Ответы к госам по дисциплине «Архитектура и строительство»

1. Схемы испытаний образцов для определения прочности материалов при сжатии, изгибе и растяжении.
Определение прочности материалов и конструкций связано с доведением их до предельного состояния — разрушения. Однако последние достижения в области физики твердого тела, электроники, математики позволяют оценить прочность изделия не разрушая его. Это достигается установлением эмпирических связей между прочностью и комплексом физических параметров, которые можно определять непосредственно в изделии, не разрушая его структуры.
Для определения прочности материала (в виде специально изготовленных образцов круглого или прямоугольного сечения определенных размеров) проводят испытания на растяжение и сжатие. При испытании на растяжение образец зажимают в захваты испытательной машины и нагружают вдоль оси возрастающей силой Р до разрыва образца.
Метод определения прочности материалов при растяжении основан на измерении величины разрушающей силы при растяжении образца постепенно увеличивающейся нагрузкой.
При определении прочности материала в изделии прозвучивание производят тем же прибором, которым испытывались контрольные образцы, и, пользуясь тарировочными кривыми, находят их прочность.
Какие схемы испытаний используются для определения прочности материалов при сжатии, изгибе, растяжении.
Большое значение имеют также результаты по определению прочности материалов при наличии концентраторов напряжений, а также сварных, паяных и клепаных соединений.
Вероятность имеет важнейшее значение и при определении прочности материалов. На основе статистического анализа многих данных научные учреждения устанавливают определенный минимум прочности материала — так называемое расчетное сопротивление. Это — как раз величина RQ, та самая прочность, которую должны показать образцы из Стали 3 при контрольных испытаниях.
Испытания на разрыв применяются главным образом для определения прочности материала на разрыв при растяжении. Такое тестирование обеспечивает данные для исследований, разработок и инженерных решений, а также для контроля качества и технических характеристик.
Какие формы образцов и схемы испытаний используются для определения прочности материалов при сжатии, изгибе, растяжении.
Общий вывод заключается в том, что при определении прочности материала для расчета конструкций следует испытывать композит, а не само волокно. Сравнение с данными, полученными при испытании стренг, свидетельствует об эффективности метода их получения. Для определения истинного напряжения волокна в момент разрушения требуется детальный анализ напряжений.
Испытание прочности материала в изделиях сводится к построению тарировочного графика и определению прочности материала с помощью этого графика по результатам прозвучивания изделия одним из импульсных ультразвуковых приборов, указанных выше.
Если необходимо определить прочность материала катализатора, можно ограничиться испытанием целых шариков диаметром от 3 0 до 4 0 мм; этот метод можно назвать определение прочности материала катализатора. Когда важно знать прочность какой-нибудь пробы, необходимо испытывать данную пробу, и можно его назвать определение прочности пробы. Естественно, в последнем случае сходимость результатов испытания будет ниже, чем при испытании узкой фракции, вследствие того, что проба состоит из шариков разного диаметра.

2. Прочность строительных материалов и методы ее оценки.
Упругость — свойство твердого тела самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация, полностью исчезающая после снятия внешней нагрузки, называется обратимой.
Пластичность характеризует способность материала под действием внешних сил изменять первоначальную форму без нарушения сплошности структуры. После снятия нагрузки пластичный материал не восстанавливает первоначальной формы. Пластическая (остаточная) деформация, не исчезающая после снятия нагрузки, называется необратимой.
Под действием внешних нагрузок в материале возникают внутренние силы упругости, стремящиеся возвратить его в первоначальное состояние. Физическая величина, которая характеризует интенсивность внутренних сил, приходящихся на единицу площади сечения, называется механическим напряжением.
При одноосном растяжении или сжатии напряжение о определяют по формуле а = F/A, где F — действующая сила; А — площадь первоначального поперечного сечения элемента. Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, вызванных внешними силами. Количественная характеристика прочности — это предел прочности, численно равный напряжению, при котором материал разрушается.
Для экспериментального определения предела прочности материала используют образцы правильной геометрической формы — кубы, призмы, цилиндры, стержни, полоски. Размеры образцов, процедура испытания, вид и скорость нагружения, правила обработки результатов выдерживаются в строгом соответствии с требованиями стандарта. Чаще всего испытывают материалы сжимающей или растягивающей нагрузкой.
Большинство строительных материалов — это хрупкие тела, которые разрушаются без заметных пластических деформаций. Предел прочности при сжатии таких материалов, как бетон, гораздо больше предела прочности при растяжении. Это значит, что их можно использовать только для возведения сжимаемых конструкций — колонн, стен.
Некоторые материалы характеризуются прочностью при растяжении, равной или большей прочности при сжатии (сталь, древесина). Их применяют в изгибаемых или растягиваемых конструкциях — балках, ригелях, элементах строительных ферм. Для расширения конструктивных возможностей хрупких каменных материалов в их состав вводят элементы, хорошо сопротивляющиеся растяжению. Например, сочетание бетона со стальной арматурой дает железобетон.
Для оценки сравнительной эффективности конструкционных материалов используют понятие удельной прочности, т.е. прочности, которая приходится на единицу массы конструкции.
Если выражать среднюю плотность материала по отношению к плотности воды, равной 1 г/см3, то рт оказывается безразмерной величиной. В этом случае размерность АГКК будет та же, что и предела прочности, т.е. МПа.
Для возведения несущих конструкций эффективны такие материалы, в которых высокая прочность сочетается со сравнительно низкой плотностью.
Модуль упругости характеризует жесткость материала, его способность деформироваться под влиянием внешних сил. Чем выше Е, тем менее материал склонен к деформациям. Такие конструкционные материалы, как сталь, железобетон, отличаются высокими значениями модуля упругости.