التجارب الستاتيكية على الضغط – مخطط الضغط

  التجارب الستاتيكية على الضغط – مخطط الضغط

إن مواد البناء المختلفة كالبيتون والإسمنت والمواد الحجرية يتم اختبارها بشكل أساسي على الضغط ، أما الخشب فإن اختباره على الضغط يجري وفق اتجاه الألياف أو في الاتجاه المتعامد على الألياف ولأجل ذلك تؤخذ منه عينات مكعبية طول ضلعها (5 cm).

أما الفولاذ فإنه يختبر على الشد ونادرا ما يختبر على الضغط ، وعند اختبار الفولاذ والحديد الصب على الضغط تؤخذ عينات مخبرية أسطوانية ، (الشكل رقم 1-a) ، نسبة ارتفاعها (h) إلى قطرها (d) لا تزيد عن 3 ، حتى لا تنحني العينة .

وعند اختبار البيتون تؤخذ عينات مكعبية طول ضلعها  20 cm ، (الشكل رقم 1-b) ، أو أسطوانية أو موشورية و بأبعاد مختلفة موجودة في كودات البناء ، ومن اجل الإسمنت تؤخذ مكعبات طول ضلعها 7 cm.

ويؤثر على نتائج تجربة الضغط ما يلي :

• استخدام العينات الطويلة لانه عند وجود لامركزية صغيرة جدا في نقطة تطبيق القوة تؤدي إلى انعطاف العينة ( أي ينحني محور العينة ) وبالتالي تكون النتائج التجريبية غير صحيحة ، وبالتالي يحذر من استخدام مثل هذه العينات.
• الاحتكاك الحاصل بين صفيحتي المكبس وطرفي العينة ، يؤثر دائما على النتائج التجريبة لأن قوى الاحتكاك المتنامية في طرفي العينة تعرقل توسعه ، ونتيجة لذلك فإن العينة تأخذ شكل برميل . ولهذا ينصح بدهن السطح العلوي والسفلي للعينة بالشحم أو البرافين أو بسائل زيتي للتخفيف من قوى الاحتكاك .

يوضح الشكل رقم 1-e طبيعة انهيار مكعب حجري في حالة عدم تشحيم الأطراف ،وفي الشكل 1-f في حال تشحيمها .

الشكل رقم (1)

• كما تؤثر نسبة ابعاد العينة على نتائج تجربة الضغط ، فعند اختبار عينة من الفولاذ اللدن على الضغط ، يظهر فيها تشوهات لدنة ، عند قيمة معينة للحمولة ، دون ان تتحطم ، (الشكل رقم 1-c-d) ، ولهذا من أجل المواد اللدنة نرى أن حد الخضوع غير ملحوظ .

وفي المواد اللدنة أيضا وعند حمولة معينة أقل من حد التناسب أو حد المرونة فإن التشوهات النسبية تتناسب طردا مع الإجهادات (أي خاضعة لقانون هوك) ، ومخطط الضغط الحاصل يكون مستقيما ميله E= tg α (معامل المرونة) هو نفسه في حال الشد.

وعندما تتجاوز الإجهادات حد المرونة تظهر في العينة تشوهات لدنة متبقية لا تزول بعد رفع الحمولة ويزداد قطر العينة المختبرة وتنتفخ في وسطها ، بينما في وجهيها العلوي والسفلي يحدث فيهما انكماش بسبب قوى الاحتكاك المتولدة بين فكي المكبس ووجهي العينة .

في حالة الضغط نرى ان الإجهادات بعد حد المقاومة لا تهبط ، كما هو الحال في حالة الشد ، بل تزداد باستمرار . إن الشكل رقم (2) يمثل المخطط النموذجي للإجهادات والتشوهات من أجل الفولاذ الطري .

الشكل رقم (2)

• من أجل اغلب المواد اللدنة يفضل دائما تعيين حد الخضوع الاصطلاحي _0.2σ . ولجميع أنواع مواد البناء اللدنة يتساوى حد المرونة وحد اللدونة (الخضوع – السيلان) في حالة الشد أو الضغط ، ولكن منطقة الخضوع في حالة الضغط أصغر بكثير منها في حالة الشد .

وعندما يختلف حد الخضوع على الشد عنه على الضغط يرمز لكل منهما _y.tσ و  _y.cσ على التوالي أو _0.2.tσ و

_0.2.cσ بالنسبة لحد الخضوع الاصطلاحي .

- بالنسبة للمواد التي يكون فيها _0.2.tσ <  _0.2.cσ تسمى هذه المواد بالمواد الهشة.

على الشكل رقم (3) طبيعة نحطم عينة من الحديد الصب ، فنلاحظ أن التشققات الحاصلة على العينة في بداية التحطم تتشكل وفق مستو مائل على محور الأسطوانة بزاوية 45^o  تقريبا ، كما ان مخطط الضغط الموافق عند ظهور أول شق في العينة .

الشكل رقم (3)