Условность расчетных характеристик строительных материалов

Все расчеты строительных конструкций производятся по норма­тивным и расчетным характеристикам, регламентированным СНиП.

Нормативные величины сопротивления материалов корректируют коэффициентами надежности по материалам с учетом коэффициентов ус­ловий работы. Считается, что конструкция находится в предельном состоя­нии при достижении этих условных характеристик (напряжений, деформа­ций). Тогда как оценку состояний конструкции в натуре производят по действительным нагрузкам, прочности и деформациям. Отсюда возникает несоответствие расчетной схемы действительной работе конструкции, ко­торое приводят к недоучету перегрузки конструкции или наоборот, к «фиктивному» перегружению ее.

В реальных материалах всегда имеются поверхностные и внутрен­ние трещины, поры, неоднородности и другие дефекты. В результате нали­чия дефектов прочность материалов может оказаться меньше проектной. Особенно опасны поверхностные дефекты с острыми углами, на краях ко­торых при действии на тело внешних сил возникает концентрация напря­жений - образуется вторичное поле напряжений.

Разрушение начинается, когда напряжения в ликах концентрации напряжений приближаются к физической (теоретической или идеальной) прочности материала:

; где

предельная относительная деформация

Е- модуль Юнга

Наличие дефектов в реальных условиях работы конструкций при­водит к снижению прочности до уровня технической, которой пользуются в практике. Она в сотни и даже иногда тысячи раз меньше физической проч­ности. Например, прочность бетона на растяжение не превышает ,т.е. меньше R_теор по крайней мере, в 600 раз. Неправиль­ный уход за материалом, например, за бетоном, может привести к увеличе­нию трещиноватости и к еще большему снижению прочности.

Значительное влияние на прочность материала оказывает также его анизотропность. Например, в древесине прочность вдоль и поперек волокон разная, и это учитывается в расчетах, а разница прочности бетона вдоль и поперек направления уплотнения при вибрировании, или в металле вдоль и поперек проката в расчетах не учитывают. Условность расчетных характе­ристик также вызывается неоднородностью работы составных сечений. В таких элементах всегда имеются несовершенства, возникающие в результате неточности изготовления деталей, дефектов в местах сопряжений, разно­родности применяемых материалов, недостаточных связей между элемен­тами и т.д., которые приводят к внутренним сдвигам, искажающим схема­тическую картину распределения усилий, принятую по проекту. В этих случаях теоретические расчеты оказываются малоэффективными и для оценки отклонений от расчетных характеристик производят испытания в натурных условиях.