Материал: m33170

чальной формы может быть полным при малых нагрузках и неполным – при больших нагрузках. В последнем случае в материале возникают остаточные деформации.

Предел упругости материала – это наибольшее напряже-

ние при различных видах деформации, при котором еще не обнаруживается остаточная деформация.

Пластичность - способность материала под влиянием действующих на него усилий изменять форму без появления трещин и сохранять ее после снятия нагрузки (битумы, глиняное тесто и т.д.).

Хрупкость – способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций, как только действующие на них усилия достигают значения разрушающих нагрузок. Для хрупких материалов характерна значительная разница между пределами прочности при сжатии и растяжении. Например, у природных каменных материалов предел прочности при растяжении составляет всего 1/60 – 1/40 предела прочности при сжатии.

Пластичность и хрупкость материалов могут сильно изменяться в зависимости от влажности, температуры, скорости нарастания нагрузки.

Напряжение. Внешние силы, действующие на материальное тело, стремятся деформировать его. В ответ на их действие в материале возникают внутренние силы, препятствующие деформации, в результате чего вся система остается в равновесии. Напряжение – мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под воздействием внешних сил. Мерой этих внутренних сил (напряжения) служит сила, приходящаяся на единицу поверхности сечения материала в рассматриваемом участке:

σ = P / F ,

где Р – действующая сила,

F – площадь первоначального поперечного сечения эле-

мента.

Относительная деформация. Внешние силы, приложен-

ные к телу, вызывают изменение межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на вели-

16

чину l в направлении действия силы. Относительная деформация ε равна отношению абсолютной деформации l к первоначальному линейному размеру тела l .

ε = l /l .

Модуль упругости. Между напряжением и деформацией упругих материалов существует прямо пропорциональная зависимость, известная под названием закона Гука:

σ = E × ε

Коэффициент пропорциональности Е, характеризующий способность материала сопротивляться деформациям, называют

модулем упругости (или модулем Юнга).

Механические свойства материала характеризуются диаграммой деформаций, построенной на основании результатов испытаний в координатах «напряжение – относительная деформация» (σ - ×ε ) . Модуль упругости определяет тангенс угла наклона производной dσ / dε . На рис. 1 представлены диаграммы деформаций для строительных материалов упругих, пластичных, хрупких и эластомеров.

Относительная деформация

Рис 1. Схемы диаграмм деформации:

а) стекла; б) стали; в) бетона; г) эластомера

Для разных материалов модуль упругости различен. Например, модуль упругости стали равен 2∙105 , бетона - 3∙104 , а резины - 10 МПа.

1.3.2. Прочность

Прочностью материала называют его свойство сопротивляться разрушению в результате воздействия внешних сил и других факторов (усадка, температура, смещение опор), вызывающих в материале предельное напряженно-деформированное со-

17

стояние. Строительные материалы, подвергаясь нагрузкам в конструкциях, испытывают различные напряжения - сжатие, растяжение, изгиб, кручение, срез и т.д. В зависимости от того, как они работают в конструкциях, их испытывают на прочность при сжатии, растяжении, изгибе и т.д. Требования по прочности к строительным материалам изложены в соответствующих стандартах и технических условиях на материалы.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии или при растяжении, т.е. напряжением, соответствующим нагрузке, вызывающей разрушение стандартного образца.

Предел прочности (МПа) при сжатии или растяжении R равен разрушающей нагрузке Рр, деленной на площадь поперечного сечения образца F:

Пределы прочности некоторых строительных материалов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Пределы прочности при сжатии

Форма стандартных образцов и методика испытаний указываются в стандартах на строительные материалы (табл. 6, 7).

18

Таблица 7. Схемы стандартных методов определения прочности при изгибе и растяжении

Испытание на растяжение

P

Пределы прочности при изгибе Rизг определяют по форму-

лам:

20