Міцність матеріалів - спеціальні види робіт у будівництві

Міцність - це здатність матеріалів опору-тівляться внутрішнім напруженням, що виникають під дією зовнішніх навантажень.

У конструкціях будівельні матеріали в залежності від характеру навантаження можуть відчувати різні напруги: стиснення, розтягнення, вигин і ін.

Це властивість будівельних матеріалів характеризується межею міцності, т. Е. Напругою в матеріалі, з-відповідному навантаженні, при якій відбувається руйнування зразка. Межа міцності при стисненні або розтягуванні (R) ра-вен відношенню руйнує сили (Rразр) до первісної площі зразка (F):

Руйнує, т. Е. Максимальну, навантаження визначають на гідравлічних пресах або розривних машинах різної потуж-ності. Результати цих випробувань залежать від міцності віщо-ства, з якого складається матеріал, його форми, розмірів, ско-рости наростання навантаження тощо. Для випробування на розтягнення застосовують зазвичай зразки у вигляді вісімок, а на стиск - кубики різних розмірів (з довжиною ребра від 3 до 30 см) або циліндри. При випробуванні циліндрів показники межі ін-ності при стисненні бувають приблизно на 25% менше, ніж кубі-ков. Невеликі зразки мають більш високу межу міцності при стисненні, ніж великі. Це пояснюється тим, що сжа-тя супроводжується поперечним розширенням. Дві площини випробуваного зразка притискаються до плит преса, і виникають при цьому сили тертя утримують прилеглі частини від поперечного розширення і, таким чи-тельно, від руйнування. Чим більше відносна висота зразка, тим менше вплив опор пресових плит на його міцність. З цієї причини блешні-ство кам'яних матеріалів при стисненні руйнується так, як це показано на малюнку 2.

Зміни межі міцності при стисненні для кам'яних матеріалів в за-лежно від розмірів зразка приве-ку в таблиці 1.

Мал. 2. Характер руйнуючої-ності кубика з камен-них матеріалів при ис-вання їх на стиск.

Таблиця 1 Перехідні коефіцієнти для визначення меж міцності при стисненні кам'яних матеріалів

Кам'яні матеріали (гірські породи, бетони, цегла) при розтягуванні витримують навантаження, в 10-20 разів меншу, ніж при стисканні. Інші будівельні матеріали, наприклад сталь, деревина, пластмаси, однаково добре чинять опір як стиснення, так і розтягування.

Межа міцності при вигині визначають випробуванням не-великих балочек, виготовлених з перевіряється матеріалу. Руйнують ці балочки одним або двома зосередженими вантажами (рис. 3).

Мал. 3. Схеми випробування будівельних матеріалів на вигин зосередженими вантажами: а - одним; б - двома.

Межа міцності при вигині дорівнює: при одному вантажі

при двох вантажах

де Рразр - руйнівне навантаження, кг;
l - відстань між опорами, см;
а - відстань між вантажами, см;
b і h - відповідно ширина і висота балочки, см.

Умови проведення цих випробувань наведені в стандар-тах (ГОСТ) на відповідні матеріали.

Однак необхідно мати на увазі, що різні конструк-ції і споруди розраховують не за межі міцності, а по допустимому напрузі:

де z - коефіцієнт запасу міцності, величина якого більше одиниці. Ця вимога до величини допустимої напруги обумовлюється наступними причинами.

1. Отримані при випробуваннях показники дають представ-ня тільки про середнє значення міцності матеріалів. Слідом-ствие своєї неоднорідності матеріали в найбільш слабких місцях руйнуються раніше, ніж напруга досягне цієї середньої величини. Тому запас міцності приймають тим більшим, чим вище, неоднорідність матеріалу.

2. Багато матеріалів, навантажені до появи напруги-ня, що становить 50-70% межі міцності, сильно дефор-міруются.

3. При багаторазової змінному навантаженні настає так звана втома матеріалів, і вони можуть руйнуватися при напрузі, рівному половині межі міцності.

4. Дія різних атмосферних чинників викликає через трансформаційних змін початкових властивостей матеріалів, і вони старіють, що, природно, супроводжується зниженням їх міцності.

Для забезпечення достатньої міцності споруд при дей-наслідком перерахованих факторів, а також навантажень, не врахованих у розрахунках або врахованих недостатньо точно внаслідок несовер-шенства методів випробувань, в нормах на будівельне проек-тирование встановлені певні запаси міцності для раз-них матеріалів і конструкцій ( z = 2-3 і більше).

Два важливих властивості будівельних матеріалів - обсяг ний вага і міцність - вимагають введення ще одного коефіцієнта - конструктивного якості (К. К. К.). Він характери-зуется ставленням міцності матеріалу до його об'ємною вагою:

Найкращим в конструктивному відношенні матеріалом буде той, який має найвищий коефіцієнт конструктивної якості. Такі матеріали дозволяють створювати міцні і в той же час легкі споруди. К. К. К. основних будівельних матеріалів має наступні величини:

Останнє оновлення 01.11.13 16:52