Μηχανικές ιδιότητες των υλικών - Εφελκυσμός και θλίψη

Λάβαμε από το συνάδελφο Μηχανικό του Εργοστασίου Θεσσαλονίκης Μητακάκη Θανάση την ακόλουθη ενδιαφέρουσα παρουσίαση  "Εφελκυσμός και θλίψη" και πιστεύουμε θα σας φανεί χρήσιμη.

στο διπλανό βίντεο μπορείτε να παρακολουθήσετε μια Δοκιμή Εφελκυσμού (tensile test) σε εξειδικευμένο εργαστήριο. Γίνονται δυο δοκιμές. Στην πρώτη το δοκίμιο με διάμετρο 10 χιλιοστά και μήκος 100 χιλιοστά είναι κατασκευασμένο από κοινό ανθρακούχο χάλυβα, ενώ το δεύτερο δοκίμιο έχει ακριβώς τις ίδιες διαστάσεις αλλά είναι κατασκευασμένο από διαφορετικό υλικό (κράμα αλουμινίου).

Στην πρώτη περίπτωση παρατηρούμε ότι λίγο πριν τη θραύση έχουμε δημιουργία λαιμού στο δοκίμιο κάτι που είναι επιθυμητό γιατί μας προειδοποιεί για την επερχόμενη θραύση πριν αυτή συμβεί.

Στη δεύτερη περίπτωση δεν έχουμε δημιουργία λαιμού, αλλά η θραύση έρχεται ξαφνικά χωρίς ορατή προειδοποίηση. Διακρίνουμε τα υλικά σε όλκιμα (ductile) και ψαθυρά (Brittle)

Ακολουθεί ένα βίντεο με δοκιμή θλίψης τσιμεντένιων δοκιμίων.

Γενικά η αντοχή του τσιμέντου σε θλίψη είναι μεγάλη, ενώ δεν φημίζεται για την αντοχή του σε εφελκυσμό.Αντίθετα ο χάλυβας εμφανίζει εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό αλλά όχι καλή συμπεριφορά σε θλίψη. Ο συνδυασμός των δυο αυτών υλικών στο οπλισμένο σκυρόδεμα μας δίνει τη δυνατότητα να εκμεταλλευτούμε στο έπακρο τις δυνατότητες του κάθε υλικού.

Έτσι σε ένα πρόβολο (μπαλκόνι) που τα φορτία τείνουν να το κάμψουν (κύρτωση),ο οπλισμός μπαίνει πάνω. Έτσι η πάνω επιφάνεια ενός μπαλκονιού τείνει να επιμηκυνθεί λόγω των φορτίων ενώ η κάτω συμπιέζεται θλίβεται. Για το λόγο αυτό στους προβόλους ο οπλισμός (τα σίδερα) μπαίνουν πάνω για να παραλάβουν τα εφελκυστικά φορτία (επιμήκυνση) ενώ στη βάση χρειαζόμαστε τσιμέντο για να παραλάβει τη συμπίεση (θλίψη).

Αντίθετα σε μια πλάκα που στηρίζεται περιμετρικά από δοκούς τα φορτία τείνουν να την κάνουν κοίλη οπότε εδώ έχουμε επιμήκυνση της βάσης της και συμπίεση της επιφάνειας. Για το λόγο αυτό στο "σιδέρωμα" της πλάκας τα σίδερα (ο οπλισμός) μπαίνουν στη βάση της για να παραλάβουν τα εφελκυστικά φορτία που τείνουν να την επιμηκύνουν ενώ στην επιφάνειά της χρειαζόμαστε τσιμέντο για να παραλάβει τη θλίψη.





Πηγές:
- Μητακάκης Αθανάσιος, Παρουσίαση "εφελκυσμός και θλίψη", Διεύθυνση Οργάνωσης και Προγραμματισμού Συντήρησης Τροχαίου Υλικού  (ΔΟΠΣΤΥ), Εργοστάσιο Θεσσαλονίκης, Μάιος 2015.

- Tensile test, MaterialScience2000:
https://www.youtube.com/watch?v=D8U4G5kcpcM

- Compressive strength testing of concrete blocks or bricks in Universal Testing Machine UTM]
https://www.youtube.com/watch?v=yZc86i55rDQ

- Εφελκυσμός, ελληνική wikipedia:
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%95%CF%86%CE%B5%CE%BB%CE%BA%CF%85%CF%83%CE%BC%CF%8C%CF%82

-  Θλίψη (μηχανική), ελληνική wikipedia:
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%98%CE%BB%CE%AF%CF%88%CE%B7_(%CE%BC%CE%B7%CF%87%CE%B1%CE%BD%CE%B9%CE%BA%CE%AE)

- Tensile testing, wikipedia:
https://en.wikipedia.org/wiki/Tensile_testing

- Compressive strength, wikipedia:
https://en.wikipedia.org/wiki/Compressive_strength