Tính biến dạng:
Tính biến dạng cuả vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố là tính chất của vật liêụ bị thay đổi hình dáng và kích thước dưới tác dụng của tải trọng.
Thực chất của biến dạng là khi chịu tác dụng của ngoại lực các phân tử sẽ thay đổi vị trí cân bằng và có chuyển vị tương đối.
Phân loại biến dạng:
Căn cứ vào giá trị phục hồi biến dạng cuả vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố:
Biến dạng đàn hồi: là biến dạng bị triệt tiêu hoàn toàn khi bỏ ngoại lực tác dung.
Tính chất hồi phục về hình dáng và kích thươc gọi là tính đàn hồi. ban đầu của vật liệu sau khi bỏ ngoại lực
Biến dạng dẻo (biến dạng dư): là biến dạng không bị triệt tiêu hoàn toàn khi bỏ ngoại lực tác dụng. Tính chât không hôi phuc được hình dạng và kích thươc ban đâu cuả vật liệu sau khi bỏ ngoại lực tác dụng gọi là tính dẻo.
Căn cứ vào thời điểm xuất hiện biến dạng cuả vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố:
Biến dạng tức thời: biến dạng xuất hiện ngay sau khi đặt lực.
Biến dạng theo thời gian : biến dạng chỉ xuất hiện sau một thời gian đặt lực.
Phân loại vật liệu xây dựng theo giá trị biến dạng:
Căn cứ vào quan hệ giữa ứng suất và biến dạng, hay nói cách khác căn cứ vào hiện tượng biến dạng tới trước khi bị phá hoại, chia vật liệu thành:
Vật liệu có tính dẻo: là vật liệu mà từ khi đặt lực cho đến trước khi bị phá hoại quan sat đươc biên dan g dẻo rât rõ rang. VD: thep ít các bon, bitum...
Vật liệu có tính gion: là vật liệu mà từ khi đặt lưc cho đên trươc khi bị phá hoai không quan sat nung... thây biến dan g một các h rõ rang. VD: gang, đá thiên nhiên, gạch đất sét
Vật liệu có tính đàn hồi: là vật liệu mà khả năng biến dạng đàn hồi lớn hơn khả năng biến dạng dẻo.
Tính dẻo hay tính giòn của vật liệu có thể thay đổi tùy theo các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gia tải... VD: bitum khi kéo ở nhiệt độ cao là vật liệu dẻo, khi kéo ở nhiệt độ thấp là vật liệu giòn...
Các hiện tượng liên quan đến giá trị biến dạng cuả vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố:
Hiện tượng từ biến:
Từ biến là hiên không đổi. tượng biến dạng tăng dân theo thơi gian khi tải trọng tác dụng
Nguyên nhân của hiện tượng từ biến là do trong vật liệu rắn có một số bộ phận phi tinh thể có tính chaỷ nhơt gân giông như thể lỏng. Mặt khac, do ban thân câu tạo của vật liệu có một số thiếu sót, khuyết tật về mặt cấu trúc hoặc do vật liệu thay đổi cấu trúc theo thời gian nên dưới tác dụng lâu dài cuả
Hiện tượng chùng ứng suất:ngoai lưc nó bị chảy nhớt ra .
- Chùng ứng suất là hiện tượng ứng suất đàn hồi giảm dần theo thời gian khi giữ cho biến dạng không đổi.
- Nguyên nhân: do dưới tác dụng lâu dai cuả tải trọng, môt phần năng lượng gây biến dạng đàn hồi bị mất đi dưới dạng phân tán nhiệt làm cho một bộ phận vật liệu có biến dạng đàn hồi dần dần chuyển sang biến dạng dẻo.
Giá trị Cường độ cuả vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố:
Cường độ: là khả năng lớn nhất của vật liệu xây dựng chống lại sự phá hoại dươi tác dung của tải trọng và được xác định bằng ứng suất tới hạn tương ứng với tải trong gây phá hoại mẫu. Ký hiệu R.
Cường độ tiêu chuẩn: là cường độ cuả vật liệu xây dựng nhà phố khi mẫu có hình dạng kích thươc chuẩn, được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, thí nghiệm theo phương pháp chuẩn. Ký hiệu Rtc.
Mac vật liệu (đối với các vật liệu mà cường độ là chỉ tiêu quan trong nhât đê đanh giá chất lương): là đai độ tiêu chuẩn. lương không thứ nguyên do Nhà nước quy định căn cứ vaò cường tiêu chuẩn
Trong các kết cấu xây dựng nhà ở, nhà phố, vật liệu có thể chịu các loại tải trọng khác nhau: kéo, nén, uốn, cắt, trượt, ... Tương ứng với mỗi dạng chịu tải sẽ có một loại cường độ tương ứng: cường độ chịu kéo, chịu nén, chịu uốn...
Khi thí nghiệm, sự phá hoại trên mẫu xảy ra khi có các dấu hiệu : đứt, tách lớp, nứt, biến dạng lớn, gãy...
Phương pháp và công thức thiết kế nhà ở, nhà phố:
Phương pháp trực tiếp:
Chế tao mẫu hoặc lây mẫu từ kêt câu công trình xây dựng phần thô nhà ở nhà phố và tác dụng tải trong trực tiếp lên mẫu cho đến khi mẫu bị phá hoại. Sự xuất hiện vết nứt, sự tách lớp và biến dạng là các dấu hiệu phá hoại.
Cường độ vât liêụ đươc tính toán từ các kết quả thí nghiêm theo các công thức tương ứng với dạng chịu lực .
Xác định cương độ nén Rn : mẫu thí nghiêm thương có dạng hình khối lập phương, cạnh từ 2 đến 30cm.
Rn = P / F
trong đó : P - tải trọng phá hoại
F - diện tích mặt cắt ngang
Xác định cường độ chịu kéo Rk : mẫu thí nghiệm có hình lăng trụ.
Rk = P /F
trong đó :P - tải trọng pha hoại
F - diện tích mặt cắt ngang
Xác định cường độ chịu uôn Rk : mẫu thí nghiệm thường có dạng thảnh (dầm), tiết diện chữ nhât, đăt trên 2 gôi tưa rồi tác dung lên thảnh một hay hai tải trong tâp trung.
+ Sơ đồ 1 tải : Trường hợp đăt một tải trọng ở giữa :
Rn = M/W = 3Pl/ 2bh2
+ Sơ đồ 2 tải : Trường hợp đặt hai tải bằng nhau đối xứng với điểm giữa của thanh:
Rn = M/W = 3Pl/ bh2
trong đo : M - mômen uốn
W - mômen kháng uốn của tiết diện ngang dầm
P - tải trọng phá hoại
l - khoảng cách giữa hai gối tựa
b, h - chiều rộng và chiều cao tiết diện
Phương pháp gián tiếp: dựa vào nguyên tắc của dung cụ đo
Nhóm theo nguyên tắc cơ học:
Giá trị tác dụng tải trọng sâu vaò bề mặt vật liêụ xây dựng nhà phố rôi đo trị số biến dạng dẻo, thông số đo là độ cứng hay biến dạng cục bộ (búa bi, búa có thảnh chuẩn).
Tác dụng tải trọng va chạm vào bề mặt vật liệu, dựa vào nguyên tắc nây bật đàn tính ra khỏi bề mặt vật liệu, thông số đo là trị số bật nẩy do phản lực từ măt vật liêụ xây dựng nhà ở tạo ra khi có tác động cơ học (súng bật nẩy ).
Đem các thông số đo được đối chiếu với các đồ thị chuẩn tương ứng của dung cụ để suy ra giá trị cường độ của vật liệu xây dựng nhà ở.
*Nhóm theo nguyên tắc vật lý:
Dựa vaò quy luât lan truyên của xung điên, tia phong xạ hay song siêu âm khi đi qua vât liệu để xác định mât đô, tân số dao động riêng hay vân tôc truyên song. Đem đôi chiếu các thông số đo với các đồ thị chuẩn để xác định cường độ cuả vât liêụ .
Dụng cụ đo : máy siêu âm bêtông, máy siêu âm thép...
Các phương phap không phá hoại rất tiên lơi song mức độ chính xác tuỳ thuộc vào rất nhiều yếu tố do đó không thể thay thế hoàn toàn phương pháp phá hoại mẫu được . Các biêu đồ chuẩn của phương pháp không phá hoai phải được xây dựng trên cơ sở của phương pháp phá hoại mẫu .
Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị cường độ vật liệu xây dựng nhà ở, nhà phố :
Các yếu tố phụ thuôc vào bản thân câu tao vât liệu xây dựng nhà ở :
Vật liệu có cấu trúc kết tinh hoàn thiện có cường độ cao hơn vật liệu có cấu trúc kết tinh không hoàn thiện.
Vật liêụ xây dựng tinh thô. có kiến truc kêt tinh mịn có cường độ cao hơn vât liêụ có kiên truc kêt Vật liệu có cấu tạo rỗng có cường độ thấp hơn vật liệu đặc chắc vì no có độ rỗng tương đối lớn, lực liên kêt giữa các chât điểm yếu, diện tích chịu lực giảm, ứng suât tập trung ở gần lỗ rỗng, nên khả năng chịu lực kém .
Vât liêụ xây dựng có câu tao dạng lớp hoặc sợi, thảnh phân câu tạo phân bố theo một chiêu nhât định nên cường độ theo mỗi hướng khác nhau (tính dị hướng).
Các yếu tố phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm:
Hình dáng và kích thước mẫu: mẫu có hình dạng khác nhau thì trị số đo cường độ cũng khác nhau. VD: trong thí nghiệm nén thì mẫu có kích thước càng bé, chiều cao càng thấp thì trị số đo R sẽ cao; mẫu hình trụ có trị số đo R thấp hơn mẫu hình lăng trụ.
Đặc trưng bề mặt: trong thí nghiệm nén thì mẫu có bề mặt trơn láng, lực ma sat nhỏ, cường độ sẽ thấp và ngược lại.
Tốc độ tăng tải: khi tốc độ tăng lực càng nhanh, tốc độ biến hình của vật liệu chậm (tương đối) so với tốc độ tăng tải nên trị số đo R sẽ cao hơn so với thực tế.
Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường: có ảnh hưởng đến cường độ. Đối với các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ và độ âm thì ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ đến cường độ rất lớn .
Để khắc phục các yếu tố ảnh hương đó, phải quy định một hình dang, kích thươc chuẩn, điều kiện chê tao và dương hộ chuẩn , phương pháp thí nghiêm chuẩn cho tưng loai vật liệ (Tiêu chuẩn Xây dựng của Việt Nam, Tiêu chuẩn ngành của các Bộ chủ quản, Tiêu chuẩn của các nước trên thế giơi, Tiêu chuẩn của các Hiêp hội đươc Quốc tế công nhân). Khi thí nghiệm trên các điều kiên chuẩn . khac chuẩn, phai có sự hiệu chỉnh kêt quả về điêu kiện chuẩn
Vì hình dáng và kích thươc mâu có anh hương nhât định đên kêt quả thí nghiệm cường độ nên đối với Rn người ta phải dùng hệ số điều chỉnh. VD: đối với thí nghiêm nén của bêtông cho thi công xây dựng phần thô nhà ở:
Hệ số điều chỉnh cường độ giưã các loại khuôn mẫu
(lấy khuôn 15 x 15 x 15cm làm tiêu chuẩn)
Hình dáng, kích thước mẫu (cm) .../... K
30 x 30 x 30 .../... 1,10
20 x 20 x 20 .../... 1,05
15 x 15 x 15 .../... 1,00
10 x 10 x 10 .../... 0,91
d = 20 ; h = 40 .../... 1,24
d = 15 ; h = 30 .../...1,20
Các hệ số liên quan đến cường độ :
Hệ số mềm :
-Nhìn chung khi vật liệu bão hoà nước thì cường độ giảm. Để đánh giá sự độ bên cuả vât liêụ khi lam viêc trong môi trương nước tac dung hệ số mềm Km
Km = Rbh / R k
trong đó : Rbh cường độ của mẫu vật liệu đã bão hòa nước
Rk -cường độ của mẫu vật liệu khô
Hệ số mềm biến đổi trong giới hạn từ 0 (vật liệu bằng đất sét không nung) đến 1 (vật liệu hoàn toan đặc chăc: thep, kính...). Đôi với các công trình bị ngâp nước hay chịu mực nước thay đổi liên tục hay bị nước va đập liên tục yêu cầu hệ số mềm lơn hơn 0,75. Những vật liệu có hệ số mềm lớn hơn 0,75 được gọi là vật liệu bền nước.
Hệ số an toàn:
Trong tính toán thiết kê công trình, ngươi ta chỉ tính khả năng chịu lực của vật liệu theo trị số cường độ tối đa cho phép [ R ]. Cường độ này nhỏ hơn cường độ giới hạn thực sự của vật liệu mới đảm bảo an toàn. Tỷ số giữa cường độ giới hạn và cường độ cho phép goi là hệ số an toan K. Hệ số an toan K luôn luôn lớn hơn 1.
K = R / [R]
trong đó : R - cường độ giới hạn của vật liệu
[R] - cường độ tối đa cho phép trong thiết kế
Lý do để đưa ra hệ số an toàn trong tính toán thết kế kết cấu công trình :
Cường độ là trị số trung bình của nhiêu mâu thí nghiêm, nhiều vùng hoặc nhiều lần thí nghiệm.
Trong quá trình lam viêc, vât liêụ thường có hiên tương moi hoăc đa có biến hình quá lơn tuy chưa đên lưc phá hoại (nhât là khi tai trong trung lặp). Măt khác khi thiêt kế thi công xây dựng nhà ở, người ta chưa đề cập hêt đên các yêu tố ảnh hưởng của môi trường tác dụng lên công trình.
Việc lựa chọn hệ số an toan lớn hay nhỏ khi tính toán tuỳ thuôc vaò :
Quy mô, tầm quan trọng của công trình xây dựng dân dụng.
Kinh nghiêm về tính toán thiết kế, phương phap tính, trình độ tính toán, trình độ nắm chắc vật liệu, kiểm nghiệm qua các công trình đã xây dựng...
Phương tiện, thiết bị thăm dò, khảo sát, dự báo, kiểm định ...
Hệ số phẩm chất:
Hệ số phẩm chất Kpc là chỉ tiêu đánh giá phẩm chất của vật liệu - là tỷ số giữa cường độ và khối lượng thể tích của vật liệu.
Kpc = R / γo
trong đó : R - cường độ giới hạn của vật liệu, daN/cm2
γo - khối lượng thể tích của vật liệu, kg/m3
Tính chống cháy, tính chịu nhiệt:
Tính chống cháy:
Tính chống cháy là khả năng của vật liệu chịu được tác dụng trực tiếp của ngọn lửa trong một thời gian nhất định mà không bị phá hoại.
Căn cứ vào khả năng chống cháy, vât liệu xây dựng được chia thành 4 nhom :
+ Vật liệu không cháy,không bị biến dạng
+ Vật liệu không cháy nhưng có thể biến dạng nhiều
+ Vật liệu khó cháy
+ Vật liệu dễ cháy
Tính chịu nhiệt:
Tính chịu nhiệt là khả năng của vật liệu chịu tác động của nhiệt độ cao trong một thời gian dài mà không bị phá hoại (thường là bị chảy).
Căn cứ vào khả năng chịu nhiệt, vật liêụ xây dưng được chia thành 3 nhóm :
+ Vật liệu chịu nhiệt: chịu được tác dụng của nhiệt độ lớn hơn 15800C
+ Vật liệu khó chảy: chịu được tác dụng cuả
nhiệt độ từ 1350 ÷ 15800C.
+ Vật liệu dễ chảy: chịu được tác dụng của nhiệt độ dưới 13500C.