19 Прочностные характенистики строительных материалов

Под прочностью строительного материала подразумевают его способность противиться разрушению от действия внутренних напряжений, вызываемых внешними нагрузками.Во время эксплуатации практически все строительные материалы подвергаются воздействию разных сил и испытывают при этом различные внутренние напряжения. Чаще всего нагрузками на них являются: изгиб, сжатие, растяжение, удар. Некоторые строительные материалы прекрасно сопротивляются сжатию (речь идёт в первую очередь о природных и искусственных каменных материалах), другие же неплохо реагируют на сжатие и растяжение (например, древесина и сталь).Прочность строительного материала оценивается с помощью предела прочности — некоего критического напряжения, при котором возникает разрушение вещества, лежащего в основе материала.Определение предела прочности производят путём испытания стандартных образцов материала на специальных устройствах — разрывных машинах или прессах. Образцы для данных экспериментов либо готовятся отдельно, либо вырезаются из проверяемых конструкций. Испытание и исследование на прочность материалов проводят вплоть до разрушения последних.Правда, стоит сказать, что для получения точных результатов необходимо провести не одно испытание: дело в том, что расчёт предела прочности, сделанный лишь один раз, не сможет являться отражением полностью достоверной информации по данной характеристике, ибо строительные материалы, как правило, неоднородны по своему строению. Поэтому определение предела прочности происходит на основании нескольких опытов со стандартными образцами.

Остановимся более подробно на некоторых видах пределов прочности.

Расчёт предела прочности при сжатии происходит на основании следующей формулы:

Rсж = Pраз/S;

где Rсж — предел прочности при сжатии, МПа, а Pраз — разрушающая сила, действующая на площадь поперечного сечения испытываемого образца S (образец представляет собой обычно цилиндр, куб или призму).

Расчёт предела прочности при изгибе производится по одной из ниже приведённых формул:

если на образец действует одна сосредоточенная изгибающая сила:

Rизг = 3Pl/(2bh2);

где l — расстояние между опорами, h и b — соответственно высота и ширина поперечного сечения испытываемого образца.если на образец действует две силы:Rизг = Pl/(bh2).Определение предела прочности при растяжении производится в том случае, если необходимо оценить прочностные характеристики бетона, стали, волокнистых материалов. Используются же для этих целей специальные прессы, оснащённые захватывающими устройствами, которые растягивают испытываемые образцы строительного материала в разные стороны.

Марка строительного материала зависит от его предела прочности (обычно при сжатии), причём, чем выше марка, тем о более качественном и прочном продукте идёт речь.

21 Что такое граничная относительная высота сжатой зоны

Многочисленные эксперименты показали, что напряжение в растянутой арматуре ds зависит от относительной высоты сжатой зоны бетона %—х/п0. Такая относительная высота сжатой зоны бетона, при которой напряжения в арматуре достигнут предельных значений, т. е. as— =Rs, называется граничной (предельной) |R, ибо именно она служит критерием, по которому можно судить, по какому случаю разрушения будет работать рассматриваемая железобетонная конструкция.

Граничная высота сжатой зоны бетона позволяет определить, по какому случаю разрушения изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов будет разрушаться конкретная железобетонная конструкция.

Если и арматура имеет площадку текучести, то в момент дробления бетона сжатой зоны напряжения в растянутой арматуре достигнут предела текучести as=Rs, конструкция разрушится по 1-му случаю. Если в конструкции используется высокопрочная арматура, не имеющая физического предела текучести (стержневая масса A-IV и выше, проволочная В-Н, Вр-Н и канатная), то напряжения в растянутой зоне в момент разрушения сжатого бетона зависят от деформативности бетона и могут превышать условный предел текучести. В расчетах это обстоятельство учитывается умножением расчетного сопротивления арматуры Rs на коэффициент условий работы арматуры.

Влияние трещин на работу изгибаемых конструкций. Трещины являются, как правило, непременными спутниками изгибаемых железобетонных конструкций. Трещины часто появляются в железобетонной конструкции еще задолго до приложения внешней нагрузки. Они могут быть результатом действия усадки бетона, предварительного сжатия при изготовлении, появляются во время транспортирования и монтажа конструкции.

Трещины от действия внешней нагрузки, как правило, появляются в растянутой зоне бетона уже при небольших нагрузках, но эти трещины еще очень малы и незаметны для невооруженного глаза. Образование трещин связано с малой растяжимостью бетона и неспособностью его удлиняться вместе с растянутой арматурой, с которой бетон находится в сцеплении. В предварительно напряженных конструкциях трещины появляются значительно позже, чем в обычных.