Анализ разброса механических свойств строительных материалов

Программные комплексы имеют встроенную функцию учета разброса механических свойств материала, которая включается для его плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона [1]. Работая в комплексе, пользователь задает усредненное значение механического свойства материала, которое берется из ГОСТов или нормативных документов. Затем осуществляется активация опции учета разброса механических свойств (рис.1) [1]. При чем современные программные комплексы позволяют включать опцию для всех механических свойств одновременно.Рис. 1. Опция учета разброса механических свойств материала (знак #)Задается в процентах значение коэффициента вариации, т.е. максимального разброса механических свойств. Данный коэффициент определяется экспериментально или исходя из рекомендаций СНиПов, касающихся коэффициентов запаса по материалу. В дальнейшем при выполнении расчетов он может быть изменен. На этапе формирования расчетной модели строительной конструкции включается датчик случайных чисел для каждого конечного элемента материала, по которому задавался разброс свойств [1]. Таким образом, создается потомственный материал, обладающий новыми свойствами, которые отличаются от свойств родительского материала на разброс, не превышающий коэффициента вариации. Значение коэффициента вариации рекомендуется принимать от 0 до 30%. В первую очередь это связано с непредсказуемым разбросом механических свойств при очень больших значениях коэффициента. По заданному алгоритму определяются фактические значения свойств, которые присваиваются конечным элементам расчетной модели. В результате получается разнородный материал, имеющий случайную структуру и механические свойства, которые не превышают заданные пределы значений в большую и меньшую сторону по отдельным конечным элементам материала. Картина разброса свойств потомственного материала приведена на рис. 2 [1]. Рис. 2. Картина разброса свойств потомственного материалаАнализ картины разброса говорит о том, что среднее фактическое значение не совпадает с усредненным значением, которое было задано вначале.Расчеты с использованием современных программных комплексов позволяет учитывать влияние разброса механических свойств на величину напряжений в конструкции и на процесс разрушения строительных конструкций.ЗаключениеВ процессе работы рассмотрены механические свойства строительных материалов. Они представлены прочностью, твердостью, истираемостью, ударной вязкостью, износом, упругостью, пластичностью, хрупкостью и ползучестью.Свойства количественно определяются при испытании и выражаются в физических величинах в соответствии с действующими стандартами. В ГОСТах и других нормативных документах для них приводится усредненное значение. Разброс механических свойств материалов оказывает влияние на процесс разрушения строительных конструкций.Поэтому при проектировании сооружений и конструкций необходимо учитывать в явной или неявной форме статистический разброс механических свойств материалов, деталей, элементов и соединений. Также необходимо учитывать изменчивость (в пространстве и во времени) параметров, которые характеризуют внешние нагрузки и воздействия.Применение современных программных комплексов позволяет учитывать разброс механических свойств, тем самым позволяя учитывать влияние его на величину напряжений в конструкции и на процесс разрушения строительных конструкций.Список использованной литературыКашеварова Г.Г. Программная реализация алгоритма учета статистического разброса механических свойств материала // Вестник ПНИПУ, Строительство и архитектура, № 1, 2012. – С. 133-141.Основные свойства строительных материалов: методические указания к лабораторным работам для студентов всех направлений подготовки, реализуемых НИУ МГСУ / М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т, каф. строительных материалов; сост. М.Б. Каддо, О.Б. Ляпидевская, С.М. Пуляев [и др.]. – М. : НИУ МГСУ, 2015. – 38 с.Основные свойства строительных материалов: метод. указания студентам всех форм обучения по направлению 270800.62 Строительство и специальности 271101.65 Строительство уникальных зданий и сооружений. / Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т; сост. Н.И. Ханова, И.В. Конкина – Н. Новгород: ННГАСУ, 2013 – 36 с.Строительные материалы и изделия : учеб. пособие / В.С. Руднов и др. ; под общ. ред. доц., канд. техн. наук И. К. Доманской. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2018. – 203 с.