Trong "Cấu trúc: hoặc tại sao mọi thứ không sụp đổ" James Gordon nói về những cái cây bị căng thẳng với bên ngoài căng thẳng và bên trong bị nén. Tại sao nó làm cho cây mạnh hơn khi có lực căng trên bề mặt và nén ở lõi và làm cách nào để đọc biểu đồ trong hình đầu tiên bên dưới?
Ngoài ra, trong bức ảnh thứ ba, nó nói về việc làm ngược lại với một chùm bê tông. Làm thế nào để bạn tạo căng thẳng bằng cách sử dụng thép cây?
Câu trả lời:
Các đồ thị là đồ thị của căng thẳng so với vị trí. Ứng suất là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng lên vật liệu. Giá trị dương là sức căng và giá trị âm là nén.
Biểu đồ đầu tiên (ngoài cùng bên trái) cho thấy ứng suất bình thường so với vị trí sẽ được dự kiến từ uốn cong nếu không có ứng suất trước. Cốt truyện ở giữa cho thấy sự căng thẳng trước trên cây. Biểu đồ ngoài cùng bên phải cho thấy sự chồng chất , hay tổng của ứng suất uốn và ứng suất trước.
Trong kỹ thuật cơ khí, sức mạnh được định nghĩa là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu đựng trước khi thất bại. Mỗi vật liệu có giới hạn sức mạnh duy nhất, được gọi là sức mạnh cuối cùng của họ . Trong một số vật liệu, điều này giống nhau về lực căng và lực nén nhưng ở những vật liệu khác thì độ bền kéo và độ bền nén là khác nhau. Hầu hết các kim loại có độ bền kéo và độ bền nén xấp xỉ nhau, nhưng các vật liệu như gỗ và bê tông thuộc loại thứ hai, trong đó độ bền kéo và cường độ nén khác nhau đáng kể.
Bài báo bạn cung cấp nói rằng độ bền kéo cuối cùng của gỗ lớn hơn cường độ nén cuối cùng của nó. Nếu cây không được dự ứng lực, phía tránh gió sẽ luôn bị hỏng trước, vì như thể hiện trong sơ đồ đầu tiên, cường độ chịu kéo và nén tối đa là như nhau trong uốn cong mà không bị căng thẳng trước. Bằng cách có ứng suất trước kéo căng ở bên ngoài cây, cây có thể giảm ứng suất nén tối đa và do đó chịu được gió mạnh hơn. Lưu ý rằng do hậu quả của Định luật thứ ba của Newton, phải có cả ứng suất trước kéo và nén để cân bằng các lực.
Trong bê tông, tình hình là khác nhau vì bê tông có độ bền kéo bằng không. Bê tông dự ứng lực tránh thất bại bằng cách làm cốt thép trong trạng thái ứng suất trước kéo và bê tông ở trạng thái ứng suất trước nén. Điều này có thể được thực hiện bằng cách kéo căng cốt thép trong khi bê tông đang được đổ, hoặc bằng cách đổ bê tông xung quanh các dây cáp được phủ để ngăn bê tông dính vào cáp. Trong trường hợp sau, các dây cáp được thắt chặt để ứng suất bê tông sau khi nó được xử lý.