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.
• Хрупкостьтвердого 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 – %.