「構造：または物事が落ちない理由」で、ジェームズゴードンは、緊張の外側と圧縮の内側で木にプレストレスがかかっていることについて語っています。表面の張力とコアの圧縮状態でツリーを強くするのはなぜですか？また、下の最初の図のグラフをどのように読むのですか？

また、3枚目の写真では、コンクリートビームを使用して逆を行うことについて説明しています。鉄筋を使用して緊張をどのように作成しますか？

グラフの見方

グラフは、応力と位置のプロットです。応力は、材料にかかる単位面積あたりの力です。正の値は張力であり、負の値は圧縮です。

最初の（左端の）プロットは、プリストレスがない場合に曲げから予想される垂直応力と位置を示しています。中央のプロットは、ツリー上のプレストレスを示しています。右端のプロットは、曲げ応力とプレストレスの重ね合わせ、つまり合計を示しています。

木にプレストレスがかかる理由

機械工学では、強度は材料が破損する前に許容できる最大応力として定義されます。すべての材料には、極限強度と呼ばれる独自の強度限界があります。一部の材料では、これは張力と圧縮で同じですが、他の材料では、最終的な引張強度と圧縮強度が異なります。ほとんどの金属の引張強度と圧縮強度はほぼ同じですが、木材やコンクリートなどの材料は後者のカテゴリに分類され、引張強度と圧縮強度は大きく異なります。

あなたが提供した記事は、木材の最大引張強度はその最大圧縮強度よりも大きいと述べています。木にプレストレスがかかっていない場合、最初のプロットで示されているように、最大​​張力と圧縮強度はプレストレスなしの曲げにおいて同じであるため、風から離れた側が常に最初に破損します。木の外側に引張りのプレストレスを持たせることで、木は最大の圧縮応力を減らし、より強い風に耐えることができます。ニュートンの第三法則の結果として、力のバランスをとるために、引張および圧縮の両方の予応力がなければならないことに注意してください。

コンクリートで

具体的には、コンクリートの引張強度は本質的にゼロであるため、状況は異なります。プレストレストコンクリートは、鉄筋を引張プレストレス状態にし、コンクリートを圧縮プレストレス状態にすることにより、破損を防ぎます。これは、コンクリートが注がれている間に鉄筋を伸ばすか、コンクリートがケーブルにくっつかないようにコーティングされたケーブルの周りにコンクリートを注ぐことによって達成できます。後者の場合、ケーブルは、コンクリートが硬化した後にプレストレスをかけるために締められます。