Физико-механические свойства строительных сталей, их определение.

К физическим свойствам стали относятся плотность (удельный вес), теплоемкость, теплопроводность, электропроводность и др. Первые три из перечисленных свойств имеют важное значение для кузнечноштамповочного производства.
Удельный вес стали — это вес 1 см³ стали в граммах. Он изменяется в зависимости от химического состава стали и в среднем принят равным 7,86 Г/см³ [7,86103 кГ/м³].
Теплоемкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания 1 Г металла на 1°С. Она влияет на проникновение тепла от поверхности заготовки к сердцевине.
Теплопроводностью называется свойство материалов передавать тепло от одной нагретой части к другой, менее нагретой. Знание этого свойства передачи тепла от поверхности до сердцевины заготовки необходимо для определения продолжительности нагрева металла перед ковкой.
К механическим свойствам стали относятся: прочность, твердость, вязкость, пластичность, упругость и выносливость.
Прочностью называется способность металла сопротивляться разрушению (сохранять связь между частицами) при воздействии внешних сил.
Твердостью называется способность металла сопротивляться вдавливанию (проникновению) в него других, более твердых тел. Твердость стали определяется методом вдавливания в нее шарика или конуса специальных приборов. Чем тверже сталь, тем меньше диаметр отпечатка шарика на поверхности испытуемого образца или меньше глубина проникновения конуса при одинаковых нагрузках.
Вязкость (ударная)— это способность металла оказывать сопротивление ударным нагрузкам, не разрушаясь.
Пластичностьюназывается способность металла изменять без разрушения свою форму под воздействием внешних сил и сохранять принятую новую форму после прекращения действия внешних сил.
Упругостьюназывается свойство материала изменять форму под действием внешних сил и возвращаться к первоначальной форме после прекращения действия внешних сил.
Выносливостью называется способность металла выдерживать, не разрушаясь, различные эксплуатационные многократные нагрузки, в том числе и знакопеременные, т. е. нагрузки, непрерывно меняющиеся по величине и направлению.

4. Расчет строительных конструкций по методу предельных состояний, система коэффициентов надежности.

В соответствии с основными положениями по расчету конструкций предельные состояния разделены в зависимости от их опас­ности и возможных последствий на две группы: первая включает предельные состояния, ведущие к полной непригодности к эксплуатации конструкций и (или) к потере ими не­сущей способности. Эти состояния можно определить как абсолют­ные предельные состояния; вторая включает предельные состояния, затрудняющие нормаль­ную эксплуатацию или снижающие долговечность конструкций. Эти предельные состояния могут быть ликвидированы в процессе текущего ремонта.

К предельным состояниям первой группы относят:

· разрушения любого характера (вязкое, хрупкое, усталостное); потерю устойчивости формы (например, потерю устойчивости сжатого или изгибаемого элемента);

-потерю устойчивости положения (например, опрокидывание подпорной стенки или дымовой трубы);

· превращение системы в изменяемую;

. чрезмерное развитие пластических деформаций;

· возникновение трещин в металлических конструкциях, кото­рые могут привести к обрушению.

К предельным состояниям второй группы относят:

· перемещения конструкций, затрудняющие эксплуатацию сооружения;

       · колебания, нарушающие работу оборудования или санитарно­

       гигиенические нормы для работающего персонала;

       · другие нарушения, требующие временного прекращения эксплуатации и проведения ремонта.

       Расчет конструкций должен гарантировать ненаступление пре­

дельного состояния.

для предельных состояний первой группы это условие обеспечи­вается, если усилие, возникающее в элементе от внешних воздейст­вий, не будет превышать предельного усилия, которое может выдер­жать элемент, т.е. при соблюдении неравенства. N<Ф

где N - усилие в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и воздействий); Ф - предельное усилие, которое может выдержать элемент (функция свойства материала и размеров элемента).

Предельные состояния первой группы, ведущие к полному пре­кращению эксплуатации и (или) обрушению конструкций, не долж­ны быть нарушены ни разу за весь срок службы сооружения, т.е. усилие N следует рассматривать как максимальное за весь период эксплуатации, а несущую способность элемента Ф - как минималь­

но возможную.    .

для второй группы предельных состояний, связанных, как пра­вило, с перемещениями, также можно записать предельное неравен­ство: f<[f]

где f - перемещение конструкции (функция нагрузок); [f] - пре­дельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации(функция конструкции и ее назначения).

Предельные состояния второй группы, ведущие к нарушению нормальной эксплуатации, можно рассматривать как более мягкие. Поэтому расчет по второй группе предельных состояний следует вы­полнять на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуа­тации, без учета экстремальных ситуаций, приводящих к превыше­нию этих нагрузок.

В общем случае работа конструкций и переход их в предельное состояние зависят от нагрузок, свойств материала и условий работы.