poradnik_02_wlasciwosci.pdf
(
1600 KB
)
Pobierz
segregator
W³aciwoci materia³ów budowlanych
Spis treci rozdzia³u 2
2.0
W³aciwoci materia³ów budowlanych
Uwagi wstêpne
2.1
Wielkoci, oznaczenia, jednostki 2.1.1
Podstawowe cechy materia³ów budowlanych
2.2
Struktura wewnêtrzna 2.2.1
W³aciwoci wytrzyma³ociowe 2.2.2
Odkszta³cenia 2.2.3
W³aciwoci z zakresu fizyki budowli 2.2.4
Styropian
2.3
Produkcja 2.3.1
W³aciwoci fizyczne 2.3.2
W³aciwoci chemiczne 2.3.3
Reakcja na ogieñ 2.3.4
Wymagania fizykomechaniczne 2.3.5
Literatura i normy
2.4
2.1.1
Uwagi wstêpne
Wielkoci, oznaczenia, jednostki
Wielkoæ
oznaczenie
jednostka
masa
objêtoæ
gêstoæ
ka¿dorazowo z odpowiednim indeksem uwzglêdniaj¹cym
pory
materia³u szkieletu
wodê
stan suchy
wilgotnoæ
wilgotnoæ obliczeniow¹
m
V
r
kg
m
3
kg/m
3
p
sz
H
s
w
w,obl
porowatoæ
wilgotnoæ masowa
wilgotnoæ objêtociowa
si³a
sta³a si³a
powierzchnia przekroju
d³ugoæ
zmiany d³ugoci
z odpowiednim indeksem dla oznaczenia
pe³zania
odkszta³ceñ elastycznych
termicznych
skurczu/pêcznienia
naprê¿enie
odkszta³cenie
wytrzyma³oæ
wytrzyma³oæ na rozci¹ganie
wytrzyma³oæ na ciskanie
modu³ sprê¿ystoci
pe³zanie
wspó³czynnik rozszerzalnoci termicznej
skurcz
pêcznienie
temperatura
zmiany temperatury
wspó³czynnik przewodzenia ciep³a
ciep³o w³aciwe
wspó³czynnik przepuszczania pary wodnej
wspó³czynnik oporu dyfuzyjnego
opór dyfuzyjny
sztywnoæ dynamiczna
u
m
u
v
F
F
o
A
l
D
%
%
%
N
N
m
2
m
m
p.
e
t
s/p.
s
f
f
r
f
s
E
F
a
T
e
s
e
p
T
D
Pa
%
Pa
Pa
Pa
Pa
-
1/K
%
o
C
K
W/(m·K)
J/(kg·K)
kg/(m·Pa·s)
-
(m
2
·Pa·s) /kg
MN/m
3
l
T
c
d
Z
p
s
Podstawowe cechy materia³ów budowlanych
Struktura wewnêtrzna
2.2.1
Gêstoæ, porowatoæ, wilgotnoæ
Opis materia³u budowlanego, uwzglê-
dniaj¹cy w³aciwoci techniczne i jego
stan wilgotnociowy, wymaga wprowa-
dzenia trzech wielkoci: gêstoci, zarów-
no materia³u suchego jak i materia³u za-
wieraj¹cego wilgoæ w porach,
porowatoci, pozwalaj¹cej na opis nie tyl-
ko iloci ale i struktury porów w materia-
le oraz wilgotnoci odnoszonej do masy
lub objêtoci materia³u ®o
2.2.1/2.
Wielkie znaczenie dla oceny przydatnoci
materia³u do konkretnego zastosowania
maj¹ informacje o jego strukturze we-
wnêtrznej. Od niej bowiem zale¿¹ takie
w³aciwoci materia³u jak: wytrzyma³oæ,
odkszta³calnoæ, izolacyjnoæ termiczna
itp. Jedn¹ z podstawowych informacji
o materiale jest gêstoæ, okrelana jako
stosunek masy [kg] i objêtoci [m
3
].
2.2.1/2
gêstoæ szkieletu materia³u
Niezale¿nie od w³aciwoci fizyczno-che-
micznych szkieletu materia³u, w przypad-
ku materia³ów budowlanych du¿e zna-
czenie ma obecnoæ i w³aciwoci porów
powietrznych zawartych w materiale. Pory
wewn¹trz materia³u mog¹ byæ ca³kowicie
suche, wype³nione wod¹ czêciowo lub
ca³kowicie. Ma to wiêc wp³yw na rzeczy-
wist¹ masê materia³u przy ró¿nych stop-
niach zawilgocenia i inne w³aciwoci fi-
zyczne ®o
2.2.1/1
.
gêstoæ suchego materia³u
gêstoæ materia³u wilgotnego
gêstoæ przy wilgotnoci obliczeniowej
porowatoæ
2.2.1/1
wilgotnoæ objêtociowa
Masa suchego materia³u
m
s
, kg
wilgotnoæ masowa
materia³ szkieletu
pory powietrzne
Wilgotnoæ materia³ów ju¿ wbudowanych
zale¿y ka¿dorazowo od warunków panu-
j¹cych w otoczeniu, a tak¿e od zastoso-
wanej technologii i czasu, jaki min¹³ od
ukoñczenia budowy. Dla celów projekto-
wych mo¿na jednak przyjmowaæ przeciêt-
ne, potwierdzone badaniami i obserwa-
cjami na obiektach rzeczywistych,
wartoci wilgotnoci ustabilizowanej, jak¹
osi¹gaj¹ materia³y w tzw. stanie powietrz-
no-suchym ®o
2.2.1/3.
Masa materia³u wilgotnego
m
w
, kg
m
w,obl
, kg
materia³ szkieletu
pory powietrzne
pory wype³nione
wod¹
Masa wody w materiale
m
H
= m
w
- m
s
, kg
2.2.1/3
Objêtoæ wody w materiale
materia³
u
v
, % u
m
, %
beton o szczelnej strukturze i kruszywie
5
beton o szczelnej strukturze i porowatym kruszywie
15
ceg³a
1.5
Objêtoæ materia³u
wapieñ
5
gips, anhydryt
2
V
styropian
0.075
zasypki nieorganiczne (perlit, wermikulit)
5
Objêtoæ szkieletu
drewno, materia³y drewnopochodne
15
V
sz
organiczne, izolacyjne materia³y w³ókniste
15
Objêtoæ porów
V
p
= V - V
sz
2.2.2
Podstawowe cechy materia³ów budowlanych
W³aciwoci wytrzyma³ociowe
Wytrzyma³oæ, modu³ sprê¿ystoci
Przebieg takiego badania przedstawiono
skrótowo poni¿ej, przyk³adowy materia³
jest w nim poddany ciskaniu/rozci¹ga-
niu:
na rozci¹ganie f
r
i ciskanie f
s
przedsta-
wiono w tabeli ®o
2.2.2/3
.
Ka¿de cia³o, na które dzia³a niezrówno-
wa¿ona si³a, porusza siê ruchem przy-
pieszonym, z przyspieszeniem zale¿nym
od masy cia³a, zgodnie z zale¿noci¹:
2.2.2/3
materia³
f, MPa
n sporz¹dzenie próbki w kszta³cie prêta
d³ugoæ l, mm
przekrój A, mm
2
n umieszczenie próbki w maszynie zry-
waj¹cej
n obci¹¿enie od zera do zerwania
n pomiar si³y zrywaj¹cej i odkszta³cenia
si³a F, N
wyd³u¿enie Dl, mm
n obliczenie naprê¿eñ oraz wzglêdnego
odkszta³cenia
naprê¿enia
stal
f
r
370 do 690
si³a = masa · przypieszenie
beton
f
s
5 do 55
mur
f
s
1.5 do 25
Jednostkowa si³a (1 niutona, 1 N) nadaje
cia³u o jednostkowej masie (1 kg) jedno-
stkowe przypieszenie (1 m/s
2
).
Szczególnym rodzajem si³y jest si³a przyci¹-
gania ziemskiego (si³a ciê¿koci, ciê¿ar),
która nadaje cia³u spadaj¹cemu swobo-
dnie przypieszenie zwane ziemskim. Je¿eli
cia³o nie mo¿e spadaæ - jest podparte - wy-
wiera na p³aszczyznê poziom¹ nacisk rów-
ny swojemu ciê¿arowi. W technice zwykle
przyjmuje siê przybli¿on¹ wartoæ przypie-
szenia ziemskiego, równ¹ 10 m/s
2
. Wów-
czas cia³o o masie 1 kg ma ciê¿ar 10 N.
drewno iglaste
f
r
80 do 100
styropian
f
r
0.1 do 0.5
modu³ sprê¿ystoci
E, MPa
Modu³ sprê¿ystoci jest definiowany jako
tangens k¹ta nachylenia wykresu naprê-
¿eñ w funkcji odkszta³ceñ w obszarze za-
le¿noci liniowej. Jego wartoæ liczbowa
jest równa ilorazowi naprê¿eñ i odpowia-
daj¹cej im wartoci odkszta³ceñ. Modu³
sprê¿ystoci mo¿na interpretowaæ jako
opór przeciwko odkszta³ceniom stawiany
przez materia³ obci¹¿ony si³¹.
wyd³u¿enie/skrócenie wzglêdne
Obecnoæ si³ jest w budownictwie zwi¹za-
na nie tylko z przyci¹ganiem ziemskim,
ale tak¿e z wiatrem, trzêsieniem ziemi
i innymi wp³ywami.
n przedstawienie zale¿noci pomiêdzy
naprê¿eniem a wyd³u¿eniem/skróce-
niem na wykresie ®o
2.2.2/2
.
Wartoci liczbowe modu³u sprê¿ystoci
ró¿nych materia³ów przedstawiono w ta-
beli ®o
2.2.2/4
.
Przy³o¿enie si³ do poszczególnych elemen-
tów budynku powoduje powstanie w nich
ró¿norodnych naprê¿eñ, najwa¿niejsze
z nich przedstawiono na rys. ®o
2.2.2/1
.
2.2.2/2
2.2.2/4
materia³
E, MPa
2.2.2/1
stal
21·10
4
beton
(2do3)·10
4
si³y
mur
(0.2 do 1.0)·10
4
drewno iglaste
çç
1.0·10
4
obszar zale¿noci liniowej
drewno iglaste
^
0.03·10
4
rozci¹-
ganie
czyste
ciskanie
ciskanie
z wybo-
czeniem
styropian
3.5 do 9.5
Dziêki wprowadzeniu pojêcia modu³u
sprê¿ystoci mo¿na w bardzo prosty spo-
sób zapisaæ, dla zakresu liniowego, za-
le¿noæ pomiêdzy naprê¿eniem i od-
kszta³ceniem, a mianowicie:
wyd³u¿enie/skrócenie, %
Przebieg krzywej na wykresie jest w po-
cz¹tkowej fazie liniowy, jest to tzw. obszar
prostej proporcjonalnoci naprê¿eñ i od-
kszta³ceñ, dalej ju¿ zale¿noæ ma charak-
ter krzywoliniowy.
zginanie
cinanie
s = E · e
Wystêpuj¹ce w elementach budynku sta-
ny obci¹¿eñ wymagaj¹ okrelenia ich no-
noci, a tak¿e mo¿liwoci w³aciwego
u¿ytkowania, a wiêc konieczne jest
sprawdzenie naprê¿eñ i odkszta³ceñ.
n wyznaczenie wytrzyma³oci i obliczenie
modu³u plastycznoci
wytrzyma³oæ
f, MPa
Do okrelania w³aciwoci materia³ów
zwi¹zanych z nonoci¹ i u¿ytkowaniem
s³u¿¹ takie wielkoci jak wytrzyma³oæ
i modu³ sprê¿ystoci. Okrela siê je dla
danego materia³u na podstawie badañ,
w których próbka materia³u jest podda-
wana obci¹¿eniom a¿ do zniszczenia.
Wytrzyma³oæ materia³u to najwiêksze
mo¿liwe naprê¿enia. Po osi¹gniêciu ta-
kiej wartoci naprê¿eñ dochodzi do zni-
szczenia materia³u. Tak wiêc wytrzyma-
³oæ odpowiada co do wartoci
naprê¿eniom niszcz¹cym. Wartoci licz-
bowe wytrzyma³oci ró¿nych materia³ów
Podstawowe cechy materia³ów budowlanych
Odkszta³cenia
2.2.3
strona 1
Modu³ sprê¿ystoci, pe³zanie,
wspó³czynnik wyd³u¿alnoci,
skurcz/pêcznienie
Odkszta³cenia sprê¿yste
Pozosta³e odkszta³cenia
Obci¹¿enie u¿ytkowe konstrukcji powo-
duje powstanie w jej elementach naprê-
¿eñ i odkszta³ceñ. Dla zakresu liniowej
zale¿noci odkszta³ceñ i naprê¿eñ mo¿na
zapisaæ:
Oprócz odkszta³ceñ sprê¿ystych, przy sta-
³ych obci¹¿eniach dzia³aj¹cych na kon-
strukcjê budynku, powstaj¹ w wyniku pe³-
zania materia³u tak¿e nieodwracalne
odkszta³cenia. Po przy³o¿eniu obci¹¿enia
ich wartoæ wzrasta pocz¹tkowo doæ
szybko, lecz póniejsze zmiany przebie-
gaj¹ ju¿ wolno a¿ do osi¹gniêcia wartoci
koñcowej.
Zmiana wymiarów elementu budynku
mo¿e byæ wywo³ana nastêpuj¹cymi przy-
czynami:
n dzia³aniem si³
n zmianami temperatury
n zmianami wilgotnoci.
Konstrukcja budynku musi byæ tak zapro-
jektowana, aby w wyniku odkszta³ceñ po-
szczególnych elementów nie dosz³o do
ich uszkodzenia, aby mog³y one spe³niaæ
dalej swoj¹ funkcja u¿ytkow¹ i aby nie
dosz³o do uszkodzenia elementów s¹sia-
duj¹cych.
s = E · e
jeli
i
to wzór na zmianê
d³ugoci prêta w wyniku dzia³ania si³y
F mo¿na zapisaæ w nastêpuj¹cej postaci:
Wartoæ odkszta³ceñ powstaj¹cych w wy-
niku pe³zania pod wp³ywem sta³ej si³y F
o
,
mo¿na wyraziæ jako funkcjê liniow¹ od-
kszta³ceñ sprê¿ystych:
gdzie F
to bezwymiarowy wspó³czynnik
Jeli poprzez zabiegi projektowe nie jest
mo¿liwe wyeliminowanie przyczyn od-
kszta³ceñ (np. poprzez izolowanie ter-
miczne) to element konstrukcji albo musi
mieæ swobodê przemieszczania siê, albo
te¿ konieczne jest przejêcie powsta³ych si³
przez ustrój konstrukcyjny.
pe³zania.
W tabeli ®o
2.2.3/2
podano wartoci
wspó³czynnika pe³zania dla niektórych
materia³ów budowlanych.
Przyk³ady odkszta³ceñ pokazano na rys.
®o
2.2.3/1
.
2.2.3/2
materia³
F
2.2.3/1
metale
0
beton
1 do 3.5
wyd³u¿enie
zmiany
d³ugoci
ceg³a
1 do 1.5
skrócenie
wapienie
1 do 2
zginanie
beton komórkowy
2 do 2.5
drewno
0.1 do 0.5
ugiêcie
obrót
wywo³any
ugiêciem
zwichrzenie
skrêcanie
W³aciwoci materia³u, które maj¹ wp³yw
na odkszta³cenia pochodz¹ce od si³y ze-
wnêtrznej, przedstawiono na przyk³adzie
prêta o d³ugoci l i pola powierzchni prze-
kroju A.
Plik z chomika:
jak_krzysztof
Inne pliki z tego folderu:
poradnik_02_wlasciwosci.pdf
(1600 KB)
Tablica Współczynnik przewodzenia ciepła (ciała stałe).xls
(40 KB)
kalkulatorU_02.07 Obliczanie wsp. przenikania ciepła Uk wg. PN-EN ISO 6946 z 2004 oraz literatury fachowej.xls
(2378 KB)
03. Ustawa o ochronie przeciwpożarowej.zip
(2767 KB)
znaki_bezpieczenstwa.pdf
(118 KB)
Inne foldery tego chomika:
Galeria
Prywatne
zachomikowane
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin