Statiese en dinamiese kragte, gelyke en ongelyke laste
'n Statiese krag bly konstant oor tyd — soos die gewig van 'n dak wat permanent op sy mure afdruk. 'n Dinamiese krag verander oor tyd — soos wind wat teen 'n plakkaat waai, of verkeer wat oor 'n brug ry. Strukture moet ontwerp word om albei te oorleef.
'n Las is gelyk (eweredig verspreid) wanneer dit eweredig oor 'n oppervlak of lid versprei is, soos 'n vloer wat met eweredig-geplaaste meubels belaai is. 'n Las is ongelyk (puntlas) wanneer dit op een spesifieke plek inwerk, soos 'n enkele swaar kluis wat op een deel van 'n vloer staan. Ongelyke laste konsentreer spanning en veroorsaak dikwels eerder faling op daardie punt.
Hoe materiale kragte weerstaan
Kyk na die deursnee van enige metaal strukturele lid en jy kan verstaan watter krag dit weerstaan:
- Spanning — 'n trekkrag wat die lid oor sy lengte uitrek. Kabels en trekbalke is onder spanning.
- Druk — 'n stootkrag wat die lid oor sy lengte saamdruk. Kolomme en stutte is onder druk.
- Buiging — 'n kombinasie van albei: wanneer 'n balk onder 'n las buig, rek die kant wat na buite krul (spanning), terwyl die kant wat na binne krul, saamgedruk word (druk). Dit is waarom balke dikwels soos 'n "I" gevorm word — die meeste materiaal word by die boonste en onderste rande geplaas (die verste van die middel af), waar spanning en druk die grootste is.
- Wringing — 'n draaikrag. Interne kruisverstywing (diagonale lede wat driehoeke binne 'n raam vorm) word gebruik om te keer dat 'n struktuur uit vorm draai, deur die draaikrag eerder in spanning en druk in die diagonale stutte om te skakel.
Balkbuiging in een prentjie: dink aan die buig van 'n liniaal — die buitenste geboë oppervlak rek (spanning) terwyl die binneste geboë oppervlak saamgedruk word (druk). Presies dieselfde gebeur binne-in 'n belaaide balk.
Eienskappe van boumateriale
Om die regte materiaal vir 'n taak te kies, beteken om verskeie verskillende eienskappe te verstaan, wat nie altyd saamgaan nie:
- Massa / digtheid — hoeveel materie in 'n gegewe volume ingepak is. 'n Digte materiaal (soos staal) is swaar vir sy grootte; 'n lae-digtheid materiaal (soos balsahout of skuim) is lig vir sy grootte.
- Hardheid — weerstand teen krap, duik of wegslyt aan die oppervlak.
- Styfheid — weerstand teen buig of verbuig uit vorm onder 'n las ('n styf materiaal behou sy vorm).
- Buigsaamheid — die teenoorgestelde van styfheid: die vermoë om te buig of verbuig sonder om te breek (nuttig in vere, kabels en visstokke).
- Korrosieweerstand — weerstand teen chemiese aanval en wegslyt, mees algemeen deur suurstof en vog in die lug (roes, in die geval van yster en staal).
Voorkoming van korrosie
Omdat ysterhoudende metale (dié wat yster bevat) veral geneig is om te roes, word verskeie metodes gebruik om hulle te beskerm:
- Verf — 'n laag verf vorm 'n versperring wat suurstof en vog van die metaaloppervlak af weghou. Goedkoop en maklik, maar die laag kan krap of afslyt, en die metaal weer blootstel.
- Galvanisering — die bedekking van staal met 'n laag sink (dikwels deur dit in gesmelte sink te doop). Sink korrodeer eerder as die staal daaronder (dit "offer" homself op), sodat die staal beskerm bly selfs al word die sinklaag gekrap.
- Elektroplatering — die gebruik van 'n elektriese stroom om 'n dun beskermende (en dikwels dekoratiewe) laag van 'n ander metaal, soos chroom of sink, op die oppervlak neer te sit.
Digter is nie altyd sterker nie, en styfer is nie altyd taaier nie — pas altyd die eienskap by die taak wat die materiaal moet verrig.