Температурные изменения

Прочность материалов имеет решающее значение для несущих конструкций здания. В других его элементах различные требования прочности также оказывают влияние на выбор строительных материалов; например, пол не должен деформироваться под нагрузкой, кровельный материал — провисать. Материалы должны выдерживать напряжения, возникающие в них в процессе нормальной эксплуатации здания. Определяющим свойством может стать не прочность, а пластичность. Кровельные материалы должны реагировать в ответ на деформацию, возникающую в здании, герметик — расширяться или давать усадку, чтобы закрывать шов, который он герметизирует, клей — «приспосабливаться» к тепловой деформации материалов, которые он соединяет.

Таким образом, необходимо точно знать способность к деформации любого строительного материала, включая и изменения этого свойства, которые могут произойти со временем в процессе эксплуатации. Следовательно, если образец материала имеет предел прочности при растяжении, равный, например, 10 МПа, то проектировщик должен считать, что все партии материала этого же сорта будут обладать по крайней мере такой же прочностью на растяжение. Такое предположение остается в силе для искусственных материалов, таких, как металлы и пластмассы. Но оно менее подходит для дерева (если только оно не выбрано специально и не отсортировано) и совершенно не годится для природного камня, характеристики качества которого зависят от того, в каком уступе карьера и на какой глубине он добыт.

Несмотря на то, что слова «stress» и estrain часто применяют в разговоре как синонимы, каждое из них имеет свое значение. Представим себе деревянную колонну размером 0,1×0,1 Х4 м, выдерживающую сжимающую нагрузку, равную 4000 кгс. Напряжением в свае является нагрузка, приходящаяся на площадь поперечного сечения колонны:

Существует три вида напряжений: растяжение, сжатие и сдвиг. Поперечная сдвигающая сила как бы срезает материал, она может проявляться и в виде крутящего усилия. Прочность материалов при сдвиге меньше, чем при растяжении или сжатии, а для большинства материалов, особенно таких хрупких, как бетон, прочность на растяжение меньше прочности на сжатие.