Прочность строительных материалов и методы ее оценки

Упругость - свойство твердого тела самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация, полностью исчезающая после снятия внешней нагрузки, называется обратимой.

Пластичность характеризует способность материала под действием внешних сил изменять первоначальную форму без нарушения сплошности структуры. После снятия нагрузки пластичный материал не восстанавливает первоначальной формы. Пластическая (остаточная) деформация, не исчезающая после снятия нагрузки, называется необратимой.

Под действием внешних нагрузок в материале возникают внутренние силы упругости, стремящиеся возвратить его в первоначальное состояние. Физическая величина, которая характеризует интенсивность внутренних сил, приходящихся на единицу площади сечения, называется механическим напряжением.

При одноосном растяжении или сжатии напряжение о определяют по формуле а = F/A, где F - действующая сила; А - площадь первоначального поперечного сечения элемента. Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, вызванных внешними силами. Количественная характеристика прочности — это предел прочности, численно равный напряжению, при котором материал разрушается.

Для экспериментального определения предела прочности материала используют образцы правильной геометрической формы — кубы, призмы, цилиндры, стержни, полоски. Размеры образцов, процедура испытания, вид и скорость нагружения, правила обработки результатов выдерживаются в строгом соответствии с требованиями стандарта. Чаще всего испытывают материалы сжимающей или растягивающей нагрузкой.

Большинство строительных материалов - это хрупкие тела, которые разрушаются без заметных пластических деформаций. Предел прочности при сжатии таких материалов, как бетон, гораздо больше предела прочности при растяжении. Это значит, что их можно использовать только для возведения сжимаемых конструкций - колонн, стен.

Некоторые материалы характеризуются прочностью при растяжении, равной или большей прочности при сжатии (сталь, древесина). Их применяют в изгибаемых или растягиваемых конструкциях - балках, ригелях, элементах строительных ферм. Для расширения конструктивных возможностей хрупких каменных материалов в их состав вводят элементы, хорошо сопротивляющиеся растяжению. Например, сочетание бетона со стальной арматурой дает железобетон.

Для оценки сравнительной эффективности конструкционных материалов используют понятие удельной прочности, т.е. прочности, которая приходится на единицу массы конструкции.
Если выражать среднюю плотность материала по отношению к плотности воды, равной 1 г/см3, то рт оказывается безразмерной величиной. В этом случае размерность АГКК будет та же, что и предела прочности, т.е. МПа.

Для возведения несущих конструкций эффективны такие материалы, в которых высокая прочность сочетается со сравнительно низкой плотностью.

Модуль упругости характеризует жесткость материала, его способность деформироваться под влиянием внешних сил. Чем выше Е, тем менее материал склонен к деформациям. Такие конструкционные материалы, как сталь, железобетон, отличаются высокими значениями модуля упругости.

Смотрите также по теме:

Переход к следующему ответу

Комментарии к этой заметке:

Добавить Ваш комментарий: