Деформативные и физико-механические свойства.

• Строительные материалы и конструкции подвергаются различным внешним воздействиям и нагрузкам. Нагрузки в свою очередь вызывают деформации и внутренние напряжения.

 

 

Нагрузки.

• Нагрузки могут быть статическими, т.е. действующими постоянно, и динамическими, возникающие внезапно и вызывающие силы трения. Статические нагрузки действуют от массы стен, перекрытий, оборудования и т.п. Ряд сооружений предназначен для восприятия не только статических, но и эксплуатационных динамических нагрузок: мосты, туннели, дорожные и аэродромные покрытия. Статические нагрузки действуют независимо от времени, динамические же главным образом зависят от длительности воздействия: от долей до нескольких секунд, вызывая колебания и смещения сооружений (ударная волна ядерных взрывов и землятресения).

Деформативные свойства:

• упругость

• пластичность

• хрупкость

• модуль упругости

• температурные и влажностные деформации

• деформации ползучести и усадки.

Упругость.

• Упругостью твердого тела называется его свойство деформироваться под нагрузкой и самопроизвольно восстанавливать форму после прекращения внешнего воздействия. Она является обратимой деформацией. Единица измерения – МПа.

• Количественной мерой упругости служит модуль упругости Е.

 

 

Пластичность.

• Пластичность – это свойство твердого тела изменять свою форму и размеры под действием внешних сил без нарушения сплошности структуры. После снятия нагрузки образуется остаточная необратимая деформация - пластическая деформация. Единица измерения – МПа.

Хрупкость.

• Хрупкость твердого тела называют его способность разрушаться без образования заметных остаточных деформаций (пластических). Единица измерения – МПа.

• Рассмотрим связь строения и деформативных свойств материала. Внешние силы, приложенные к телу, вызывают изменение межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на величину Δl в направлении действия силы (при сжатии - укорочение, при растяжении – удлинение).

Относительнаядеформация.

• равна отношению абсолютной деформации Δl к первоначальному размеру l

• ε = Δl / l [безразмерная величина или мм/м].

Напряжение.

• -мера внутренних сил, возникающих в деформированном теле под воздействием внешних сил.

• Для твердых и упругих тел с увеличением напряжений σ пропорционально возрастают и относительные деформации ε:

• σ = E · ε, где

•

• σ – напряжение, МПа;

• E – модуль упругости, МПа (модуль Юнга), характеризующий жесткость материала.

• Величина модуля упругости зависит от структуры материала: чем выше энергия межатомных связей, тем больше модуль упругости.

• При одноосном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле

• σ = Р/F, где

• Р – действующая сила; F- площадь поперечного сечения материала.

Влажностные деформации.

• Под действием окружающей среды, при изменении влажности материала могут возникать влажностные деформации усадки (усушки).

Усадка.

• уменьшение размеров материала при высыхании. Единица измерения – мм/м, иногда– %.

Набухание.

• увеличение размеров материала при увлажнении. Единица измерения – мм/м, иногда – %.

Ползучесть.

• Изменение размеров материала под действием его собственной массы называется ползучестью. Единица измерения – мм/м, иногда – %.