Naprezanje – općenito o pojmu naprezanja

Josipa TivanovacKsenija Drobić

Antun Sitaš

Naprezanje u graditeljstvu

Slika a) prikazuje kamenu prizmu opterećenu utegom težine 900 N. Da bi se ispunio prvi uvjet stabilnosti - uvjet RAVNOTEŽE, u podlozi se mora javiti sila iste vrijednosti, ali suprotnog smjera.

Kamena prizma se odupire utegu silom od 900 N. (Slika b)

Naprezanje u graditeljstvu

Da bismo dobili jasniju sliku o tome što se događa unutar kamene prizme tj. gradiva pod djelovanjem vanjskih sila, uvodimo jedinstveno mjerilo trpljenja, odnosno unutarnjeg otpora gradiva. Ovu silu tj. otpor po jedinici površine nazivamo NAPREZANJE.

Ako je opterećena površina kamene prizme 100 mm2, tada je tlačno naprezanje u gradivu jednako sili od 9 N/mm2.

To znači da svaki četvorni milimetar (1mm2) trpi ili nosi 9N.

Podeveterostručimo li nosivu površinu (9∙100mm2) kamene prizme naprezanje će biti devet puta manje, što znači da je veličina naprezanja obrnuto proporcionalna nosivoj površini.

Primjer:

Isto opterećenje koje uzrokuje velika naprezanja u tankom zidu uzrokovat će manja u nekom debelom.

Temelji se grade širi od zidova kako bi se smanjila tlačna naprezanja u tlu koje ima malu nosivost (npr. rastresito pjeskovito tlo).

Temelj sprječava proboj zida kroz tlo, što bi izazvalo prekomjerno slijeganje i konačno rušenje zgrade.

Naprezanja se ne javljaju samo u nosivom sklopu, već mogu djelovati i na dodirnoj površini dvaju različitih elemenata (sklopova) npr. između temelja i temeljnog tla.

Primjer: Kako veličina površine utječe

na veličinu naprezanja uz isto opterećenje, slikovito ćemo pojasniti na primjeru dječaka koji hodajući kroz snježnu padinu propada kroz duboki snijeg.

Jasno je da bi sa skijama na nogama propadanje bilo izbjegnuto. Iz svega proizlazi da težina rasprostrana na veću površinu daje manje opterećenje na snijeg.

Naprezanje σ = sila F / ploština APojam sile na jedinicu ploštine omogućuje

međusobnu usporedbu gradiva u graditeljstvu. (drvo, beton, čelik…)

Na primjeru kamene prizme s naprezanjem od 9 N/mm2 možemo zaključiti da ista takva prizma od čelika ovo naprezanje ne bi ni osjetila, dok bi za drvo ovo naprezanje bilo na granici dopustljivog, a kreda bi se pretvorila u prah.

Jedinice naprezanja:

Veličina naprezanja izražava se jedinicom sile (Newton – N) po jedinici površine(m2) tj. N/m2. Ova jedinica naziva se paskal (Pascal) i označuje se s Pa.

1MPa = 106 Pa = 106 N/m2 = 1N/m2