Material som används för konstruktionsändamål klassificeras vanligen efter deras motståndskraft mot grundläggande påfrestningar som kompression, dragning och skjuvning.
Kompression är en kraft som pressar partiklarna i ett material närmare varandra. När till exempel en pelare bär upp en last är den under kompression och dess höjd förkortas, även om det ofta är omärkligt. Motsatsen är dragkraft som tenderar att förlänga ett material.
Alla material kan till en viss grad motstå tryckkrafter innan de går sönder och det är vid denna punkt som tryckhållfastheten mäts. Därför anges vanligtvis ett materials tryckhållfasthet som den maximala kompression som materialet kan tåla innan det går sönder.
Material som kan motstå höga, applicerade tryckkrafter innan de går sönder sägs ha hög tryckhållfasthet.
Vissa material är bättre än andra på att motstå kompression innan det går sönder. Stål kan motstå relativt höga tryckkrafter. Andra material, till exempel betong och keramik, uppvisar vanligtvis mycket högre tryckhållfasthet än draghållfasthet. Beroende på materialet kan brottet bestå av brott vid tryckhållfasthetsgränsen eller irreversibel deformation.
Mätning av tryckhållfasthet
Det är möjligt att exakt mäta materialens tryckhållfasthet genom att utföra ett tryckprov under noggrant kontrollerade förhållanden med hjälp av en universell testmaskin. Denna kan vanligtvis ha en provningskapacitet på upp till 53 meganewton (MN), vilket motsvarar en kraft på 5 404 ton.
I byggnadskonstruktioner utförs provning av betongens tryckhållfasthet vanligen i olika skeden efter det att den har gjutits för att ge tillräcklig tid för hållfasthetsutveckling (t.ex. efter 28 dagar). Vanligtvis används en kub (eller cylinder) av betong som provkropp och man ser till att över- och underytorna är plana och parallella och att båda ytorna har ett perfekt tvärsnitt, dvs. i rät vinkel mot kubens vertikala axel.
En tryckkraft appliceras gradvis på provkroppen av provningsmekanismen. För att mäta tryckhållfastheten med denna metod krävs:
- Tvärsnittsarean av en av kubens ytor, över- eller undersida (de ska vara identiska), och
- Den tryckkraft som tillämpas vid brottstillfället (definierat som permanent deformation – dvs. en oförmåga att återta sin tidigare form när tryckkraften avlägsnas).
När dessa mätningar finns tillgängliga kan tryckhållfastheten (C eller σc) beräknas som:
C = F/A
varvid F är den maximala kraft (belastning) som appliceras vid brottstillfället och A är provets tvärsnittsarea innan kraften applicerades. Den kan uttryckas i N/m² eller Pascals (där 1 Pascal (Pa) = 1 N/m²).
Det är ibland svårt att mäta tryckhållfastheten hos duktila metaller, t.ex. mjukt stål, som har hög tryckhållfasthet. Detta beror på brottsättet för sådana material. Typiskt sett, under en tryckbelastning, deformeras mjukt stål elastiskt upp till en punkt; detta följs av plastisk deformation och i slutändan kan provet plattas till utan betydande tecken på brott. Det kan därför vara svårt att mäta den exakta punkten för tryckbrottet. Därför är det vanligare att ange draghållfastheten för mjukt stål som är lättare att få fram; eftersom draghållfastheten alltid är lägre än tryckhållfastheten kan den användas som grund för beräkningar.
Relaterade artiklar på Designing Buildings Wiki
- Arch.
- Barrel vault.
- Compressive strength of timber lattice columns for low-rise construction.
- Concrete.
- Kupol.
- Strukturelement i byggnader
- Ingenjör.
- Flygande stöttor.
- Massbetong.
- Stål.
- Konstruktionsingenjör.
- Konstruktionsprinciper.
- Underbyggnad.
- Överbyggnad.
- Torn.
- Spänning.
- Konstruktionstyper.
- Voussoir.