Расчет стекла на прочность

ГОСТ 32281.1-2013
(EN 1288-1:2000)

СТЕКЛО И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО

Определение прочности на изгиб

Основные принципы проведения испытаний

Glass in building — Determination of the bending strength of glass — Part 1: Fundamentals of testing glass

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Институт стекла» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 41 «Стекло»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 5 ноября 2013 г.) N 61-П

За принятие стандарта проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1991-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32281.1-2013 (EN 1288-1:2000) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к европейскому стандарту EN 1288-1:2000* Glass in building — Determination of the bending strength of glass — Part 1: Fundamentals of testing glass (Стекло в зданиях. Определение прочности стекла на изгиб. Часть 1. Основы испытания стекол) путем изменения и дополнения отдельных фраз, слов, которые выделены полужирным курсивом**.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе «Предисловие» и приложении А приводятся обычным шрифтом, остальные по тексту документа выделены курсивом. — Примечание изготовителя базы данных.

Ссылки на европейские стандарты, которые не приняты в качестве межгосударственных стандартов, заменены в разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования европейского стандарта в связи с особенностями построения межгосударственной системы стандартизации.

Европейский стандарт разработан Европейским комитетом по стандартизации (CEN) ТК 129 «Стекло в строительстве».

Европейский стандарт, на основе которого подготовлен настоящий стандарт, реализует существенные требования безопасности Директивы ЕС (89/106/ЕЕС) по строительным материалам.

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия — модифицированная (MOD)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения прочности на изгиб монолитного стекла, применяемого в строительстве. Испытания стеклопакетов и многослойного стекла из настоящего стандарта исключены.

Настоящий стандарт описывает:

— что должно быть принято во внимание при проведении испытаний;

— причины использования различных методов испытания;

— ограничения методов испытаний

и дает указания по требованиям техники безопасности для персонала, работающего на испытательном оборудовании.

В стандартах ГОСТ 32281.2, ГОСТ 32281.5, ГОСТ 32281.3, [1] приведены детальные указания по методам испытаний.

Методы испытаний, описанные в настоящем стандарте, предназначены для определения больших выборок значений прочности на изгиб, которые могут служить основой для статистической оценки прочности стекла.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 111-2001 Стекло листовое. Технические условия

ГОСТ 5533-2013 Стекло листовое узорчатое. Технические условия

ГОСТ 7481-2013 Стекло листовое армированное. Технические условия

ГОСТ 21992-83 Стекло строительное профильное. Технические условия

ГОСТ 30698-2000 Стекло закаленное строительное. Технические условия

ГОСТ 30826-2001 Стекло многослойное строительного назначения. Технические условия

ГОСТ 32281.2-2013 (EN 1288-2:2000) Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Испытание двойным соосным кольцом на плоских образцах с большими площадями испытываемых поверхностей

ГОСТ 32281.3-2013 (EN 1288-3:2000) Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Испытание на образце, опирающемся на две точки (четыре точки изгиба)

ГОСТ 32281.5-2013 (EN 1288-5:2000) Стекло и изделия из него. Определение прочности на изгиб. Испытание двойным соосным кольцом на плоских образцах с небольшими площадями испытываемых поверхностей

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом, следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины и определения

3.1 плоское стекло (flat glass): Любая стекольная продукция, соответствующая ГОСТ 111, ГОСТ 7481, ГОСТ 5533, [2], [3], или любое стеклянное изделие из этой продукции, выполненное без появления кривизны или изменения профиля.

3.2 напряжение при изгибе (bending stress): Растягивающее изгибающее напряжение, созданное на поверхности образца.

Примечание — Для целей испытаний изгибающее напряжение должно быть одинаковым во всей исследуемой части образца

3.3 эффективное изгибающее напряжение (effective bending stress): Средневзвешенное растягивающее изгибающее напряжение, рассчитанное с учетом неоднородности поля напряжений.

3.4 прочность на изгиб (bending strength): Изгибающее напряжение или эффективное изгибающее напряжение, которое приводит к разрушению образца.

3.5 эквивалентная прочность на изгиб (equivalent bending strength): Эквивалентная прочность на изгиб узорчатого стекла, непостоянство толщины которого не позволяет точно рассчитать изгибающее напряжение.

3.6 профильная прочность на изгиб (profile bending strength): Частное от максимума изгибающего момента и секционного модуля профильного стекла. (ГОСТ 21992).

3.7 коэффициент интенсивности напряжения (stress intensity factor): показатель напряжения у вершины трещины.

3.8 предварительно напряженное стекло (prestressed glass): Любая стекольная продукция, соответствующая ГОСТ 30698, [4], [5], [6].

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

— длина стороны квадратного (прямоугольного) образца:

— константа для расчета изгибающего напряжения по ГОСТ 32281.3;

, — константы для расчета изгибающего напряжения по ГОСТ 32281.5;

— максимальный изгибающий момент;

— давление газа внутри нагружающего кольца по ГОСТ 32281.2;

— профильная прочность на изгиб (профильного стекла)=;

— радиус нагружающего кольца;

— радиус опорного кольца;

— радиус окружности образца;

— средний радиус образца (для оценки);

— центральный прогиб образца;

— секционный модуль (для профильного стекла);

— число Пуассона образца;

Примечание — Для натрий-кальций силикатного стекла используется значение 0,23 (см. ГОСТ 111).

Допустимые нагрузки

Расчёт допустимой нагрузки на стеклянный пол необходим для определения величины прогиба при распределённой нагрузке и порога разрушения при ударе.

Эти величины обязательно нужно знать, если Вы применяете стеклянный пол с расстоянием до основного пола более 500 мм. Например: пол перекрытие между этажами или поворотная площадка лестницы. Такие расчёты выполняют архитекторы при проектировании зданий.

Согласно СНиП2.01.07 таб.3 п.12а нагрузка на пол:

• для внутренних жилых комнат — 150 кг/м2;
• для коридоров и холлов — 300 кг/м2;
• для балконов — 400 кг/м2.

Плюс коэффициент Перегрузки 1,2-1,3.

Если в Вашем проекте не указанна толщина стеклянных панелей пола или Вы делаете отделку вообще без проекта, то информация расположенная, ниже будет Вам полезна.

Итак, теория:

1. Стеклянный пол рассчитывается исходя из максимально допустимого прогиба, а не из предела прочности на разрушение.

2. У триплекса есть особенность, связанная с текучестью связующего полимера в слоях. Динамическую нагрузку он воспринимает как единое твердое тело, а статическую как несколько стекол положенных друг на друга. Соответственно разным будет и момент инерции. Например, панель размером 1200х1200 из триплекса 8х8х8 будет держать динамическую нагрузку более 1000 кг/кв.м. при прогибе 1 мм и только около 120 кг/кв.м. при статической нагрузке. Отсюда вывод, что триплекс из более толстого стекла предпочтительнее.

3. Модуль упругости закаленного и незакаленного стекла одинаков. Отличается только предел прочности на изгиб. У закаленного стекла он как минимум в четыре раза больше. Поскольку на растяжение работает только нижнее стекло то целесообразно именно его делать закаленным.

Однако всегда есть риск что при монтаже стекло установят вверх ногами, поэтому правильная конструкция — это три закаленных стекла либо триплекс с закаленными стеклами по краям и сырым в середине. Ниже приведённая информация основана исключительно на практических испытаниях регулярно проводимых на производстве ООО «ПромСтекло».

Расчёт допустимой нагрузки позволяет определить минимальную толщину стекла, которую можно применить для стеклянных панелей пола в зависимости от их размеров.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ — именно минимальную толщину. Это поможет Вам сэкономить на стоимости стеклянных панелей пола. Но если Вы сомневаетесь в прочности и безопасности стеклянных панелей, и цена для Вас не определяющий фактор, то можно пойти по пути советских ракетостроителей и установить стеклянные панели на Ваш пол с трёхкратным запасом.

Итак, рассмотрим варианты:

Вы задумали устроить пол лента (ручей) и его ширина не превышает 300 мм. Длина роли не играет. Можете смело ставить стекло закалённое толщиной 10 мм. В бытовых условиях Вы вряд ли сможете его разбить, если только не станете стрелять в него из ружья или не заедете в дом на тракторе. Если Вы перестраховщик, применяйте триплекс ударопрочный из закалённого стекла (ТркБ) 8+0,76+8 = 17 мм.

Вы задумали устроить пол оконного типа, и его ширина колеблется от 300 до 500 мм. Достаточно применить триплекс ударопрочный из закалённого стекла (ТркБ) 8+0,76+8 = 17 мм. Для полной уверенности можете применить тот же триплекс (ТркБ) толщиной 10+0,76+10 = 21мм.

Для размеров от 500 до 1000 мм следует применять стекло триплекс (ТркБ) толщиной 10+0,76+10 = 21 мм. Если желаете с запасом, то следующий триплекс должен состоять из трёх слоёв, причём средний слой должен быть из сырого стекла (8 закалённое + 0,76 + 8 сырое + 0,76 + 8 закалённое = 26 мм).

Для размеров от 1000 до 1400 мм применять трёхслойный триплекс (10 закалённое + 0,76 + 10 сырое + 0,76 + 10 закалённое = 32 мм)

Если Вы задумали устроить пол с размером более 1400 мм, то учтите два момента:

1. Вес одного м2 пола толщиной 32 мм равен 80 кг. (а поскольку Вы решили сделать стеклянную панель больше чем 1400х1400 мм то вес этой детали составит от 160 кг). Хорошо подумайте, как Вы деталь такого веса будете вносить в помещение и монтировать, как потом во время эксплуатации её обслуживать.

2. Важна не только ширина седла стеклянного пола, которая должна быть значительно больше стандартной, но и материал основания седла на который будет укладываться стеклянная панель пола. В этом случае обязательно необходимо обратиться к специалистам за расчётом на прогиб.

Ниже приведены схемы укладки стеклянных панелей пола для разной толщины стекла:

Расчет прочности полусферы из стекла

В работе выполнен расчет прочности полусферы из оптического стекла К8 под действием внешнего давления, в рамках моделирования гидростатических испытаний изделия.

Объект исследования

Рассмотрена задача о воздействии равномерно распределенного статического внешнего давления на полусферическое стекло, установленное на абсолютно твёрдое, жёстко закреплённое основание, с возможностью проскальзывания стекла по нему.

Исходные заготовки рассмотренной в настоящей работе полусферы представляют собой цилиндры, выполненные из оптического стекла марки К8. Обработка деталей произведена традиционными для оптической промышленности способами:

обработка алмазным инструментом при формообразовании – круглая шлифовка и сферофрезерование;
шлифовка свободным абразивом;
полировка всех поверхностей детали.

Прочность стекла

Теоретическая разрывная прочность идеального стекла, по разным оценкам, в 20-30 раз больше прочности конструкционных сталей. Основной же недостаток реальных стёкол – хрупкость – обусловлен наличием поверхностных и внутренних микродефектов, становящихся центрами, от которых начинается разрушение стеклянной детали. Увеличить прочность изделия из стекла можно либо сглаживая эти дефекты, либо заставляя поверхность стекла работать только на сжатие при любых нагрузках на деталь. Сглаживание поверхностных дефектов достигается полировкой.

Одним из способов прогнозирования возможного растрескивания стекла под действием растягивающей механической нагрузки является расчетный анализ его напряженно-деформированного состояния и сравнение возникающих в стекле механических напряжений с критическими значениями.

В качестве программного средства для выполнения расчетов использована программная система конечно-элементного анализа ANSYS Mechanical, в которой проведена подготовка конечно-элементной модели, а также выполнено решение поставленных задач.

Анализ испытаний на прочность

У стёкол предел прочности на сжатие составляет от 500 до 2000 МПа. Предел прочности на растяжение у стекла значительно меньше, и поэтому предел прочности стекла при изгибе считают равным пределом прочности при растяжении. Данная прочность колеблется в пределах от 35 до 100 МПа. Путём закаливания стекла удается повысить его прочность в 3-4 раза. Также значительно повышает прочность стёкол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т. д.).

В качестве исходных данных для расчета полусферы из стекла использованы результаты эксперимента по симметричному (кольцевому) изгибу круглых образцов плоского полированного стекла марки К8. По результатам эксперимента для 40 образцов с толщинами от 2,2 до 2,5 мм прочность на изгиб варьируется в пределах от 50 до 220 МПа. По экспериментальным данным построена гистограмма распределения прочности образцов на изгиб.

Экспериментальная гистограмма распределения частных значений прочности полированного стекла К8

Вид гистограммы близок к кривой распределения частных значений прочности полированного стекла К8, приводимой в литературе [1]. Отклонения гистограммы от эталонного вида можно объяснить недостаточным количеством экспериментальных данных в выборке.

Кривая распределения прочности полированного стекла К8 [1]

По гистограмме распределения прочности построена функция распределения вероятности, представляющая собой вероятность отказа (разрушения стекла) в зависимости от возникающего в нем максимального напряжения под действием механической нагрузки.

Функция распределения вероятности отказа стекла

Выбор критерия прочности стекла

В области температур ниже температуры плавления стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам. Для определения критерия разрушения использована первая теория прочности [2]. Согласно ей, разрушение материала при сложном напряженном состоянии, как и при простом растяжении-сжатии, наступает от действия наибольшего главного нормального напряжения (оно же наибольшее растягивающее), при этом действие двух других нормальных напряжений не учитывается.

Первая теория прочности подтверждается экспериментами для хрупких материалов, к которым можно отнести стекло К8 [1]. В качестве предельного напряжения может быть взято минимальное значение прочности на изгиб, полученное в эксперименте – 50 МПа. При превышении в стекле предела прочности необходимо проводить оценку вероятности разрушения, исходя из экспериментальных данных оценки прочности образцов.

Напряженно-деформированное состояние стеклянной полусферы

Рассмотрена задача о воздействии равномерно распределенного статического давления на полусферическое стекло, установленное на абсолютно твёрдое, жёстко закреплённое основание с возможностью проскальзывания по нему.

В качестве внешнего воздействия приложено внешнее давление 50 МПа, равномерно распределенное по внешней поверхности полусферического стекла.

Воздействие внешнего давления на стеклянную полусферу

На рисунке представлено полученное поле радиальных перемещений сферического стекла.

Поле радиальных перемещений

Значение наибольшего радиального перемещения на опорной поверхности составляет 0.05 мм.

На рисунке представлено полученное поле наибольших растягивающих напряжений в сферическом стекле.

Поле наибольших растягивающих напряжений

Наибольшие растягивающие напряжения при такой постановке наблюдаются на внутреннем скруглении опорной поверхности сферического стекла. Значение наибольшего растягивающего напряжения 70 МПа, что превышает минимальное значение прочности на изгиб, полученное в эксперименте. По построенной на основе экспериментальных данных функции распределения вероятности отказа стекла, при данном уровне максимальных напряжений вероятность разрушения стекла составляет 15%.

Прочностные свойства стекла. Несущая способность. Расчет на прочность. Допустимые напряжения при изгибе

Расчет балки Ultralam Расчетная схема Нагрузки Пролет Тип нагрузки Значение, кг(кг/м.п.) Коэф. надежности γ f Коэф. длительности γ d Привязка Х, м Длина S, м 0 распределенная 350 1 1 — — 0 распределенная

Расчет балки. 1 Исходные данные

Расчет балки 1 Исходные данные 1.1 Схема балки Пролет A: 6 м. Пролет B: 1 м. Пролет C: 1 м. Шаг балок: 0,5 м. 1.2 Нагрузки Наименование q н1, кг/м2 q н2, кг/м γ f k d q р, кг/м Постоянная 100 50 1 1 50

Общество с ограниченной ответственностью «Баутехнолоджи» П Р О Ч Н О С Т Н О Й Р А С Ч Е Т навесной фасадной системы с воздушным зазором АЛЬТ-ФАСАД-11 для Жилого комплекса, расположенного по адресу: Московская

Нагрузки q n γ f q. Рубероид, δ=2 мм 2,40 1,10 2,64 Монолитная ж/б плита, δ=120 мм 300,00 1,10 330,00 Снег 126,00 1 / 1,40 180,00

Оценка несущей способности кладки из кирпича Простенки каменной кладки являются вертикальными несущими элементами здания. По результатам замеров получили следующие расчетные размеры простенков: высота

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

СОДЕРЖАНИЕ Введение.. 9 Глава 1. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ 15 1.1. Классификация нагрузок…….. 15 1.2. Комбинации (сочетания) нагрузок….. 17 1.3. Определение расчетных нагрузок.. 18 1.3.1. Постоянные

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 3.1. Сопротивление материалов. Задачи и определения. Сопротивление материалов — наука о прочности, жесткости и устойчивости элементов инженерных конструкций. Первая задача сопротивления

Бетон Арматура Арматура трубы

УДК 539.3+622.83+519.682.6 Данилов В.И. ФГУП «ГУССТ 8 при Спецстрое России», г. Ижевск МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТОВ БЕЗОПАСНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ СТРОЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ТЕРРИТОРИЯХ РАЗВИТИЯ КАРСТА,

Расчет элементов стальных конструкций.

Расчет элементов стальных конструкций. План. 1. Расчет элементов металлических конструкций по предельным состояниям. 2. Нормативные и расчетные сопротивления стали 3. Расчет элементов металлических конструкций

6 Стадии напряженнодефрмированного

6 Стадии напряженнодефрмированного состояния (НДС) Основныезадачитеории сопротивленияжелезобетона Оценка напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции. Определение конфигурации элемента.

АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО

АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО УДК 69.58:728.48 Н.Н. Алешин, Д.Н. Алешин, А.В. Колесников Сибирский государственный индустриальный университет ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ профилей системы ÑÈÀË ÊÏ60 СИСТЕМА ÑÈÀË ÊÏ60 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 172 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 173 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 174 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тема 2 Основные понятия. Лекция 2

Тема 2 Основные понятия. Лекция 2 2.1 Сопротивление материалов как научная дисциплина. 2.2 Схематизация элементов конструкций и внешних нагрузок. 2.3 Допущения о свойствах материала элементов конструкций.

Расчеты стержней на прочность и жесткость

Расчеты стержней на прочность и жесткость 1. Стержень с квадратным поперечным сечением а=20см (см. рисунок) нагружен силой. Модуль упругости материала E=200ГПа.. Допускаемое напряжение. Допустимое перемещение

Определение ветровой нагрузки на остекление Высота сооружения: Ширина сооружения: Верхняя отметка витража: Площадь витража: Площадь открывания: Тип местности: Ветровой район: h = 42.00 м d = 100.00 м z

Указания к выполнению контрольной работы 3

Указания к выполнению контрольной работы Пример решения задачи 7 Для стального стержня (рис..) круглого поперечного сечения, находящегося под действием осевых сил F и F и F, требуется: ) построить в масштабе

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

GeoWall Пример расчета ограждения котлована

Пример расчета ограждения котлована ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Расчетная схема ограждающей конструкции для программы приведена на рисунке 1: Рис. 1. Расчетная схема Характеристики грунтов: Расчетные I Расчетные значения

467 — Расчетные длины колонн

467 — Расчетные длины колонн 1 2 Программа предназначена для определения расчетных длин произвольно закрепленных стальных и железобетонных колонн переменного сечения, а также для определения усилий в колонне

13. Решение задач в Гепард-А

13. Решение задач в Гепард-А 13.1. Построение расчетной модели рамы и ее экспорт в SCAD Рассмотрим пример построения расчетной модели однопролетной, одноконьковой симметричной рамы с шарнирным опиранием

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию Казанский государственный технологический университет СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Методические указания к самостоятельной работе студентов

Основные понятия, определения

Основные понятия, определения 1. Тело, один размер которого намного превышает два других, называется 2. Сопротивление материалов это наука о элементов конструкций Ответ: 1) прочности, жесткости и однородности;

База нормативной документации:

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА УТВЕРЖДАЮ Зам. директора института Г.Д. ХАСХАЧИХ 13 мая 1986

Список рекомендуемых документов.

Список рекомендуемых документов. ГОСТ 21519-23 Блоки оконные из алюминиевых сплавов. Технические условия ГОСТ 23166-99 Блоки оконные. Общие технические условия ГОСТ 24866-99 Стеклопакеты клееные строительного

Лекция 3. Плоская задача теории упругости.

Лекция 3 Плоская задача теории упругости. 3.1 Плоское напряженное состояние. 3. Плоская деформация. 3.3 Основные уравнения плоской задачи. 3.4 Использование функции напряжений 3.5 Решение плоской задачи

Часть 1 Сопротивление материалов

Часть Сопротивление материалов Рисунок Правило знаков Проверки построения эпюр: Эпюра поперечных сил: Если на балке имеются сосредоточенные силы, то на эпюре, должен быть скачок на величину и по направлению

ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

УТВЕРЖДАЮ Декан факультета сервиса к.т.н., доцент Сумзина Л.В ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО ДИСЦИПЛИНЕ Материаловедение основной образовательной программы высшего образования программы специалитета по направлению

3 ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Основные требования к оформлению контрольной работы Контрольная работа выполняется в рабочих тетрадях, на титульном листе которой должны быть указаны название дисциплины,

1. СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫЕ СИСТЕМЫ

1. СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫЕ СИСТЕМЫ 1.1. Статически неопределимые стержневые системы Статически неопределимыми системами называются системы, для которых, пользуясь только условиями статики, нельзя определить

520 — Ленточный фундамент

520 — Ленточный фундамент 1 2 Программа предназначена для проектирования ленточного фундамента под колонны согласно следующим нормам: СНиП 2.03.01-84* [1], СП 52-101-2003 [2], СНБ 5.03.01-02 [3]. Осадка

В табл. 1 приведены основные прочностные и физико-технические характеристики стекла.

Таблица 1. Прочностные и физико-технические характеристики стеклаДопустимые напряжения при изгибе

Как видно из табл. 1, стекло имеет высокую прочность на сжатие и значительно меньшую на растяжение и изгиб. Поэтому для расчета несущей способности конструкций из стекла необходимо знать величину допустимых напряжений при изгибе, которая для стекла не является постоянной, как у многих других материалов, а изменяется по величине в зависимости от следующих факторов:

соотношения длины и ширины стекла.

Учитывая особые свойства стекла при расчете на прочность, нагрузки по характеру подразделяются не только по длительности действия, но и на эксплуатационные и разрушающие. К эксплуатационным относятся: ветровая и снеговая нагрузки, нагрузки от скопления людей и собственного веса. К разрушающим относятся температурные и ударные: нагрузки, вызванные различными ударами или взрывной (ударной) волной.

Стекло, испытавшее эксплуатационную нагрузку в течение длительного времени, обладает значительно более низкой несущей способностью по сравнению со вновь установленным стеклом. Так при расчете на кратковременные нагрузки, к которым можно отнести ветровые, величина допустимых напряжений при изгибе стекла может быть принята равной

60-70 МПа. А при длительных нагрузках, к которым можно отнести собственный вес, это значение следует принимать равным приблизительно 30 МПа.

Величина допустимого напряжения может быть выбрана из таблиц или графиков в соответствии с Рис. 1 в зависимости от вида нагрузки, способа крепления и соотношения сторон.

Рис. 1. Допустимые напряжения при изгибе, принимаемые в расчетах:

а) закаленного стекла;

б) обычного оконного стекла при действии ветровой нагрузки;

в) оконного стекла при действии ветровой и снеговой нагрузки, нагрузки от скопления людей и собственного веса;

г) обычного оконного стекла, установленного в фонарях (или кровлях) при действии снеговой нагрузки от собственного веса и скопления людей.

Из Рис. 1 хорошо видно, что на несущую способность стекла оказывают влияние такие факторы, как способ его крепления и соотношение сторон (при четырехстороннем закреплении).

Допустимые расчетные напряжения при изгибе для стекла при различных значениях запаса прочности. (По данным Инженерного бюро Аулис Бертин — Финляндия)

Коэффициент запаса прочности

Допустимое расчетное напряжение при изгибе, МПа

Допустимые напряжения при изгибе могут быть также определены на основе расчетных напряжений в момент разрушения с учетом коэффициента запаса прочности, величина которого зависит от вида нагрузки, способа закрепления стекла и соотношения сторон. На основании значений разрушающей нагрузки, задаваемой опытным путем (до момента, когда 95 % стекол выдерживают ее), рассчитываются напряжения в момент разрушения. В табл. 2 приведены значения допустимых напряжений при изгибе и коэффициентов запаса прочности для обычных, ламинированных и закаленных стекол.

Коэффициент запаса прочности выбирается на основании функционального назначения здания с учетом эксплуатационных факторов неопределенности и риска. Запас прочности закаленных стекол, как правило, принимается ниже, чем у обычных.

В качестве ориентировочной величины при предварительных расчетах возможно принимать допустимые напряжения при изгибе стекла sдоп = 25 МПа.

Расчет стеклянных пластин на эксплуатационные нагрузки из условий прочности и жесткости

С точки зрения теории упругости стекло представляет собой тонкую плоскую пластину. Линейная теория расчета пластин исходит из того, что их прогиб не превышает толщины. При расчете стекол, которые прогибаются незначительно, используют дифференциальное уравнение, которое в литературу о стекле вошло под названием формулы Баха. Его решение для расчета оконных стекол на ветровую нагрузку не представляет особой трудности.

Однако прогиб больших оконных стекол под нагрузкой может быть в несколько раз больше их толщины. При этом плоская пластина превращается в пространственную оболочку, где кроме изгибных возникают и мембранные напряжения, а простое дифференциальное уравнение переходит в систему дифференциальных уравнений в частных производных, решение которого значительно сложнее. Соотношение изгибных и мембранных напряжений, возникающих в балке при различных ее прогибах, показано на Рис. 2.

Рис. 2. Соотношение изгибных и мембранных напряжений, возникающих в балке при различных ее прогибах:

а) балка без нагрузки;

б) балка под нагрузкой с небольшим прогибом;

в) эпюра изгибных напряжений в балке с небольшим прогибом;

г) балка со значительным прогибом при увеличении нагрузки;

д) направления растягивающих усилий в балке со значительным прогибом;

е) эпюра мембранных напряжений в балке со значительным прогибом

Вертикальные конструкции из стекла

В теории расчета стекол вертикально расположенным считается стекло, отклонение которого от вертикальной плоскости не превышает 10°,

а отклонение верхнего края от вертикальной плоскости, проходящей через нижний край, не более 300 мм. Толщина одинарной пластины в вертикально расположенном окне при равномерно распределенной нагрузке определяется с помощью формулы Маркуса:

Свойства стекол

Область применения стекол определяется их свойствами. Так, для листовых строительных стекол важны прочность на сжатие и растяжение, термические свойства, химическая устойчивость, светопрозрачность. Ниже рассмотрены важнейшие свойства стекла, характеризующие его в твердом состоянии.

Плотность. Плотностью называется отношение массы тела к его объему. Определяется она по формуле p = m/V, где р — плотность; г/см 3 ; m — масса, г; V — объем, см 3 .

Стекло имеет плотность от 2,2 до 7,5 г/см 3 . Она определяется химическим составом. В состав тяжелых стекол (флинтов) входит много свинца, в состав легких — окислы элементов с малой атомной массой — лития, бериллия, бора. Большинство промышленных строительных стекол (оконное, полированное, профильное) имеет плотность 2,5—2,7 г/см 3 в частности оконное — стекло 2,55 г/см 3 . Плотность стекол в некоторой степени зависит и от температуры. Так, с повышением температуры плотность стекол уменьшается.

Прочность. Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. В зависимости от направления действия нагрузки определяют предел прочности при сжатии, растяжении, изгибе и т. д.

Предел прочности стекол при сжатии R (кгс/мм 2 , Па) измеряют величиной разрушающей силы F (кгс), действующей на поперечное сечение S (мм 2 ) образца перпендикулярно действующей силе: R = F/S.

Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм 2 , например прочность оконного стекла 90—100 кгс/мм 2 . Для сравнения можно указать, что прочность на сжатие чугуна 60—120, стали 200 кгс/мм 2 .

На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B₂O₃ значительно повышают прочность, РbО и Al₂O₃ в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe₂O₃ почти не изменяют ее.

Предел прочности при растяжении определяют по формуле R = P/S, где R — предел прочности при растяжении, кгс/мм 2 (Па); Р — средняя величина разрушающего усилия, кгс; S —площадь шейки образца в момент разрыва, мм 2 .

Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм 2 , т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие.

Прочность стекла на растяжение зависит от состояния поверхности стекла. Наличие на ней каких-либо повреждений (трещин, царапин) снижает прочность стекла в 4—5 раз. Поэтому для сохранения заданной прочности стекла необходимо оберегать его поверхность от повреждений, например покрывать кремний органическими пленками. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.

Твердость. Твердость — это способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. От твердости зависит продолжительность всех видов механической обработки (в производстве полированного автомобильного и технического стекла).

К твердым сортам относят боросиликатные малощелочные стекла с содержанием B₂O₃ до 10—12%, твердость которых по шкале Мооса равна 7. Стекла с большим содержанием щелочных окислов имеют меньшую твердость. Наиболее мягкие — многосвинцовые силикатные стекла, твердость которых по шкале Мооса равна 5—6.

Хрупкость. Хрупкость стекол определяется способностью противостоять удару. Большая хрупкость стекол ограничивает их применение. В лабораторных условиях вместо хрупкости определяют микрохрупкость стекла, которая измеряется числом микротрещин, образовавшихся на поверхности стекла при вдавливании в него алмазной пирамидки.

На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B₂O₃, SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, MgO хрупкость незначительно понижается.