοχών υποστυλωμάτων, δοκών, πλάκας και δοκών.
Όλη η κατασκευή σκυροδέματος χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες με βάση τη συμπίεση και την τάση 1) στέλεχος συμπίεσης, 2) στέλεχος τάσης και 3) μέλος κάμψης.
Δοκός και πλάκα εμπειρία και τα δύο συμπίεση και τάση , γι' αυτό ονομάζονται ως καμπτικό . Δέχονται συμπίεση στο πάνω μέρος του ουδέτερου άξονα που αντιστέκονται παρέχοντας σκυρόδεμα και οπλισμό και παρουσιάζουν τάση στο κάτω μέρος του ουδέτερου άξονα που αντιστέκεται παρέχοντας κύριο οπλισμό, γι' αυτό δοκιμάζονται και βιώνουν συμπίεση και τάση και η αστοχία τους είναι με κάμψη.
Η κολώνα είναι συμπιεστικό μέλος στο οποίο όλο το φορτίο της πλάκας και της δοκού μεταφέρεται οριζόντια στη στήλη που ενεργεί κατακόρυφα προς τα κάτω, συμπιέζοντας τη διάσταση της στήλης κατά μήκος, έτσι ώστε η στήλη να αντιμετωπίζει συμπιεστικό φορτίο που επενεργεί προς τα κάτω λόγω του φορτίου της πλάκας και της δοκού και άλλης κατασκευής. Και επίσης η στήλη λόγω εσωτερικής δύναμης υφίσταται θλιπτική δύναμη προς τα πάνω η οποία τείνει να αντιστέκεται στο φορτίο που ενεργεί προς τα κάτω, έτσι η στήλη θα έχει αντίθετες και ίσες δυνάμεις συμπιεστικού φορτίου, γι' αυτό η στήλη είναι συμπιεστικό μέλος και η αστοχία τους οφείλεται λυγισμός .
Συμπιεσμένη δύναμη είναι η ικανότητα του υλικού που αντέχει ή αντέχει σε συμπιεστικό φορτίο που ασκεί και οι δύο όψεις κατά μήκος ανερχόμενου μήκους (εμβαδόν διατομής) μειώνοντας το μέγεθός του πριν από την αστοχία. Είναι η αντίσταση του υλικού σε δύναμη ώθησης σε ίση και αντίθετη κατεύθυνση.
Αντοχή σε εφελκυσμό είναι η ικανότητα του υλικού να αντέχει ή να αντέχει σε εφελκυστικό φορτίο που επενεργεί και στις δύο όψεις κατά μήκος ανερχόμενου με τέντωμα ή επιμήκυνση πριν από την αστοχία ή τη ρωγμή. Είναι η αντίσταση του υλικού ενάντια στη χρήση δύναμης έλξης σε ίση και αντίθετη κατεύθυνση.
Σε αυτό το άρθρο συζητάμε για τη διαφορά μεταξύ αντοχής σε θλίψη και αντοχής σε εφελκυσμό (αντοχή θλίψης έναντι αντοχής εφελκυσμού) . Πριν από αυτό, ας συζητήσουμε για τις ιδιότητες ελαστικότητας και πλαστικότητας του υλικού που βοηθούν στην κατανόηση της αντοχής σε θλίψη και εφελκυσμό.
Ελαστικές ιδιότητες Υλικών όπως το σκυρόδεμα και ο χάλυβας, όταν οι δυνάμεις εφελκυσμού που ασκούνται και στις δύο όψεις του σκυροδέματος ή του χάλυβα, το τεντώνουν και αναπτύσσουν τάση, εάν το υλικό αποκτήσει ξανά το αρχικό του σχήμα χωρίς παραμόρφωση μετά την αφαίρεση της τάσης είναι γνωστές ως ελαστικές ιδιότητες του υλικού.
Πλαστικές ιδιότητες Υλικών όπως το σκυρόδεμα και ο χάλυβας, όταν οι δυνάμεις εφελκυσμού που ασκούνται και στις δύο όψεις του σκυροδέματος ή του χάλυβα, το τεντώνουν και αναπτύσσουν τάση.
Τι είναι η αντοχή σε θλίψη; Stess & Strain
Η αντοχή σε θλίψη είναι η ικανότητα του υλικού ή της κατασκευής να αντιστέκεται ή να αντέχει υπό θλιπτικό φορτίο. Η αντοχή σε θλίψη καθορίζεται από την ικανότητα του υλικού του σκυροδέματος να αντιστέκεται σε αστοχία σε μορφή ρωγμών και ρωγμών. Το μέγιστο φορτίο στο οποίο σπάει το δείγμα λαμβάνεται ως θλιπτικό φορτίο.
Συμπιεσμένη δύναμη ορίζεται ως η αντίσταση του υλικού υπό συμπίεση πριν από την αστοχία ή τη ρωγμή, μπορεί να εκφραστεί σε όρους φορτίου ανά μονάδα επιφάνειας και να μετρηθεί σε MPa. Για παράδειγμα αντοχή σε θλίψη του Το σκυρόδεμα M20 είναι 20 MPa .
Στη δοκιμή αντοχής σε θλίψη σκυροδέματος, χάλυβα και άλλου δομικού υλικού σημειώνεται η δύναμη ώθησης που εφαρμόζεται και στις δύο όψεις του δοκιμίου υλικού και η μέγιστη συμπίεση που φέρει το δείγμα χωρίς αστοχία.
Η Θλιπτική Δύναμη που ενεργεί στο δείγμα δοκιμής σκυροδέματος μας βοηθά να εστιάσουμε κυρίως στη θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος επειδή μας βοηθά να ποσοτικοποιήσουμε την ικανότητα του σκυροδέματος να αντέχει στις θλιπτικές τάσεις μεταξύ των κατασκευών, όπως άλλες τάσεις όπως οι αξονικές τάσεις και οι εφελκυστικές τάσεις καλύπτονται από τον οπλισμό και άλλα μέσα.
Όπως γνωρίζουμε η αντοχή σε θλίψη μετριέται με τη μηχανή δοκιμής αντοχής σε θλίψη (CTM) ή τη μηχανή δοκιμής γενικής χρήσης (UTM)
Μαθηματικά , Η αντοχή σε θλίψη ορίζεται ως ο λόγος του θλιπτικού φορτίου που εφαρμόζεται από τη μηχανή UTM προς την επιφάνεια διατομής του υλικού.
Η αντοχή σε θλίψη αντιπροσωπεύεται από το F που είναι ίσο με F = P/A , όπου F = αντοχή σε θλίψη, P = συνολικό φορτίο που εφαρμόζεται από τη μηχανή CTM & A = επιφάνεια διατομής.
Γενικά η αντοχή σε θλίψη στο αγγλικό σύστημα μονάδας που μετράται σε δύναμη λίβρα ανά τετραγωνική ίντσα αντιπροσωπεύεται ως psi και MPa ή N/mm2 στη μονάδα SI που χρησιμοποιείται στην Ινδία και σε άλλες χώρες.
Τι είναι η θλιπτική καταπόνηση;
Η θλιπτική τάση είναι φορτίο που ενεργεί ανά μονάδα επιφάνειας υπό συμπίεση κατά το οποίο το υλικό ωθείται με ίση και αντίθετη δύναμη κατά μήκος της ανύψωσης, το υλικό συμπιέζεται και αναπτύσσεται θλιπτική τάση που αντιπροσωπεύεται από σύμβολο σίγμα (σ).
το υλικό μειώνεται σε μέγεθος να αντέχει ή να αντέχει σε θλιπτική τάση πριν από την αστοχία της κατασκευής. Το μέγιστο φορτίο στο οποίο θραύεται το δοκίμιο λαμβάνεται ως θλιπτικό φορτίο και η μέγιστη τάση στην οποία το δοκίμιο θραύεται ή αστοχεί είναι γνωστή ως θλιπτική τάση.
Μαθηματικά η θλιπτική τάση ορίζεται ως ο λόγος του μέγιστου φορτίου προς την περιοχή διατομής του δοκιμίου, όπως π.χ.
Θλιπτική τάση = φορτίο/Εμβαδόν
σ = F/A
Όπου σ = θλιπτική τάση
F = μέγιστο φορτίο που επιδρά σε ένα δείγμα
A = εμβαδόν διατομής του δείγματος.
Απλά μπορούμε να πούμε ότι η θλιπτική τάση είναι ίση με τη θλιπτική αντοχή του υλικού.
Τι είναι η θλιπτική καταπόνηση;
Η θλιπτική καταπόνηση είναι ο λόγος της μείωσης του μήκους προς το αρχικό μήκος υπό τάση συμπίεσης. Το υλικό που είναι υπό συμπίεση μειώνεται σε μέγεθος για να αντέχει σε συμπιεστικό φορτίο πριν από την αστοχία .(ε = ∆ℓ/ℓ0)
Σκεφτείτε ότι το δείγμα έχει το μήκος πριν από τη συμπίεση και το τελικό τους μήκος είναι μεγάλο μετά τη συμπίεση, οπότε μειώστε το μήκος (∆ℓ = l – lo ). Η θλιπτική τάση είναι η κλασματική μείωση του μήκους που αντιπροσωπεύεται από formula ε = _ (∆ℓ/ℓ0)
Θλιπτική καταπόνηση = μείωση μήκους/αρχικού μήκους
Compressive strain ε = _ (∆ℓ/ℓ0))
Όπου ε = θλιπτική τάση
_ (∆ℓ/ℓ0)) = κλασματικός βαθμός σε μήκος.
Τι είναι το μέτρο ελαστικότητας;
Ο συντελεστής ελαστικότητας μετράει την ακαμψία του υλικού όταν εφαρμόζεται τάση και η εμπειρία είναι καταπόνηση, το υλικό σκυρόδεμα και ο χάλυβας έχουν ελαστικές ιδιότητες.
Μαθηματικά μέτρο ελαστικότητας είναι η αναλογία τάσης προς παραμόρφωση, αντιπροσωπεύεται από Ε = σ/ε.
Συντελεστής ελαστικότητας = τάση/καταπόνηση
E = σ/ε ή F/A ÷ (∆ℓ/ℓ0))
E = (F × ℓ0) / (A × ∆ℓ)
Όπου, Ε = μέτρο ελαστικότητας
F/A = σ = stress
(∆ℓ/ℓ0 = ε = strain.
Τι είναι η αντοχή σε εφελκυσμό; Στρες & Καταπόνηση
Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντίσταση του υλικού υπό τάση. Όταν εφαρμόζονται δύο ίσες και αντίθετες δυνάμεις έλξης πάνω στο δείγμα, η τάση αναπτύσσεται γνωστή ως τάση τάσης που προκαλεί τέντωμα ή επιμήκυνση στο δείγμα, επομένως η αντοχή εφελκυσμού είναι η μέγιστη αντοχή του υλικού για να αντέχει ή να αντέχει στην τάση πριν από την αστοχία.
ο μέγιστο φορτίο κατά την οποία το δοκίμιο θραύεται λαμβάνεται ως εφελκυστικό φορτίο και η μέγιστη τάση κατά την οποία η θραύση του δοκιμίου λαμβάνεται ως τάση εφελκυσμού. Το υλικό που είναι υπό τάση αυξάνεται σε μέγεθος τεντώνεται ή επιμηκύνεται. Σε γενικές γραμμές η αντοχή σε εφελκυσμό ορίζεται ως η αντίσταση του υλικού στη θραύση υπό τάση τάσης.
Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι το μέγιστο φορτίο ότι ένα υλικό μπορεί να στηρίξει χωρίς θραύση όταν τεντώνεται. Οι αντοχές σε εφελκυσμό αντιπροσωπεύονται μαθηματικά ως δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας
Αντοχή σε εφελκυσμό = Φορτίο/Εμβαδόν
F = P/A
Όπου F = αντοχή σε εφελκυσμό
P = μέγιστο εφελκυστικό φορτίο που επενεργεί στο δοκίμιο
A = εμβαδόν διατομής του δείγματος
Αντοχή σε εφελκυσμό μετρημένη σε psi στο αγγλικό σύστημα μέτρησης εκφράζονται συνήθως σε μονάδες του λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα , που συχνά συντομεύεται σε psi και MPa σε ΝΑΙ χρησιμοποιείται στην Ινδία και σε άλλες χώρες, 1MPa ισούται με N/mm2.
τονίζει λιγότερο από την αντοχή σε εφελκυσμό αφαιρείται, ένα υλικό επιστρέφει είτε πλήρως είτε εν μέρει στο αρχικό του σχήμα και μέγεθος. Καθώς η τάση φτάνει την τιμή της αντοχής σε εφελκυσμό, ωστόσο, ένα υλικό, αν είναι όλκιμο, που έχει ήδη αρχίσει να ρέει πλαστικά γρήγορα σχηματίζει μια στενή περιοχή που ονομάζεται λαιμός, όπου στη συνέχεια σπάει.
Ποιοι είναι οι τύποι αντοχής σε εφελκυσμό;
Υπάρχουν τρεις τύποι αντοχής σε εφελκυσμό 1) Ισχύς διαρροής, 2) Απόλυτη αντοχή και 3) Ισχύς θραύσης ή διάσπασης.
● 1) Ισχύς διαρροής: η τάση εφελκυσμού ενός υλικού μπορεί να αντέξει ή να αντισταθεί χωρίς μόνιμη παραμόρφωση.
Όταν ασκούνται δυνάμεις έλξης στο δείγμα, αυτό θα επιμηκυνθεί ή θα τεντωθεί μέχρι το ελαστικό όριο χωρίς παραμόρφωση, σημαίνει ότι η αντοχή διαρροής είναι τάση του υλικού στο σημείο του τέλους του ελαστικού σταδίου και στην αρχή της πλαστικής ιδιότητας, όταν αφαιρείται η τάση εφελκυσμού το υλικό αποκτά ξανά το σχήμα του και μέγεθος χωρίς παραμόρφωση.
● 2) Απόλυτη δύναμη:- η μέγιστη τάση εφελκυσμού που μπορεί να αντέξει ή να αντισταθεί ένα υλικό χωρίς να σπάσει, η τελική αντοχή είναι η μέγιστη τάση στο σημείο του τέλους του πλαστικού σταδίου στην καμπύλη τάσης καταπόνησης πριν από τη θραύση.
Όταν αφαιρείται η τάση εφελκυσμού, το υλικό δεν ανακτά το αρχικό του σχήμα και μέγεθος επειδή εκτείνεται πέρα από το ελαστικό στάδιο μέχρι το τέλος του πλαστικού σταδίου. Υλικό σε πλαστικό στάδιο εμπειρία Μη αναστρέψιμο και σε ελαστικό στάδιο είναι αναστρέψιμο. Λόγω της τελικής καταπόνησης το υλικό θα παραμορφωθεί αλλά δεν θα σπάσει.
● 3) Δύναμη θραύσης ή διάσπασης: η μέγιστη εφελκυστική τάση που ένα υλικό δεν μπορεί να αντέξει ή να αντισταθεί προκαλώντας θραύση. Ορίζεται ως η αντίσταση ενός υλικού στη θραύση υπό τάση εφελκυσμού. Η τάση θραύσης σε εφελκυσμό αναπτύσσεται στο τέλος του πλαστικού σταδίου του υλικού στην καμπύλη τάσης παραμόρφωσης.
Είναι λοιπόν σαφές ότι η τιμή της αντοχής σε θραύση είναι υψηλότερη από την τελική αντοχή και την αντοχή διαρροής με αντίστοιχο τρόπο όπως π. αντοχή σε θραύση > τελική αντοχή > αντοχή διαρροής.
Τι είναι η εφελκυστική τάση;
Η τάση εφελκυσμού είναι το φορτίο που ενεργεί ανά μονάδα επιφάνειας υπό τάση στο οποίο το υλικό έλκεται με ίση και αντίθετη δύναμη κατά μήκος της ανύψωσης, το υλικό είναι ελαστικό και αναπτύσσεται τάση εφελκυσμού που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο Σίγμα (σ).
αυξάνει το μέγεθος του υλικού για να αντέχει ή να αντέχει την τάση εφελκυσμού πριν από την αστοχία της κατασκευής. Το μέγιστο φορτίο στο οποίο σπάει το δοκίμιο λαμβάνεται ως φορτίο εφελκυσμού και η μέγιστη τάση στην οποία το δοκίμιο θραύεται ή αστοχεί είναι γνωστή ως τάση εφελκυσμού.
Η μαθηματική τάση εφελκυσμού ορίζεται ως ο λόγος του μέγιστου φορτίου προς την περιοχή διατομής του δοκιμίου, όπως π.χ.
Καταπόνηση εφελκυσμού = φορτίο/Εμβαδόν
σ = F/A
Όπου σ = εφελκυστική τάση
F = μέγιστο φορτίο που επενεργεί σε ένα δείγμα
A = εμβαδόν διατομής του δείγματος.
Απλά μπορούμε να πούμε ότι η τάση εφελκυσμού είναι ίση με την αντοχή εφελκυσμού του υλικού.
Τι είναι η εφελκυστική παραμόρφωση;
Η τάση εφελκυσμού είναι ο λόγος της αύξησης του μήκους προς το αρχικό μήκος υπό τάση εφελκυσμού. Το υλικό που είναι υπό τάση αυξάνεται σε μέγεθος για να αντέχει με εφελκυσμό πριν από την αστοχία.
Θεωρήστε ότι το δείγμα έχει lo μήκος πριν από τη συμπίεση και το τελικό τους μήκος είναι l μετά τη συμπίεση, επομένως αυξήστε το μήκος (∆ℓ = l – lo) . Η τάση εφελκυσμού είναι η κλασματική αύξηση του μήκους που αντιπροσωπεύεται από formula ε = + (∆ℓ/ℓ0)
Καταπόνηση εφελκυσμού = αύξηση μήκους/αρχικό μήκος
Tensile strain ε = + (∆ℓ/ℓ0))
Όπου ε = εφελκυστική τάση
+ (∆ℓ/ℓ0)) = κλασματική αύξηση μήκους.
Αντοχή σε θλίψη έναντι αντοχής εφελκυσμού
Ας συζητήσουμε τώρα τη διαφορά μεταξύ θλιπτικής αντοχής και εφελκυσμού (αντοχή Αντοχή σε θλίψη έναντι αντοχής εφελκυσμού). Υπάρχουν οι ακόλουθες διαφορές μεταξύ δύο
Η αντοχή σε θλίψη έναντι της αντοχής σε εφελκυσμό είναι η σύγκριση της αντοχής στην οποία η θλιπτική αντοχή είναι η δύναμη ώθησης τείνει να μειώνει το μέγεθος του υλικού μετά τη συμπίεση ενώ η αντοχή εφελκυσμού είναι η δύναμη έλξης τείνει να αυξάνει το μέγεθος του υλικού μετά την τάση.
● 1) θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος είναι υψηλότερη από την αντοχή σε εφελκυσμό, το σκυρόδεμα παρουσιάζει καλή συμπεριφορά στη συμπίεση ενώ κακή συμπεριφορά στην τάση.
Η μέγιστη αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος M20 είναι 20 MPa ενώ η μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό είναι μόνο περίπου 10 έως 12% της θλιπτικής αντοχής.
Υποθέστε ότι η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος είναι 20 MPa, θεωρήστε την αντοχή του σε εφελκυσμό περίπου 10%, τότε το 10% του 20MPa = 2MPa, επομένως η τάση εφελκυσμού του σκυροδέματος είναι 2MPa. Έτσι, η συγκεκριμένη εμπειρία έχει καλή συμπεριφορά στη συμπίεση ενώ κακή συμπεριφορά στην τάση.
● 2) αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα είναι υψηλότερη από τη θλιπτική αντοχή, ο χάλυβας παρουσιάζει καλή συμπεριφορά στην τάση ενώ η κακή συμπεριφορά στη συμπίεση.
Η αντοχή διαρροής και η αντοχή εφελκυσμού του Fe250 είναι 250 MPa και 410 MPa αντίστοιχα, η αντοχή εφελκυσμού είναι 410 MPa ενώ η μέγιστη αντοχή σε θλίψη είναι μόνο περίπου 35 έως 40% της αντοχής σε εφελκυσμό.
Ας υποθέσουμε ότι η αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα Fe250 είναι 410 MPa, θεωρήστε την αντοχή σε θλίψη περίπου 35% έως 40%, στη συνέχεια 30% έως 40% των 410 MPa = 140 MPa έως 160 MPa, επομένως η τάση συμπίεσης του χάλυβα κυμαίνεται μεταξύ 140 MPa έως 160 MPa. Έτσι ο χάλυβας παρουσιάζει καλή συμπεριφορά στην τάση ενώ κακή συμπεριφορά στη συμπίεση.
● 3) σε τάση συμπίεσης υπάρχει κλασματική μείωση του μήκους όπου ως πρόθεση είναι η τάση υπάρχει κλασματική αύξηση στο μήκος, άρα η θλιπτική τάση είναι αρνητική και η εφελκυστική τάση είναι θετική.
Κλασματική μείωση μήκους ε = _ (∆ℓ/ℓ0)
Κλασματική αύξηση μήκους ε = + (∆ℓ/ℓ0)
● 4) θλιπτική αντοχή είναι η δύναμη ώθησης η οποία είναι ίση και η αντίθετη δύναμη εφαρμόζεται κατά μήκος και στις δύο όψεις του μήκους ανύψωσης του υλικού, το συμπίεση και έτσι μειώνει το μήκος του, ενώ η αντοχή εφελκυσμού είναι η δύναμη έλξης που είναι ίση και η αντίθετη δύναμη εφαρμόζεται κατά μήκος και των δύο όψεων κατά μήκος της ανύψωσης υλικού, τεντώνεται και αυξάνει έτσι το μήκος του.
◆Μπορείτε να με ακολουθήσετε Facebook και εγγραφείτε μας Youtube Κανάλι
Θα πρέπει επίσης να επισκεφθείτε: -
1)τι είναι το σκυρόδεμα και τα είδη και οι ιδιότητές του
2) υπολογισμός ποσότητας σκυροδέματος για σκάλα και ο τύπος της
Πιο σημαντικές αναρτήσεις:—
- Πόση μονάδα αδρανών απαιτούνται για ένα σπίτι 1000 τετραγωνικών ποδιών
- Βάρος μονάδας πλάκας ms πάχους 16 mm και τυπικό μέγεθος
- Βάρος ράβδου χάλυβα 12mm ανά πόδι και ανά μέτρο
- Πόσες σακούλες τσιμέντου απαιτούνται για ένα σπίτι 2000 τετραγωνικών ποδιών
- Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πλάκας μονής κατεύθυνσης και πλάκας διπλής κατεύθυνσης