Теоретический материал. Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Под воздействием различных нагрузок материалы в зданиях и сооружениях испытывают различные внутренние напряжения (сжатие, растяжение, изгиб, срез и др.). Прочность является основным свойством большинства строительных материалов, от ее значения зависит величина нагрузки, которую может воспринимать данный элемент при заданном сечении.

Прочность материала характеризуется пределом прочности (при сжатии, изгибе и растяжении). Пределом прочности называют напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии Rсж или растяжении Rраст, МПа, вычисляют по формуле:

Rсж (Rраст) = P/F,

Где:

P — разрушающая нагрузка, Н;

F — площадь поперечного сечения образца, мм2.

Предел прочности при изгибе R_ИЗГ:

при одном сосредоточенном грузе и образце-балке прямоугольного сечения

Rизг = ЗР/2bh2;

при двух равных грузах, расположенных симметрично оси балки

Rизг = P(l-a)/bh*,

Где:

Р — разрушающая нагрузка, Н;

l — пролет между опорами, мм;

а — расстояние между грузами, мм;

b и h — ширина и высота поперечного сечения балки, мм.

Предел прочности материала определяют опытным путем, испытывая в лаборатории на гидравлических прессах или разрывных машинах специально изготовленные образцы. Для испытания материалов на сжатие образцы изготовляют в виде куба или цилиндра, на растяжение — в виде круглых стержней или полос, а на изгиб — в виде образцов- балочек (рис. 1). Форма и размеры образцов должны строго соответствовать требованиям ГОСТа ли технических условий на каждый вид материала. В табл. 1 приведены пределы прочности при сжатии, изгибе и растяжении некоторых строительных материалов.

Прочность строительных материалов обычно характеризуют маркой, которая соответствует по величине пределу прочности при сжатии, полученному при испытании образцов стандартных формы и размеров. Для каменных материалов установлены следующие марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. Например, материалы с пределом прочности при сжатии от 20—29, 9 МПа относят к марке 200. Марка по прочности является основным показателем для материалов, изделий и деталей, из которых выполняют несущие конструкции.

Упругость — свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальные форму и размеры.

В качестве примера упругих материалов можно назвать резину, стала, древесину.

Пластичность — способность материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это.свойство противоположно упругости. Примером пластичного материала служат свинец, глиняное тесто, нагретый битум.

Хрупкость — свойство материала мгновенно разру­шаться под действием внешних сил без предварительной деформации. К хрупким материалам относят природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и т. п.

Сопротивлением удару называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок.

Твердость — свойство материала сопротивляться прониканию в него другого материала, более твердого. Это свойство имеет большое значение для материалов, используемых в полах и дорожных покрытиях. Кроме того, твердость материала влияет на трудоемкость его обработки.

Существует несколько способов определения твердости материалов. Твердость древесины, бетона определяют, вдавливая в образцы стальной шарик. О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика или по диаметру полученного отпечатка. Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости (метод Мооса), в которой десять специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину), на предыдущем, а сам им не прочерчивается

Истираемость — свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий.

Истираемость материалов определяют в лабораториях на специальных машинах — кругах истирания.

Износ-- называют разрушение материала при совместном действии истирания и удара.

Выводы

После изучения материала становится понятно о назначении механических свойств материалов, методах их расчета.

Вопросы для повторения

1. Назовите, как называется свойство, определяемое по шкале Мооса?

2. Укажите два свойства материала имеющие совершенно противоположные значения.

3. Какие материалы обладают пластичностью?

4. Пределы прочности при сжатии и изгибе – это одно и тоже или нет?.

5. Истираемость можно определить для каких материалов?

6. Какие приборы Вы знаете для определения механических свойств?