A resistência à compressão é uma forma eficaz de medir quanta carga uma superfície ou material pode suportar. O teste para esse tipo de força é realizado exercendo força para baixo no topo do objeto, emparelhada com uma força igual e oposta exercida para cima na parte inferior. Em outras palavras, você o esmaga - e então usa uma fórmula matemática simples para determinar a carga de compressão necessária antes do material falhar.
TL; DR (muito longo; Não li)
A fórmula de tensão compressiva é:
CS = F ÷ A, onde CS é a resistência à compressão, F é a força ou carga no ponto de falha e UMA é a área de superfície da seção transversal inicial.
Considerações para testar carga compressiva
Um teste de resistência à compressão requer medições precisas, então o processo de "esmagamento" de um teste de estresse compressivo deve ser feito sob condições cuidadosamente controladas, incluindo as forças iguais e opostas aplicadas para comprimir o material do topo e inferior.
Por causa disso, e porque o teste é executado até o ponto de falha ou deformação permanente, você não testaria uma estrutura real in situ; em vez disso, você testaria uma amostra cúbica ou cilíndrica. A forma de cubo ou cilindro garante que você terá superfícies planas e paralelas na parte superior e inferior de seu espécime, e ambas as faces devem ser transversais - isto é, tomadas em ângulos retos com o eixo vertical do espécime.
Pontos de dados na fórmula de estresse compressivo
Depois de ter seu espécime configurado no aparato apropriado para seu processo de "esmagamento" científico, você precisará anotar dois pontos de dados. A primeira é a área da seção transversal do espécime que você está cruzando ou, dito de outra forma, a área da superfície de apenas uma de suas faces.
O outro ponto de dados que você terá que medir é a força aplicada ao seu espécime no momento em que ele falha. Você aplicará a força lentamente até a falha, que geralmente é definida como uma deformação permanente. Em outras palavras, uma deformação que não retornará à sua forma original depois que a força de compressão for removida. Freqüentemente, a "deformação permanente" ocorre quando o objeto se quebra.
Pontas
Se você usar as unidades usuais dos EUA, meça a força em libras e a área em polegadas quadradas de modo que seu resultado esteja na unidade padrão psi ou libras por polegada quadrada.
Calculando a resistência à compressão
Depois de ter esses pontos de dados - se você os mediu no laboratório ou os recebeu em um problema de palavra - você pode calcular a resistência à compressão de seu objeto. A fórmula é:
CS = F ÷ A, onde CS é a resistência à compressão, F é a força ou carga no ponto de falha e UMA é a área de superfície da seção transversal inicial.
Exemplo: Você foi solicitado a calcular a resistência à compressão de um cilindro de concreto. Cada uma das faces da seção transversal do cilindro mede 6 polegadas de diâmetro, e o cilindro falhou com 71.000 libras de força. Qual é a resistência à compressão dessa amostra de concreto?
Você pode ir em frente e substituir a medição de força, 71.000 libras, em sua equação por F. Mas não se precipite e conecte 15 centímetros para a área da superfície da seção transversal, UMA. Você recebeu o diâmetro da face do cilindro, mas o que você precisa é a área da superfície dessa face.
Para calcular a área da superfície, lembre-se que a área de um círculo é πr2, Onde r é o raio do círculo, que é igual a 1/2 do diâmetro do círculo. Portanto, com um diâmetro de 6 polegadas, o raio do seu círculo é de 3 polegadas e sua área é π (3)2 = 28,26 pol2.
Agora que você tem essas informações, sua equação é a seguinte:
CS = 71.000 libras ÷ 28,26 pol2 = 2.512 psi
Portanto, a resistência à compressão de sua amostra é 2.512 psi. Incidentalmente, isso combina com a resistência à compressão padrão de 2.500 psi de concreto para aplicações residenciais; o concreto para estruturas comerciais pode ter uma resistência à compressão de 4.000 psi ou mais.