ใน "โครงสร้าง: หรือทำไมสิ่งต่าง ๆ ไม่พัง" เจมส์กอร์ดอนพูดถึงต้นไม้ที่ถูกอัดแน่นด้วยแรงจากด้านนอกและด้านในในการบีบอัด ทำไมมันทำให้ต้นไม้แข็งแกร่งขึ้นเพื่อให้มีความตึงบนพื้นผิวและการบีบอัดที่แกนกลางและฉันจะอ่านกราฟในภาพแรกด้านล่างได้อย่างไร
นอกจากนี้ในรูปที่สามมันพูดถึงการย้อนกลับด้วยคานคอนกรีต คุณสร้างความตึงเครียดด้วยเหล็กเส้นอย่างไร
คำตอบ:
กราฟเป็นพล็อตของความเครียดกับตำแหน่ง ความเครียดคือแรงต่อหน่วยพื้นที่ที่กระทำกับวัสดุ ค่าบวกคือความตึงเครียดและค่าลบคือการบีบอัด
พล็อตแรก (ซ้ายสุด) แสดงความเครียดปกติเทียบกับตำแหน่งที่คาดว่าจะได้รับจากการดัดหากไม่มีแรงกดดันล่วงหน้า พล็อตกลางแสดงให้เห็นถึงความเครียดล่วงหน้าบนต้นไม้ พล็อตขวาสุดแสดงการทับซ้อนหรือผลรวมของความเค้นดัดและความเครียดก่อน
ในวิศวกรรมเครื่องกลความแข็งแกร่งถูกกำหนดให้เป็นความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะล้มเหลว วัสดุทุกคนมีขีด จำกัด ของความแข็งแรงที่ไม่ซ้ำกันที่เรียกว่าพวกเขามีความแข็งแรงที่ดีที่สุด ในวัสดุบางชนิดนี้จะเหมือนกันทั้งในเรื่องของความตึงและแรงอัด แต่ในวัสดุอื่น ๆ ความต้านทานแรงดึงสูงสุดและแรงอัดนั้นแตกต่างกัน โลหะส่วนใหญ่มีความต้านทานแรงดึงและแรงอัดเท่ากันโดยประมาณ แต่วัสดุเช่นไม้และคอนกรีตตกลงไปในประเภทหลังซึ่งความต้านทานแรงดึงและแรงอัดแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
บทความที่คุณให้ไว้ระบุว่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดของไม้นั้นมากกว่าความต้านทานแรงอัดสูงสุด หากต้นไม้ไม่อัดแน่นด้านที่อยู่ห่างจากลมจะล้มเหลวก่อนเสมอเพราะดังที่แสดงไว้ในตารางแรกความต้านทานแรงดึงสูงสุดและแรงอัดสูงสุดจะเท่ากันในการดัดโดยไม่ต้องเครียด โดยการดึงความเครียดล่วงหน้าไว้ที่ด้านนอกของต้นไม้ต้นไม้จะสามารถลดความเครียดในการบีบอัดสูงสุดและลุกขึ้นยืนเพื่อรับลมที่แรงขึ้น โปรดทราบว่าเป็นผลมาจากกฎข้อที่สามของนิวตันจะต้องมีทั้งแรงดึงและแรงอัดล่วงหน้าเพื่อสร้างสมดุลให้กับกองกำลัง
ในคอนกรีตสถานการณ์จะแตกต่างกันเพราะคอนกรีตมีความต้านทานแรงดึงเป็นศูนย์ คอนกรีตอัดแรงหลีกเลี่ยงความล้มเหลวโดยให้เหล็กเส้นอยู่ในสภาวะที่มีแรงดึงก่อนแรงดึงและคอนกรีตในสภาวะที่มีแรงอัดก่อนหน้า สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการยืดเหล็กเส้นในขณะที่คอนกรีตกำลังถูกเทหรือโดยการเทคอนกรีตรอบ ๆ สายเคเบิลที่เคลือบเพื่อป้องกันไม่ให้คอนกรีตติดกับสายเคเบิล ในกรณีหลังสายเคเบิลจะแน่นเพื่ออัดคอนกรีตหลังจากที่ได้รับการบ่ม