חוזק לחיצה מול חוזק מתיחה | מתח ומתח

חוזק לחיצה לעומת חוזק מתיחה, שלום חבר'ה במאמר זה אנחנו יודעים מה זה חוזק לחיצה ומתיחה?, מהו מתח ומתח לחיצה. וגם לדעת על ההבדל בין חוזק לחיצה לחוזק מתיחה והקשר ביניהם.





אתה יודע שמאפיינים של חוזק לחיצה וחוזק מתיחה של חומר נדרשות לצורך חיזוי של מדידת חוזק שונות של עמודים, קורות, לוחות וסיבים.

כל מבנה הבטון מחולק לשלוש קטגוריות על בסיס דחיסה ומתח 1) איבר לחיצה, 2) איבר מתיחה ו-3) איבר כפוף.



  חוזק לחיצה מול חוזק מתיחה | מתח ומתח
חוזק לחיצה מול חוזק מתיחה | מתח ומתח

קורות ולוח מתנסים בשניהם דחיסה ומתח , בגלל זה הם נקראים בתור כיפוף . הם חווים דחיסה בחלק העליון של הציר הנייטרלי שמתנגדים ע'י מתן בטון וחיזוק וחווים מתח בחלק התחתון של הציר הנייטרלי שהוא התנגדות ע'י מתן חיזוק ראשי, זו הסיבה שהקורה ומתנסה הן בדחיסה והן במתח והכשל שלהן הוא בכיפוף.

עמודה היא איבר דחיסה שבו כל העומס של הלוח והקורה עוברים בצורה אופקית לעמוד הפועל אנכית כלפי מטה, דוחס את ממד העמוד לאורך, כך שהעמוד חווה עומס לחיצה הפועל כלפי מטה עקב עומס הלוח והקורה ומבנה אחר. וגם עמוד עקב כוח פנימי חווה כוח לחיצה בכיוון כלפי מעלה אשר נוטה להתנגד לעומס הפועל כלפי מטה, כך שהעמוד יחווה גם כוחות מנוגדים ושווים של עומס לחיצה, זו הסיבה שהעמוד הוא איבר לחיצה והכשל שלהם הוא על ידי קְרִיסָה .



חוזק לחיצה היא יכולתו של חומר העומד בפני עומס דחיסה או בפניו הפועלים על פניו לאורך העולה (שטח חתך) על ידי הקטנת גודלו לפני כשל. זוהי התנגדות של חומר נגד כוח דחיפה בכיוון שווה והפוך.

חוזק מתיחה הוא יכולת של חומר להתנגד או לעמוד בפני עומס מתיחה הפועל על שני הפנים לאורך העלייה על ידי מתיחה או התארכות לפני כשל או סדק. זוהי התנגדות של חומר נגד שימוש בכוח משיכה בכיוון שווה והפוך.



במאמר זה נדון בהבדל בין חוזק לחיצה לחוזק מתיחה (חוזק לחיצה מול חוזק מתיחה) . לפני כן, הבה נדון בתכונות האלסטיות והפלסטיות של החומר המסייעות בהבנת חוזק לחיצה ומתיחה.

תכונות אלסטיות של חומר כמו בטון ופלדה, כאשר כוחות מתיחה הפועלים על שני פני הבטון או הפלדה, מותחים אותו ומפתחים מתח, אם החומר יחזור לגודל צורתו המקורית ללא עיוות לאחר הסרת הלחץ ידוע כתכונות אלסטיות של החומר.

תכונות פלסטיק של חומר כמו בטון ופלדה, כאשר כוחות מתיחה הפועלים על שני פני הבטון או הפלדה, מותחים אותו ומפתחים מתח, אם החומר לא ישוב לצורתו וגודלו המקוריים לאחר הסרת הלחץ, החומר יתעוות ידוע כתכונות פלסטיות של החומר.



מהו חוזק לחיצה? Stess & Strain

חוזק לחיצה הוא היכולת של חומר או מבנה להתנגד או לעמוד בעומס דחיסה. חוזק הלחיצה נקבע על ידי יכולתו של חומר הבטון להתנגד לכשל בצורת סדקים וסדקים. העומס המרבי שבו הדגימה נשברת נלקח כעומס דחיסה.

  מהו חוזק לחיצה? Stess & Strain
מהו חוזק לחיצה? Stess & Strain

חוזק לחיצה מוגדר כהתנגדות של חומר תחת דחיסה לפני כשל או סדק, ניתן לבטא אותה במונחים של עומס ליחידת שטח ולמדוד ב-MPa. למשל חוזק לחיצה של בטון M20 הוא 20MPa .

בבדיקת חוזק לחיצה של בטון, פלדה וחומרי בנייה אחרים מצוין כוח הדחיפה המופעל על שני הצדדים של דגימת החומר והדחיסה המקסימלית שהדגימה נושאת ללא תקלה.



כוח דחיסה הפועל על דגימת בדיקת בטון עוזר לנו להתמקד בעיקר בחוזק הלחיצה של בטון מכיוון שהוא עוזר לנו לכמת את יכולתו של בטון לעמוד בפני מתחי לחיצה בין מבנים, כאשר מתחים אחרים כגון מתח צירי ומתיחה מטופלים על ידי חיזוק ואמצעים נוספים.

כפי שאנו יודעים חוזק הלחיצה נמדד על ידי מכונת בדיקת חוזק דחיסה (CTM) או מכונת בדיקה אוניברסלית (UTM)



מבחינה מתמטית , חוזק לחיצה מוגדר כיחס בין עומס הלחיצה המופעל על ידי מכונת UTM לשטח החתך של החומר.

חוזק לחיצה מיוצג על ידי F ששווה ל F = P/A , כאשר F = חוזק לחיצה, P= עומס כולל המופעל על ידי מכונת CTM ו-A = שטח פנים של חתך רוחב.



בדרך כלל חוזק לחיצה במערכת האנגלית של יחידה הנמדדת בכוח פאונד לאינץ' רבוע המיוצגת כ-psi, ו-MPa או N/mm2 ביחידת SI המשמשת בהודו ובמדינות אחרות.

מהו מתח לחיצה?

לחץ לחיצה הוא עומס הפועל ליחידת שטח תחת דחיסה בו החומר נדחף בכוח שווה והפוך לאורך העלייה, החומר נדחס ומפתח מתח לחיצה שמיוצג על ידי סמל סיגמה (σ).

חומר להקטין את גודלו להתנגד או לעמוד בלחץ דחיסה לפני כשל במבנה. העומס המרבי שבו הדגימה נשברת נלקח כעומס דחיסה והמתח המרבי שבו הדגימה נשברת או כשל ידוע כלחץ דחיסה.

מבחינה מתמטית מתח לחיצה מוגדר כיחס בין העומס המרבי לשטח החתך של הדגימה, כגון

לחץ לחיצה = עומס/שטח
σ = F / A
כאשר σ = מתח לחיצה
F = עומס מרבי הפועל על דגימה
A = שטח חתך של הדגימה.

פשוט אנו יכולים לומר שמתח הלחיצה שווה לחוזק הלחיצה של החומר.

מהו מתח דחיסה?

מתח דחיסה הוא היחס בין ירידה באורך לאורך המקורי בלחץ דחיסה. החומר שנמצא תחת דחיסה מצטמצם בגודלו כדי לעמוד בעומס דחיסה לפני כשל . (ε = ∆ℓ / ℓ0)

קחו בחשבון שיש דגימה זה אורך לפני דחיסה והאורך הסופי שלהם הוא ל לאחר דחיסה, אז ירידה באורך (∆ℓ = l – הנה ). מתח דחיסה הוא ירידה חלקית באורך המיוצגת על ידי נוסחה ε = _ (∆ℓ / ℓ0)

מתח לחיצה = ירידה באורך/אורך מקורי

מתח לחיצה ε = _ (∆ℓ / ℓ0))

כאשר ε = מתח לחיצה
_ (∆ℓ/ℓ0)) = תואר שבריר באורך.

מהו מודול אלסטי?

מודול אלסטי מודד את קשיחות החומר כאשר מתח מופעל והניסיון הוא מתח, החומר בטון ופלדה בעלי תכונות אלסטיות.

מודול אלסטי מתמטי הוא היחס בין מתח למתח, הוא מיוצג על ידי E = σ/ε.

מודול אלסטי = מתח/מתח
E = σ/ε או F/A ÷ (∆ℓ/ℓ0))
E = (F × ℓ0) / (A × ∆ℓ)

כאשר, E = מודול אלסטי
F / A = σ = מתח
(∆ℓ / ℓ0 = ε = מתח.

מהו חוזק מתיחה? מתח ומתח

חוזק מתיחה הוא עמידות של חומר תחת מתח. כאשר שני כוחות משיכה שווים ומנוגדים מופעלים על הדגימה, מתח מתפתח הידוע כמתח מתח הגורם למתיחה או התארכות בדגימה, כך שכוח המתיחה הוא החוזק המרבי של החומר להתנגד או לעמוד בפני מתח לפני כשל.

  מהו חוזק מתיחה? מתח ומתח
מהו חוזק מתיחה? מתח ומתח

ה עומס מירבי שבו הדגימה נשברת נלקחת כעומס מתיחה והמתח המרבי שבו נשבר הדגימה נלקח כמתח מתיחה. החומר שנמצא במתח מוגדל בגודל מתיחה או מתארך. במילים כלליות חוזק מתיחה מוגדר כהתנגדות של חומר בפני שבירה במתח מתח.

חוזק מתיחה הוא עומס מירבי שחומר יכול לתמוך ללא שבר בעת מתיחה. חוזק מתיחה מיוצג מתמטית ככוח ליחידת שטח

חוזק מתיחה = עומס/שטח

F = P/A
כאשר F = חוזק מתיחה
P = עומס מתיחה מרבי הפועל על הדגימה
A = שטח חתך של הדגימה

חוזק מתיחה נמדד ב psi בשיטת המדידה האנגלית נהוג לבטא ביחידות של פאונד לאינץ 'מרובע , לעתים קרובות מקוצר ל psi ו MPa ב כן בשימוש בהודו ובמדינות אחרות, 1MPa שווה ל-N/mm2.

מדגיש פחות מחוזק המתיחה מוסרים, חומר חוזר באופן מלא או חלקי לצורתו ולגודלו המקוריים. עם זאת, כאשר המתח מגיע לערך חוזק המתיחה, חומר, אם רקיע, שכבר החל לזרום במהירות פלסטית יוצר אזור מכווץ הנקרא צוואר, שם הוא נשבר.

מהם סוגי חוזק מתיחה?

ישנם שלושה סוגים של חוזק מתיחה 1) חוזק תנובה, 2) חוזק אולטימטיבי ו-3) חוזק שבירה או פיצול.

● 1) חוזק תפוקה: מתח המתיחה של חומר יכול לעמוד או להתנגד ללא עיוות קבוע.

כאשר מופעלים כוחות משיכה על הדגימה, הוא יתארך או יימתח עד לגבול האלסטי ללא עיוות, זה אומר שחוזק התפוקה הוא הלחץ של החומר בנקודת סוף השלב האלסטי ותחילת התכונה הפלסטית, כאשר מתח מתיחה מוסר החומר יחזור לצורתו וגודל ללא דפורמציה.

● 2) חוזק אולטימטיבי:- מתח המתיחה המקסימלי שחומר יכול לעמוד בו או לעמוד בפניו מבלי להישבר, החוזק האולטימטיבי הוא המתח המרבי בנקודת סוף שלב הפלסטי בעקומת מתח המתח לפני השבירה.

כאשר מתח מתיחה מוסר החומר לא ישחזר את צורתו וגודלו המקוריים מכיוון שמתיחה מעבר לשלב האלסטי עד סוף שלב הפלסטי. חומר בשלב פלסטיק ניסיון בלתי הפיך ובשלב אלסטי הוא הפיך. עקב הלחץ האולטימטיבי החומר יתעוות אך לא ישבר.

● 3) חוזק שבירה או פיצול: מתח המתיחה המרבי שחומר אינו מסוגל לעמוד בו או להתנגד גורם לשבירה. זה מוגדר כעמידות של חומר בפני שבירה תחת מתח מתיחה. מתח שבירה מפותח בסוף השלב הפלסטי של החומר בעקומת מתח המתח.

אז ברור שהערך של חוזק מתיחה שבירה גבוה מהחוזק הסופי וחוזק התנובה בהתאמה כגון חוזק מתיחה שבירה > חוזק אולטימטיבי > חוזק תפוקה.

מהו מתח מתיחה?

מתח מתיחה הוא עומס הפועל ליחידת שטח תחת מתח בו החומר נמשך בכוח שווה ומנוגד לאורך העלייה, החומר הוא מתיחה ומפתח מתח מתיחה שהוא המיוצג בסמל סיגמא (σ).

  מהו מתח מתיחה?
מהו מתח מתיחה?

עלייה בגודל החומר כדי להתנגד או לעמוד במתח מתיחה לפני כשל במבנה. העומס המרבי שבו הדגימה נשברת נלקח כעומס מתיחה והמתח המרבי שבו הדגימה נשברת או כשל ידוע כמתח מתיחה.

מתח מתיחה מוגדר כיחס בין העומס המרבי לשטח החתך של הדגימה, כגון

מתח מתיחה = עומס/שטח
σ = F / A
כאשר σ = מתח מתיחה
F = עומס מרבי הפועל על דגימה
A = שטח חתך של הדגימה.

פשוט אנו יכולים לומר שמתח מתיחה שווה לחוזק המתיחה של החומר.

מהו מתח מתיחה?

מתח מתיחה הוא היחס בין עלייה באורך לאורך המקורי תחת מתח מתח. החומר שנמצא במתח גדל בגודלו כדי לעמוד בעומס מתיחה לפני כשל.

קחו בחשבון שלדגימה יש אורך נמוך לפני הדחיסה והאורך הסופי שלהן הוא l לאחר הדחיסה, אז גדל באורך (∆ℓ = l – lo) . מתיחה היא עלייה חלקית באורך המיוצגת על ידי נוסחה ε = + (∆ℓ / ℓ0)

מתיחת מתיחה = עלייה באורך/אורך מקורי

מתח מתיחה ε = + (∆ℓ / ℓ0))

כאשר ε = מתח מתיחה
+ (∆ℓ/ℓ0)) = עלייה חלקית באורך.

חוזק לחיצה מול חוזק מתיחה

הבה נדון כעת בהבדל בין חוזק לחיצה למתיחה (חוזק חוזק לחיצה לעומת חוזק מתיחה). יש הבדלים הבאים בין שניים

חוזק לחיצה לעומת חוזק מתיחה הוא השוואה בין חוזק שבו חוזק דחיסה הוא כוח דחיפה נוטה להקטין את גודל החומר לאחר הדחיסה ואילו חוזק המתיחה הוא כוח המשיכה נוטה להגדיל את גודל החומר לאחר המתח.

● 1) חוזק לחיצה של בטון גבוה מחוזק מתיחה, בטון חווה התנהגות טובה בדחיסה ואילו גרוע מתנהג במתח.

חוזק הלחיצה המרבי של בטון M20 הוא 20MPa ואילו חוזק המתיחה המרבי הוא רק כ-10 עד 12% מחוזק הלחיצה.

נניח שחוזק הלחיצה של בטון הוא 20MPa, שקול את חוזק המתיחה שלו כ-10%, ואז 10% מ-20MPa = 2MPa, כך שמתח הבטון הוא 2MPa. אז קונקרטי חווה התנהגות טובה בדחיסה ואילו התנהגות לקויה במתח.

● 2) חוזק מתיחה של פלדה גבוה מחוזק הלחיצה, פלדה חווה התנהגות טובה במתח ואילו גרועה מתנהגת בדחיסה.

חוזק התפוקה וחוזק המתח של Fe250 הוא 250MPa ו-410MPa בהתאמה, חוזק המתיחה הוא 410MPa ואילו חוזק הלחיצה המרבי הוא רק כ-35 עד 40% מחוזק המתיחה.

נניח שחוזק המתיחה של פלדת Fe250 הוא 410MPa, שקול את חוזק הלחיצה שלה כ-35% עד 40%, ואז 30% עד 40% מ-410MPa = 140MPa עד 160MPa, כך שלחץ הדחיסה של פלדה נע בין 140MPa ל-160MPa. אז פלדה חווה התנהגות טובה במתח ואילו התנהגות לקויה בדחיסה.

● 3) בלחץ דחיסה ישנה ירידה חלקית באורך כאשר כפי שהכוונה היא מתח יש עלייה חלקית באורך, כך שהמתח הלחיצה הוא שלילי ומתח המתיחה חיובי.

ירידה חלקית באורך ε = _ (∆ℓ/ℓ0)

עלייה חלקית באורך ε = + (∆ℓ/ℓ0)

● 4) חוזק לחיצה הוא כוח דחיפה שווה וכוח הפוך מופעל לאורך שני הצדדים של אורך העלייה של החומר, דחוס אותו, ובכך מקטין את אורכו, בעוד שכוח המתיחה הוא כוח משיכה ששווה וכוח הפוך מופעל לאורך שני הפנים לאורך העלייה מחומר, הוא נמתח ובכך מגדיל את אורכו.

◆ אתה יכול לעקוב אחרי פייסבוק והירשם שלנו יוטיוב עָרוּץ

כדאי גם לבקר:-

1) מהו בטון וסוגיו ותכונותיו

2) חישוב כמות בטון עבור גרם מדרגות והנוסחה שלו

פוסטים חשובים נוספים:-

  1. כמה יחידת צבירה נדרשת לבית בשטח של 1000 מ'ר
  2. משקל יחידת צלחת ms בעובי 16 מ'מ וגודל סטנדרטי
  3. משקל מוט פלדה 12 מ'מ לכל רגל ולמטר
  4. כמה שקיות מלט נדרשות לבית בשטח של 2000 מ'ר
  5. מה ההבדל בין לוח חד כיווני ללוח דו כיווני