Материал: m33170

- при одном сосредоточенном грузе в балке прямоугольного сечения:

Rизг = 23bhРl2 = МWизг ;

- при двух равных грузах, расположенных симметрично относительно балки:

= 3Р(l − a)

Rизг bh2 ,

где Р - разрушающая нагрузка, Н;

l - пролет балки между опорами, cм;

b и h - ширина и высота поперечного сечения образца, см; Мизг - изгибающий момент, Н см;

W - момент сопротивления, см3;

а - расстояние между осями приложения нагрузок, cм.

Пределы прочности определяют на гидравлических или механических прессах (рис. 2).

Рис. 2. Схема гидравлического пресса мощностью 30 т:

1 – станина; 2 – нижняя опора; 3 – колонны; 4 - верхняя поперечина; 5 – верхняя плита; 6 – поршень; 7 – цилиндр; 8 – маслопровод; 9 – вентили; 10 – манометры; 11 – маслонасос с электродвигателем

21

Строительные материалы, используемые в сооружениях, рассчитывают с учетом запаса прочности с учетом следующих обстоятельств.

1.При испытаниях получают показатели, которые характеризуют только средние значения пределов прочности.

2.В каменных и других материалах образуются трещины

раньше достижения напряжения, равного пределу прочности.

3. При многократной переменной нагрузке под влиянием так называемой усталости материала он может разрушаться при значительно меньших напряжениях.

4. Под воздействием атмосферных факторов изменяются первоначальные свойства материалов, со временем происходит его старение, сопровождаемое понижением прочности.

Ударная прочность – свойство материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.

Для испытания материалов на удар используют копры (рис. 3). Образец материала устанавливают на основание 3 у направляющих штанг 1, гирю 2, подвешенную на определенной высоте, сбрасывают на испытываемый образец до его разрушения (до появления первой трещины). Суммарная работа нескольких сбрасываний, затраченная на разрушение образца (Дж), отнесенная к единице объема материала (см3), характеризует сопротивление удару (Дж/см3):

22

Ударным нагрузкам подвергаются материалы, применяемые в конструкциях полов, дорожных одежд, бункеров и т.д.

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала. Твердость материала определяют по шкале твердости, в которой 10 минералов расположены в таком порядке, что на каждом из них все последующие могут оставлять черту (табл. 8).

Таблица 8. Шкала твердости

Твердость металлов определяют методом Бринелля. Твердость древесных плит определяют вдавливанием ша-

рика из закаленной стали диаметром 10 мм в полированную поверхность образца на глубину 2 мм и вычисляют по формуле:

где Р - нагрузка при вдавливании шарика в образец на глубину 2 мм, Н;

Н- твердость, МПа;

А- площадь проекции отпечатка, м2.

Твердость материалов имеет значение для тех из них, кото-

23

рые применяют в конструкциях, подвергаемых действию сильно сосредоточенных нагрузок (например, полы жилых и промышленных зданий).

Истираемостъ - способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий. Истираемость имеет большое значение для тех материалов, которые в условиях службы подвергаются истирающему воздействию (материалы полов, лестниц, покрытий автомобильных дорог).

Истираемость материалов определяют на специальных машинах – кругах истирания (рис. 4).

Рис. 4. Круг для определения истираемости:

1 – чугунный круг; 2 – образец материала; 3 – воронка для подсыпки абразивного материала

Основная часть машины – чугунный вращающийся круг, к которому под определенным давлением прижимают образцы в форме куба или цилиндра. На движущийся круг периодически подсыпают истирающий материал в определенном количестве. Для твердых материалов в качестве истирающего материала применяют наждак, для мягких – кварцевый песок. Для каждого материала назначают строго определенное число оборотов круга.

Истираемость определяют по формуле:

24

где m и m1 - соответственно масса до и после истирания; S - площадь истирания.

Средние значения иcтираемости материалов приведены в таблице 9.

Таблица 9. Истираемость материалов

Износом называют свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирающих усилий и удару. Износ определяют на образцах материалов, которые испытывают в полочных вращающихся барабанах со стальными шарами или без них. Показателем износа служит потеря массы пробы материала в результате проведенного испытания (в % от первоначальной массы). На износ испытывают материалы, используемые для строительства автомобильных дорог.

1.3.3.Реологические свойства

Кособым механическим свойствам можно отнести реологические свойства - вязкость и релаксацию.

Реология – наука о деформациях и текучести вещества, ис-

следующая различные деформации материалов в зависимости от напряжений.

Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию при деформации образца.

Релаксация – свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации остается неизменной.

Существуют много реологических моделей: Гука, Ньютона, Сен-Венана, Максвелла, Кельвина, Бюргерса, каждая из которых применяется для отдельных групп строительных материалов.

25