La resistenza alla compressione è un modo efficace per misurare quanto carico può sopportare una superficie o un materiale. Il test per questo tipo di forza viene eseguito esercitando una forza verso il basso sulla parte superiore dell'oggetto, accoppiata con una forza uguale e contraria esercitata verso l'alto sul fondo. In altre parole, lo si schiaccia e quindi si utilizza una semplice formula matematica per determinare il carico di compressione necessario prima che il materiale si rompesse.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La formula dello sforzo di compressione è:
CS = F ÷ A, dove CS è la resistenza alla compressione, F è la forza o il carico al punto di rottura e UN è la superficie iniziale della sezione trasversale.
Considerazioni per il test del carico di compressione
Un test di resistenza alla compressione richiede misurazioni precise, quindi il processo di "schiacciamento" di un test di stress a compressione deve essere eseguito in condizioni attentamente controllate, comprese le forze uguali e opposte applicate per comprimere il materiale sia dall'alto che dall'alto parte inferiore.
Per questo motivo, e poiché il test viene eseguito fino al punto di rottura o deformazione permanente, non proveresti una struttura reale in situ; invece, proveresti un campione cubico o cilindrico. La forma a cubo o cilindro assicura che avrai superfici piatte e parallele nella parte superiore e inferiore del tuo campione, ed entrambe le facce dovrebbero essere in sezione trasversale, cioè prese ad angolo retto rispetto all'asse verticale del campione.
Punti dati nella formula della sollecitazione di compressione
Una volta che hai impostato il tuo campione nell'apparato appropriato per il tuo processo di "schiacciamento" scientifico, dovrai prendere nota di due punti dati. Il primo è l'area della sezione trasversale del campione che stai attraversando o, per dirla in altro modo, l'area della superficie di una sola delle sue facce.
L'altro punto dati che dovrai misurare è la forza applicata al tuo campione nel momento in cui si guasta. Applicherai la forza lentamente fino al cedimento, che di solito è definito come una deformazione permanente. In altre parole, una deformazione che non tornerà alla sua forma originale una volta rimossa la forza di compressione. Spesso la "deformazione permanente" avviene quando l'oggetto si rompe.
Suggerimenti
Se utilizzi le unità consuete degli Stati Uniti, misura la forza in libbre e l'area in pollici quadrati in modo che il risultato sia nell'unità standard psi o libbre per pollice quadrato.
Calcolo della resistenza alla compressione
Una volta che hai questi punti di dati, che tu li abbia misurati tu stesso in laboratorio o li abbia ricevuti in un problema di parole, puoi calcolare la resistenza alla compressione del tuo oggetto. La formula è:
CS = F ÷ A, dove CS è la resistenza alla compressione, F è la forza o il carico al punto di rottura e UN è la superficie iniziale della sezione trasversale.
Esempio: Ti è stato chiesto di calcolare la resistenza alla compressione di un cilindro di cemento. Le facce della sezione trasversale del cilindro misurano ciascuna 6 pollici di diametro e il cilindro ha ceduto a 71.000 libbre di forza. Qual è la resistenza alla compressione di quel campione di calcestruzzo?
Puoi andare avanti e sostituire la misura della forza, 71.000 libbre, nella tua equazione per F. Ma non essere frettoloso e collega 6 pollici per la superficie della sezione trasversale, UN. Ti è stato dato il diametro della faccia del cilindro, ma quello che ti serve è la superficie di quella faccia.
Per calcolare l'area della superficie, ricorda che l'area di un cerchio è πr2, dove r è il raggio del cerchio, che è uguale a 1/2 del diametro del cerchio. Quindi con un diametro di 6 pollici, il raggio del tuo cerchio è 3 pollici e la sua area è π(3)2 = 28,26 pollici2.
Ora che hai queste informazioni, la tua equazione si legge come segue:
CS = 71.000 libbre ÷ 28,26 pollici2 = 2,512 psi
Quindi la resistenza alla compressione del tuo campione è 2.512 psi. Per inciso, questo si adatta alla resistenza alla compressione standard di 2.500 psi del calcestruzzo per applicazioni residenziali; il calcestruzzo per strutture commerciali può avere una resistenza alla compressione di 4.000 psi o più.