ГлавнаяСтатьи

Прочность

Прочностью называется способность материалов сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок.

В конструкциях строительные материалы в зависимости от характера нагрузки могут испытывать различные напряжения: сжатия, растяжения, изгиба, среза и удара.

Природные каменные материалы, бетоны и кирпич чаще всего работают на сжатие или на растяжение. Однако при растяжении они выдерживают нагрузку в 8-15 раз меньшую, чем при сжатии. Другие строительные материалы, например сталь, пластмасса, одинаково хорошо сопротивляются сжатию.

Рис. 1. Гидравлический пресс для определения предела прочности при сжатии строительных материалов: 1 — поршень, 2 — подвижная плита, 3 — образец, 4 — неподвижная плита, 5 — винт для закрепления неподвижной плиты, 6 — манометр, 7 — масляный насос

Предел прочности определяют на прессах или разрывных машинах, увеличивая нагрузку на испытываемые образцы вплоть до их разрушения. На рис. 4 показан гидравлический пресс для определения предела прочности при сжатии.

Результаты испытания зависят от прочности вещества, из которого состоит материал, его плотности, формы, размеров, от скорости нарастания нагрузки и пр. Условия испытания указаны в стандартах на соответствующие материалы. Образцы для испытания на сжатие обычно имеют форму кубиков различных размеров (с длиной ребра от 3 до 30 см). Чем менее однороден материал по строению, тем больше должны быть размеры образца. Иногда испытьгвают на сжатие образцы в виде цилиндров и призм.

Испытание, цилиндров и призм дает показатель предела прочности при сжатии на 25% меньше, чем испытание кубиков. При испытании малых кубиков на сжатие получаются показатели предела прочности более высокие, чем при испытании кубиков большого размера. Это объясняется тем, что сжатие сопровождается поперечным расширением. Две плоскости испытываемого образца прижимаются к плитам пресса, возникающие при этом силы трения удерживают прилегающие к плитам части образца от поперечного расширения и, следовательно, от разрушения. В тоже время материал в середине (по высоте) образца подвергается поперечному расширению и разрушается. Чем больше относительная высота образца, тем меньше влияние опорных плит пресса на его прочность. По этой причине большинство каменных материалов при испытании на сжатие разрушаются так. как покя.чянп ни пиг.4

Предел прочности при сжатии строительных материалов колеблется в очень широком диапазоне — от 5 кг/см2 (торфяные изоляционные плиты) до 10 000 кг/см2 (специальные высокосортные стали).

Это требование к величине допускаемого напряжения обусловливается следующими причинами:
1. Полученные при испытаниях показатели дают представление только о среднем значении прочности материалов. Вследствие своей неоднородности материал в наиболее слабых частях разрушается раньше, чем напряжение достигнет средней величины предела прочности. Следовательно, запас прочности надо принимать тем больше, чем менее однороден материал.
2. Многие материалы, нагруженные до напряжения, составляющего только часть предела прочности (50-70%), сильно деформируются.
3. В каменных и других хрупких материалах образуются трещины раньше достижения напряжения, равного пределу прочности.
4. При многократной переменной нагрузке под влиянием так называемой усталости материала он может разрушаться пои напряжении, равном только половине предела прочности.
5. Действие атмосферы вызывает изменение первоначальных свойств материала, со временем он стареет, что сопровождается понижением прочности.

Рис. 2. Характер разрушения кубика из цементного раствора при сжатии

Прочность материалов при изгибе определяется испытанием балок. При этом разрушают балки одним или двумя сосредоточенными грузами (рис. 3, а, б). Величина предела прочности при изгибе будет больше, когда образец разрушают двумя сосредоточенными грузами.

Рис. 3. Схема испытания материалов на изгиб: а — при одном сосредоточенном грузе, б — при двух сосредоточенных грузах

Для обеспечения достаточной прочности сооружений при действии перечисленных факторов, а также нагрузок, не учтенных в расчетах (или недостаточно точно учтенных вследствие несовершенства методов расчета), в нормах на строительное проектирование установлены определенные запасы прочности для разных материалов и конструкций.



Читать далее:
Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы
Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы
Неорганические теплоизоляционные материалы
Органические теплоизоляционные материалы
Асбестоцементные изделия
Материалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих веществ
Изделия на основе гипса



Ваш отзыв