1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

 

Под ПРОЧНОСТЬЮ понимают силу тела, которая противодействует изменению формы и разрушению этого тела внешней силой.
При действии внешней силы, например силы растяжения стального каната, тело будет находиться в напряженном состоянии, т.е. в состоянии внутреннего сопротивления разрыву. Оно тем больше, чем меньше нагружаемая площадь. В случае, например, сжатия или растяжения это называется напряжением а (произносится «сигма»).


Под НАПРЯЖЕНИЕМ понимают силу внутреннего сопротивления тела, отнесенную к площади его сечения.
Напряжение = сила/площадь поперечного сечения:

σ = F/A,

где F— в Н, МН; А — в мм2 или в м2; σ — в Н/мм2 или в МН/м2.
Напряжение в теле увеличивается с увеличением внешней нагрузки. Если нагрузка на тело, а следовательно, и напряжение в нем будут слишком велики, то тело разрушится. Достигнутое при разрушении тела напряжение называют разрушающим напряжением.
Строительные материалы можно нагружать только до определенного напряжения. Его называют допустимым напряжением — σдоп.

 

ПО СООБРАЖЕНИЯМ БЕЗОПАСНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ В МАТЕРИАЛЕ (σсущ.) ДОЛЖНО БЫТЬ МЕНЬШЕ ИЛИ РАВНО ДОПУСТИМОМУ НАПРЯЖЕНИЮ (σдоп  ), т.е.  σсущ.< σдоп.

 
По виду нагрузки различают напряжения сжатия, растяжения, изгиба, среза, сдвига и кручения.

Рис. 77. Напряжение сжатия и силы на опорах
Рис. 77. Напряжение сжатия и силы на опорах

2.8.1. Сжатие
Если фундамент нагружен, например, весом стены дома, то он должен воспринимать силы сжатия. В фундаменте возникают напряжения сжатия. Прочность на сжатие у различных материалов различна. Она увеличивается при увеличении плотности и вязкости материала. Для восприятия сжимающих усилий подходят такие материалы, как сталь, бетон, природный камень, стеновые камни и дерево. Высокую прочность на сжатие должны иметь в основном фундаменты, несущие стены, опоры и колонны. Напряжения сжатия, которые должны восприниматься основанием (грунтом), называют напряжением в грунте (рис. 77).

Рис. 78. Растягивающие напряжения в несущем канате (висячего моста)
Рис. 78. Растягивающие напряжения в несущем канате (висячего моста)

2.8.2. Растяжение
Строительные конструкции, подверженные растяжению, это, например, анкеры растяжек, канаты растяжек, стальная арматура в железобетоне (рис. 78). Для восприятия таких напряжений применяют в основном сталь и дерево. Бетон и каменные материалы, напортив, не подходят для восприятия растягивающих усилий. Если строительные конструкции подвергаются растяжению, то в их поперечном сечении возникают растягивающие напряжения. Если сечение ослаблено сверлениями, отверстиями для цапф и т.п., то при расчете напряжения необходимо исходить из минимальной площади материала в сечении.

Рис. 79. Положение сечения балок
Рис. 79. Положение сечения балок

2.8.3. Изгиб
Если силы действуют на балку перпендикулярно ее длине, то балка подвергается изгибу, т.е. она прогибается. Балки, у которых сечение расположено большей стороной вверх, более прочны на изгиб и лучше несут нагрузку, чем те, у которых сечение расположено большей стороной горизонтально (рис. 79).

Рис. 80. Силы растяжения при изгибающей нагрузке балки
Рис. 80. Силы растяжения при изгибающей нагрузке балки

При изгибе на одной стороне сечения балки возникают сжимающие усилия, а на другой стороне — усилия растяжения. В середине балки растягивающие и сжимающие силы взаимно уничтожаются. Эту область сечения называют нейтральной зоной или нулевой линией (рис. 80).
Работающими на изгиб являются, например, балки, перекрытия, ригели, перемычки и стропила. Они должны делаться из таких материалов, которые могут воспринимать растягивающие усилия.

Рис. 81. Стальная арматура в перекрытии, выступающем в виде консоли
Рис. 81. Стальная арматура в перекрытии, выступающем в виде консоли

Так как бетон не может воспринимать растягивающие усилия, то в бетонных конструкциях предусматриваются стальные включения, там, где появляются растягивающие усилия (рис. 81).

 

2.8.4. Продольный изгиб
Если колонны, стойки и раскосы нагружены по их длине сжимающей нагрузкой, то они могут изгибаться в сторону (рис. 82).

Рис. 82. Продольный изгиб в стойках
Рис. 82. Продольный изгиб в стойках

При этом они ломаются при превышении напряжений прочности продольного изгиба.

 

Прочность на продольный изгиб зависит от материала конструкции, от формы поперечного сечения и от длины продольного изгиба. Нагруженными на продольный изгиб могут быть конструкции из стали, дерева, кирпичной кладки, армированного и неармированного бетона. Круглые и квадратные формы поперечного сечения конструкций являются наиболее целесообразными. Чем длиннее и тоньше, т.е. чем стройнее, стойка, тем быстрее она сломается под нагрузкой.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13