I materiali usati per scopi strutturali sono di solito classificati in base alla loro resistenza alle sollecitazioni di base come compressione, tensione e taglio.

La compressione è una forza che spinge le particelle di un materiale più vicine tra loro. Per esempio, quando una colonna sostiene un carico, è sotto compressione e la sua altezza si accorcia, anche se spesso impercettibilmente. L’opposto è la forza di trazione che tende ad allungare un materiale.

Tutti i materiali possono, fino a un certo punto, sopportare forze di compressione prima di cedere ed è a questo punto che si misura la resistenza alla compressione. Pertanto, la resistenza alla compressione di un materiale è di solito indicata come la compressione massima che il materiale può sopportare prima del cedimento.

I materiali che possono resistere ad alte forze di compressione applicate prima del cedimento sono detti avere un’alta resistenza alla compressione.

Alcuni materiali sono migliori di altri nel sopportare la compressione prima del cedimento. L’acciaio può sopportare forze di compressione relativamente alte. Altri materiali, come il calcestruzzo e la ceramica, mostrano tipicamente resistenze alla compressione molto più alte di quelle alla trazione. A seconda del materiale, il cedimento può comprendere la frattura al limite della resistenza alla compressione o la deformazione irreversibile.

Misurare la resistenza alla compressione

È possibile misurare con precisione la resistenza alla compressione dei materiali conducendo una prova di compressione in condizioni attentamente controllate utilizzando una macchina di prova universale. Questa può tipicamente avere capacità di prova fino a 53 mega Newton (MN) che è uguale a una forza di 5.404 tonnellate.

Nella costruzione di edifici, la prova di resistenza alla compressione del calcestruzzo è di solito intrapresa in diverse fasi dopo che è stato versato al fine di consentire un tempo sufficiente per lo sviluppo della resistenza (ad esempio dopo 28 giorni). Tipicamente, un cubo (o cilindro) di calcestruzzo viene usato come provino, assicurandosi che le superfici superiore e inferiore siano piane e parallele, e che entrambe le facce siano una sezione trasversale perfetta, cioè, ad angolo retto rispetto all’asse verticale del cubo.

Una forza di compressione viene applicata al provino gradualmente dal meccanismo di prova. La misurazione della resistenza alla compressione con questo metodo richiede:

• L’area della sezione trasversale di una delle facce del cubo, superiore o inferiore (dovrebbero essere identiche), e
• La forza di compressione applicata al momento della rottura (definita come deformazione permanente – cioè l’incapacità di assumere la sua forma precedente una volta che la forza di compressione viene rimossa).

Una volta che queste misure sono disponibili, la resistenza alla compressione (C o σc) può essere calcolata come:

C = F/A

dove F è la forza massima (carico) applicata al punto di rottura e A è l’area della sezione trasversale del provino prima che la forza fosse applicata. Può essere espressa in termini di N/m² o Pascal (dove 1 Pascal (Pa) = 1 N/m²).

A volte è difficile misurare la resistenza alla compressione dei metalli duttili, come l’acciaio dolce, che hanno un’alta resistenza alla compressione. Ciò è dovuto alla modalità di rottura di tali materiali. Tipicamente, sotto un carico di compressione, l’acciaio dolce si deforma elasticamente fino a un punto; questo è seguito da una deformazione plastica e alla fine il provino può essere appiattito senza evidenza significativa di frattura. Può quindi essere difficile misurare il punto preciso della rottura in compressione. Per questo motivo, è più comune citare la resistenza alla trazione dell’acciaio dolce che è più facile da ottenere; poiché la sua resistenza alla trazione è sempre inferiore alla sua resistenza alla compressione, può essere usata come base per i calcoli.

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