Kompressionskräften

Kompressionskräfte, oft auch Druckkräfte genannt, sind Kräfte, die auf einen Körper wirken und ihn in Richtung seiner Längsachse zusammendrücken. Sie verursachen eine Abnahme der Abmessungen entlang dieser Achse. In der Mechanik spricht man bei der Beanspruchung durch solche Kräfte von Druck, und die resultierende Größe wird als Kompressionsspannung sigma bezeichnet, definiert als F/A (Einheit: Pascal).

Kompressionskräfte treten in vielen Bereichen auf: im Bauwesen, wenn Lasten durch Säulen und Stützen getragen werden; in der Hydraulik durch hydrostatischen Druck; in Gelenken und Bandscheiben durch Körpergewicht oder Lastverteilung. Sie wirken entlang einer bestimmten Achse und können sowohl in statischen als auch in dynamischen Situationen auftreten.

Das Verhalten von Materialien unter Kompression umfasst elastische Verformung, gefolgt von plastischer Verformung oder Bruch bei Überschreitung der Festigkeit. Besonderes Augenmerk gilt der Knickstabilität: Schlanke Stäbe können durch Kompression instabil werden, ohne zu versagen. Die kritische Last nach Euler, Fcr = π² E I / (K L)², beschreibt die Schwelle, bei der Knickung auftritt; K hängt von den Randbedingungen ab.

Zur Analyse und Bemessung werden Messungen mit Kraftsensoren oder Dehnungsmessstreifen sowie numerische Modelle (Finite-Elemente-Methode) eingesetzt. Sicherheitsfaktoren, Materialkennwerte (Elastizität E, Querschnittsmodul I), Geometrie und Lastverteilung fließen in die Berechnung ein, um ausreichende Tragfähigkeit sicherzustellen und Knickung zu verhindern.

Biologisch wirken Kompressionskräfte auf Knochen, Knorpel und Bandscheiben. Belastungen durch Druck fördern laut Wolffsches Gesetz die Knochenanpassung und beeinflussen die Gesundheit der Gelenke. In Werkstoffen bestimmen Druckbelastungen die Kompressionsfestigkeit; der Poisson-Effekt führt zu Querrückdrückung, wenn Länge reduziert wird. In Sensorik und Hydraulik sind Druckverteilung und Druckmessung wesentliche Größen.