Il test di compressione è un esperimento effettuato comprimendo progressivamente un campione di materiale, ad esempio cemento, legno o pietra, noto come provetta e osservando la deformazione prodotta dalla sollecitazione o carico di compressione applicato.
Una sollecitazione di compressione è prodotta da due forze applicate alle estremità di un corpo per ridurne la lunghezza durante la compressione..
Allo stesso tempo, la sua area della sezione trasversale si allarga, come si può vedere nella figura 1. Man mano che vengono applicate sollecitazioni sempre maggiori, le proprietà meccaniche del materiale diventano evidenti..
Indice articolo
Per applicare la sollecitazione di compressione, il campione, preferibilmente a forma di cilindro di sezione circolare, viene posto in una macchina, nota come macchina di prova universale, che comprime progressivamente il provino con incrementi di pressione stabiliti in precedenza.
I punti della curva di sollecitazione (in newton / mDue) rispetto alla deformazione ε vengono rappresentati graficamente mentre vengono generati. La tensione è il rapporto tra la forza applicata e l'area della sezione trasversale, mentre la deformazione è il quoziente tra l'accorciamento ΔL e la lunghezza originale del provino Lo:
ε = ΔL / Lo
Dall'analisi del grafico si deducono le proprietà meccaniche del materiale in compressione.
Man mano che l'esperimento procede, il campione si accorcia e si allarga, come si vede nella Figura 1, oppure si attorciglia o si piega, a seconda della lunghezza iniziale del campione. L'esperimento termina quando si verifica un guasto o una frattura nel campione.
Dalla prova di compressione si ottengono le proprietà meccaniche del materiale prima della compressione, ad esempio il modulo di elasticità e il resistenza alla compressione, molto importante nei materiali utilizzati nella costruzione.
Se il materiale da testare è fragile, alla fine si romperà, quindi la forza massima è facilmente reperibile. In questo caso vengono annotati il carico critico, il tipo di cedimento presentato dal materiale e la forma della frattura..
Ma se il materiale non è fragile ma duttile, questa resistenza ultima non si manifesterà facilmente, quindi la prova non si prolunga indefinitamente, poiché all'aumentare della sollecitazione, lo stato di sollecitazione interna del provino si arresta in modo uniforme. A quel punto si perde la validità del test.
Affinché i risultati siano affidabili, è necessario che le fibre interne del materiale rimangano parallele, ma l'attrito interno fa sì che le fibre si pieghino e la tensione sia omogenea.
La prima cosa da fare è considerare la dimensione iniziale del provino prima di iniziare il test. Le provette più corte, chiamate campione di compressione, tendono ad assumere la forma di un barile, mentre le provette più lunghe, chiamate campioni di colonna, si gonfiano.
C'è un criterio noto come motivo di snellezza, che è il quoziente tra la lunghezza iniziale Lo e il raggio di rotazione Rg:
r = Lo / Rg
Girare Rg = √ (I / A) Dove I è il momento di inerzia e A è l'area della sezione trasversale.
Se il rapporto di snellezza è inferiore a 40, funziona come un provino di compressione e se è maggiore di 60 funziona come una colonna. Tra 40 e 60 il provino avrebbe un comportamento intermedio che è preferibile evitare, lavorando con rapporti inferiori a 40 o superiori a 60.
La prova di compressione è analoga alla prova di trazione o trazione, solo che invece di allungare il provino fino alla rottura, questa volta viene testata la resistenza alla compressione..
Il comportamento del materiale tende a differire in compressione e tensione, e un'altra differenza importante è che le forze nel test di compressione sono maggiori rispetto al test di trazione..
In una prova di compressione, ad esempio di un campione di alluminio, la curva sforzo-deformazione è crescente, mentre nella prova di trazione sale e poi scende. Ogni materiale ha una propria curva di comportamento.
In compressione la sollecitazione è considerata per convenzione negativa, così come la deformazione prodotta, che è la differenza tra la lunghezza finale e quella iniziale. Per questo motivo, una curva sforzo-deformazione sarebbe nel terzo quadrante del piano, tuttavia il grafico viene portato al primo quadrante senza problemi.
In generale, ci sono due zone ben differenziate: la zona di deformazione elastica e la zona di deformazione plastica..
È la regione lineare della figura, in cui lo stress e la deformazione sono proporzionali, essendo la costante di proporzionalità modulo di elasticità del materiale, indicato come Y:
σ = Y. ε
Poiché ε è la deformazione ΔL / Lo, non ha dimensioni e le unità di Y sono le stesse dello sforzo.
Quando il materiale lavora in questa zona, se il carico viene rimosso, le dimensioni del provino tornano a quelle originali.
Comprende la parte non lineare della curva di figura 5, sebbene il carico venga rimosso, il provino non recupera le sue dimensioni originarie, venendo deformato in modo permanente. Due importanti regioni si distinguono nel comportamento plastico del materiale:
-Dare la precedenza: la deformazione aumenta senza aumentare il carico applicato.
-Deformazione: se il carico continua ad aumentare, alla fine il provino si rompe.
La figura mostra la risposta del calcestruzzo in una prova di compressione (terzo quadrante) e in una prova di trazione (primo quadrante). È un materiale con una risposta alla compressione diversa da quella della tensione..
Il range di risposta elastica lineare del calcestruzzo alla compressione è maggiore che alla trazione, e dall'estensione della curva si vede che il calcestruzzo è molto più resistente alla compressione. Il valore di rottura del calcestruzzo prima della compressione è 20 × 106 N / mDue.
Per questo motivo, il calcestruzzo è adatto per la costruzione di pilastri verticali che devono resistere alla compressione, ma non per travi. Il calcestruzzo può essere rinforzato con tondini di acciaio o reti metalliche tenute sotto tensione mentre il calcestruzzo si asciuga.
È un altro materiale con un buon comportamento a compressione (curva AC nel terzo quadrante), ma fragile quando sottoposto a trazione (curva AB nel primo quadrante)..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.