Материалов во времени

Материал в сооружениях, по аналогии с биологическими средами, «живет», т.е. его состояние и характеристики в известной степени (в зави­симости от рода материала, условий эксплуатации и приложенных нагру­зок) изменяются во времени. Рассмотрим несколько наиболее характерных примеров.

Общеизвестно, что прочность бетона в сооружениях со временем возрастает. Однако при неблагоприятных условиях - при низких темпера­турах свежеуложенного бетона, недостаточном увлажнении его и, в осо­бенности, при воздействии агрессивных сред, это нарастание прочности не только замедляется, но может приостановиться совсем, а в отдельных слу­чаях - даже замениться обратным процессом.

При приложении внешней нагрузки зависимость между напряже­ниями и деформациями в бетоне носит криволинейный характер. Но при повторных циклах нагружения (не превосходящих 40-50% от предела проч­ности) график деформаций постепенно выпрямляется (рис. 1.5) и бетон на­чинает работать практически упруго.

В таких условиях находятся, например, железобетонные мосты, систематически загружаемые проходящей подвижной нагрузкой. Наоборот, длительная выдержка сооружения в ненагруженном состоянии ведет к час­тичному восстановлению криволинейности диаграммы деформаций.

Характеристики металла в элементах конструкций, работающих в упругой стадии, остаются практически стабильными. Пластические дефор­мации вызывают явление наклепа, влияющего на физико-механические свойства материала (снижение пластичности, увеличение хрупкости, разви­тие анизотропии и т.д.). Длительная разгрузка отчасти восстанавливает первоначальные свойства.

Наклеп и механическое старение металла создают условия для возникновения и развития, в особенности при пониженных температурах, опасных для целости конструкций "хрупких" трещин.

Постепенное изменение физико-механических свойств наблю­дается и в других материалах - дереве, пластмассах и т.д., тем более значи­тельное, чем в более сложных условиях протекает процесс эксплуатации сооружения. При оценке действительной работы и несущей способности

конструкций выявление и учет возможных изменений характеристик материалов являются задачей первостепенной важности.