60

6. Ostanati pova`ni fizi~ki osobini

6.1 Viskoznost Edna od najzna~ajnite osobini na te~nostite e viskoznosta. Pod viskoz-

nost se podrazbira vnatre{noto triewe vo te~nostite koe go karakteri-zira silata potrebna da se izvr{i pomestuvawe na eden sloj na te~nosta vo odnos na drug.

Taa e tesno povrzana so strukturnite karakteristiki na te~nosta i zavisi od silite na me|usebnoto dejstvo na atomite, jonite i molekulite.

Koga se zboruva za viskoznost naj~esto se pretpostavuva laminarno dvi`ewe na te~nosta vo cevkite. Vo ovoj slu~aj silite na triewe vnatre vo te~nosta dejstvuvaat paralelno na oskata na dvi`ewe. Ovie sili vlijaat taka {to sloevite na te~nosta koi pobrzo se dvi`at gi povlekuvaat so sebe i onie sloevi koi se dvi`at pobavno. Silite na triewe koi se javuvaat pod ovie okolnosti imaat ista nasoka so nasokata na dvi`eweto. Vo obratniot slu~aj, sloevite koi se dvi`at pobavno dejstvuvaat na sloevite koi se dvi`at pobrzo so sili na triewe so nasoka sprotivno od nasokata na dvi`eweto.

Brzinite na pooddelnite sloevi pri laminarnoto dvi`ewe na te~nos-tite vo cevkite se namaluva odej}i kon yidovite na istite. Pritoa, ~es-ti~kite na te~nosta koi se nao|aat neposredno do yidovite se odnesuvaat kako da se prilepeni do niv. Ako so v se obele`i brzinata na dvi`ewe na odreden sloj od te~nosta vo pravec na oskata na dvi`ewe z, toga{ brzinata na dvi`eweto na sosedniot sloj }e bide v+dv, a dodeka brzinata na te~nosta na kontaktot so ydovite }e bide ramna na nula. Spored toa, dijagramot na brzinite pri laminarnoto dvi`ewe na te~nostite niz cevki }e go ima oblikot prika`an na Sl.21(a).

Sl. 21. Raspored na brzinite pri dvi`ewe na te~nostite niz cevka (a), deformacii

na smolknuvawe na Wutnovata te~nost (b)

Za pomestuvawe na eden sloj na te~nosta vo odnos na drug e potrebna opredelena sila proporcionalna na povr{inata na kontaktot na razgledu-vanite sloevi, slikovito poka`ana na Sl.21(b), pri {to e razgleduvan elementaren del od te~nosta vo slojot so debelina dn koj ima dol`ina dz=1, odnosno elementaren del dz·dn·1. Ovaa sila na smolknuvawe na edinica povr{ina go definira tangencijalnoto napregawe τ, koe spored Wutnoviot zakon e denozna~no opredeleno so relacijata:

dndv·η=τ odnosno

dndvτ

=η ; dt

dsdv z= -promena na brzinata

a) b)

61

dtd

dnds

dtd

dtds

dnd zzz γ

ηηητ ··· =

=

=

Vo ovoj izraz e:

Ø η − koeficient na viskoznost ili skrateno re~eno, viskoznost na te~nosta,

Ø γz − agol na lizgawe, γz ≈ tg γz = dsz/dn Vsu{nost, η pretstavuva dinami~ka viskoznost. Postoi i kinemati~ka

viskoznost na te~nosta koja se bele`i so ν. Vrskata pome|u koeficientite η i ν e definirana so slednata relacija:

TS ,γ

ην = (m2/sec) η = γS,T ⋅ ν

kade {to γS,T e specifi~na masa (gustina) na te~nosta.

Dimenziite na koeficientot na viskoznost spored Wutnoviot zakon vo SI- sistemot na edinici se dobivaat na sledniot na~in:

===

= ·sec/sec)/(

/2

2

mN

mmmN

dndvτ

η Pa⋅sec

Dimenzijata na kinemati~kata viskoznost ν }e bide m2/sec.

Viskoznosta na te~nosta zavisi od nejzinata priroda, no voedno i od temperaturata. So zgolemuvawe na temperaturata viskoznosta se namaluva. Ovaa zavisnost mo`e da se pretstavi vo eksponencijalen oblik so slednata relacija:

TREeA ·/·=η

kade {to e:

Ø A - konstanta koja zavisi od osobinite na te~nosta;

Ø E- energija na aktivirawe, t.e. energija {to e potrebna edna ~esti~ka da se pomesti od edna ramnote`na polo`ba na druga, so dimenzii (J/mol);

Ø R - univerzalna gasna konstanta;

Ø T - temperatura, vo (K).

Kinemati~kata viskoznost ν se vika u{te i apsolutna viskoznost. Recipro~nata vrednost na apsolutnata viskoznost pretstavuva fluidnost na soodvetnata te~nost.

η

γ=

νT,S1

Mereweto na koeficientot na viskoznost se vr{i so pomo{ na aparati poznati pod op{toto ime viskozometri. Vo praktikata se koristat viskozometri koi rabotat na principot na istekuvawe na te~nosta niz cevka so soodveten pre~nik. Treba da se napomene deka eksperimentalno

62

Sl. 22 Redvudov viskozometar

dobienite vrednosti odgovaraat samo za temperaturata i nadvore{niot pritisok pri koi e izvr{eno mereweto. Za presmetuvawe na viskoznosta η naj~esto se upotrebuva obrazecot:

t·V·L·8

p·R· 40 ∆π

=η

vo koj e:

R0 - radius na cevkata;

∆p-razlika na na pritisokot pod koj te~nosta te~e vo cevka so dol`ina L;

V - volumen na iste~nata te~nost;

t - vreme na istekuvawe. ^esto, za prakti~ni celi, viskoznosta ne se presmetuva so pogore definiraniot izraz, a se pravat otstapki i vo odnos na dimenziite, Pa⋅sec. Za merka na viskoznosta se zema ona vreme, vo sekundi (sec), koe e potrebno opredelen volu-men od te~nosta da iste~e niz otvor so poznati dimenzii. Ova vsu{nost pretstavuva i princip na rabota na Redvudoviot viskozometar.

Ovoj viskozometar se sostoi od dva sada. Vo edniot sad, nazna~en so 1 na Sl. 22, se nao|a te~nosta {to se ispituva, a vo drugiot sad, sadot 2, se nao|a voda ~ija uloga e da ja odr`uva temperaturata na konstantno nivo.

Vo tekot na izveduvawe na eksperimentot, preku vodata vo sadot 2 se vr{i zagrevawe na ispituvaniot fluid do propi{anata temperatura. Koga zatvora~ot 4 }e se izvadi od otvorot 3 te~nosta }e po~ne da istekuva vo menzurata postavena pod sadot 1 i 2. Kako merka za viskoznost se zema vremeto potrebno da iste~at 50 cm3 te~nost od viskozimetarot. 6.2. Propustlivost na gasovi i parea

Edna od pova`nite fizi~ki osobini na materijalite e nivnata

sposobnost niz sebe da propu{taat gasovi (vozduh) i vodena parea. Koga na povr{inite koi{to go ograni~uvaat primerokot na materijalot, postoi razlika na pritisok na gasot, ili pareata, }e nastane negovo dvi`ewe niz porite ili puknatinite na materijalot. Ovaa osobina na materijalite se narekuva difuzija i se pretstavuva preku koeficientot na propustlivost na gas δg ili parea δp, koj{to e daden so sledniot izraz:

t·p·Sa·Q

p ∆=δ [ ]·sec)·/( Pamkg [ ]·sec)Pa·m/(litgδ

kade {to e: Q - masa na pareata vo kg, gasot vo lit; a - debelina na primerokot vo m; S - povr{ina na primerokot vo m2;

∆p - razlika na na pritisokot na gasot ili pareata na dvete sprotivni strani od primerokot, vo Pa;

t - vreme na traewe na ekspsrimentot, vo sec.

63

Spored ova, po definicija, koeficientot na propustlivost na gasovi i parea go pretstavuva ona koli~estvo gas ili parea vo lit/kg koe za edinica vreme (1 sec) minuva niz sloj od materijalot so debelina od 1m, normalno na povr{ina od 1m2 pri razlika na pritisokot na stranite na primerokot od 1 Pa.

Materijalite koi{to se upotrebuvaat za izrabotka na pregradni yidovi treba da bidat dovolno propustlivi ovozmo`uvaj}i im na yidovite da “di{at” taka {to }e se obezbedi prirodno ventilirawe. Ova e osobeno va`no kaj stanbenite objekti, u~ili{tata, bolnicite i sli~no. Kaj spomena-tive objekti yidovite ne treba da se oblo`uvaat so materijali koi se sprotistavuvaat na minuvaweto na vozduhot i vodenata parea. Nasproti ova, yidovite i pokrivite na objektite so golema vnatre{na vlaga, primerno bawite, treba da se za{titat od vnatre{na strana so materijali koi ne propu{taat vodena parea. Zimno vreme vozduhot vo takvite objekti sodr`i mnogu pove}e parea otkolku nadvore{niot vozduh, pa zatoa toj se stremi da mine niz yidot. [tom vakviot vozduh od vnatre{nosta na prostorijata }e dojde do nadvore{nata povr{ina na yidot, koja{to e poladna, se javuva kondenzacija na pareata, so {to se zgolemuva vla`nosta na materijalot na takvite mesta. Na ovoj na~in se zgolemuvaat toploprovod-livosta i se sozdavaat uslovi za razru{uvawe na materijalot od dejstvo na mraz.

Po pravilo, materijalite koi ne propu{taat vodena parea , t.n. parni brani, treba da se postavat od onaa strana na pregradata kaj koja{to sodr`inata na vodenata parea vo vozduhot e pogolema.

Propustlivosta na gasovi i parea na materijalite koi se koristat vo grade`ni{tvoto, vo golema merka zavisi od nivnata struktura, ili poto~no re~eno od nivnata tekstura {to pretstavuva prostoren raspored na poroznosta, od goleminata na zrnata i rasporedot na goleminata na zrnata i porite vo niv, pri {to glavna uloga ima otvorenata poroznost. Zaradi ovie pri~ini propustlivosta mo`e da se menuva vo {iroki granici duri i kaj eden ist materijal (primerno kaj betonot, grade`nata keramika i sl.,) vo zavisnost od nivnite osobini (dali imaat pomala ili pogolema gustina, pogolema ili pomala mo} na vpivawe voda i sli~no).

Vrednostite na propustlivosta na parea δp i propustli-vosta na gasovi δg mo`e da se procenat samo relativno, pri {to za edinica, odnosno etalon, e zemena propustlivosta na obi~nata tula. Za nekoi pova`ni materijali koi se koristat vo grade`ni{tvoto, relativnite vrednosti na propustlivosta na parea i gasovi se dadeni vo Tabela 9.

Tabela 9. Relativni vrednosti na propustlivosta na parea i gasovi za nekoi materijali

Relativna vrednost Materijal

Volumenska masa (kg/m3)

Poroznost (%) δg - gasovi δp - parea

Beton (agregat ~akal) 2200 15 0,1 0,25 Lesen beton (agregat tol~ena tula) 1800 31 0,5 0,8

Varovnik 2000 23 1,2 0,7 Polna glinena tula 1900 31 1,0 1,0 Termoizolaciona tula 1100 4,2 2,2

64

Vo grade`nata praktika od golemo zna~ewe e propu{taweto na vodenata parea niz pooddelnite konstruktivni elementi. Pri ova, naj~esto se voveduva t.n. faktor na otporot na difuzija na vodenata parea niz materijalot µ definiran so izrazot:

T·R·

'

δδ

=µ (bezdimenzionalna golemina)

δ’ - koeficient na propu{tawe na vodena parea niz vozduhot; δ - koeficient na propu{tawe na vodena parea niz materijalot; R - gasna konstanta za vodena parea (R=47,1 m·kg/kg·K); T - apsolutna temperatura.

Faktorot na otpor na difuzija na vodena parea µ za razli~ni materijali e razli~en, i za del od materijalite koi se koristat vo grade`ni{tvoto negovite vrednosti se prezentirani vo Tabela 10:

Tabela 10. Faktor na otpor na difuzija na vodena parea

Materijal µ

vozduh 1.0

prodol`en malter 15

kerami~ki blokovi 4-6

klinker polna tula 35

silikatna tula (polna i {upliva) 4-20

beton 60-90

ekspandiran polistiren 40-60

mineralna volna 1.0

aluminiumska folija 0.1 600 000

bakarna folija 0.1 700 000

6.2.1 Fenomenot na termodifuzija niz toplinskite brani

Pri difuzijata na vodenata parea niz grade`nite elementi bitna e temperaturata vo vnatre{nosta na ovie elementi. Se postavuva pra{aweto od kade tolku vodena parea i koj ja tera taa parea da prodira niz toplinskata bariera, primerno niz fasadniot yid? Ovoj fenomen od fizi~ki aspekt, glavno, se slu~uva zaradi vla`nosta na opkru`uvaweto na pregradnite elementi, t.e. toplinskite barieri.

Atmosferskiot vozduh se sostoi od 80% azot, 18% kislorod, malku jaglendvooksid, vodena parea i drugi gasovi. Vozdu{niot pritisok zavisi od vla`nosta, odnosno od koli~estvoto na vodena parea sodr`ana vo vozduhot. Pome|u dva volumeni na prostor so razli~en vozdu{en pritisok, me|usebe podelen so pregrada, vozduhot od termi~ki spekt se karakterizira so udarno dvi`ewe na molekulite i atomite vo gasovita sostojba odnesuvaj}i

65

se kako gasna smesa vo koja site delovi na gasot pravat obid da dojde do me|usebno izedna~uvawe na pritisokot. Pri ova, zaradi razlikite na pritisokot na oddelnite volumeni doa|a do dvi`ewe t.e. difuzija.

Imaj}i predvid deka yidovite na objektite, t.e fasadite i drugite pregradi ne se vozdu{no nepropustlivi ne se javuva bitna razlika pome|u vnatre{niot i nadvore{niot pritisok. Me|utoa, sepak doa|a do razlika vo parcijalniot pritisok na gasot na vodenata parea posebno vo slu~aj koga vodata isparuva vo vnatre{niot prostor (na primer, samo od teloto na ~ovekot isparuva 40-100 g/h). Toga{, pregradata, ekranot ili fasadniot yid pretstavuva izvesen otpor na difuzijata. Od druga strana e poznato deka zastapenosta na vodenata parea vo vozduhot e vo direktna zavisnost od temperaturata na vozduhot. Prostorot vo koj `ivee ~ovekot ima naj~esto relativna vla`nost od 40-60%. Pri promena na temperaturata vo prostorot vo koj imalo opredeleno koli~estvo vodena parea (imal opredelena relativna vla`nost) eden del od vodenata parea se pretvora vo kondenzat-rosa, i relativnata vla`nost na prostorot se namaluva. Sosema e logi~no da se pojavi kondenzat na povr{inata od pregradata koja ima poniska temperatura od temperaturata na vozduhot vo prostorot. Vo Tabela 11. se dadeni podatoci za koli~estvo na vodena parea vo g/m3 vozduh pri razli~na temperatura i razli~na relativna vla`nost na vozduhot.

Samo kako primer, vo prostorija so temperatura na vozduhot od 250S i relativna vla`nost od 50%, vo koja nekoja yidna povr{ina ima temperatura na povr{inata od 150S, koli~estvoto na kondenziranata voda }e iznesuva 11.52-6.41= 5.11 g/m3. Ako volumenot na prostorot e 4.0h4.0h2.8=44.8 m3, toga{ vkupnoto koli~estvo kondenzirana voda iznesuva 44.8h5.11= 229 grama t.e 0,229 litri za eden ciklus. Preku difuzniot proces vlagata si go bara svojot pat, a vodata, t.e. kondenzatot svoeto mesto na ladnata povr{ina, negde vnatre vo fasadniot yid, se razbira ako vo toa ne bide efikasno spre~ena so parna bariera so koja }e se za{titi materijalot na fasadata od destrukcija. Ova e od osobena va`nost za termoizolacijata koja treba da se za{titi od vla`ewe, posebno ako termoizolacioniot materijal e ~ustvitelen na vlaga, odnosno ima afinitet sprema nea.

Tabela 11. Koli~estvo na vodena parea pri razli~na relarivna vla`nost

Koli~estvo na vodena parea vo vozduhot (g/m3) pri relativna vla`nost od Temperatura

T(0S) 100% 50% 25%

0 4.84 2.82 1.21 5 6.80 3.40 1.70 10 9.40 4.70 2.35 15 12.83 6.41 3.20 20 17.29 8.56 4.32 25 23.04 11.52 5.76 30 30.36 15.18 7.59 35 39.60 19.80 9.90 40 51.14 25.57 12.78

Pri pravilno proektiranite fasadni obvivki se nastojuva da se postigne

stacionaren difuzen tek. Toa zna~i deka, vo razgleduvan vremenski period,

66

koli~inata na vodenata parea koja vlegla vo obvivkata od vnatre{nata, potpolna strana, da e ednakva so onaa koja preminala na ladnata, nadvore{na strana. Vo ovoj slu~aj nema da dojde do kondenzirawe na vodena parea vo nekoj od vnatre{nite sloevi. Od ovoj aspekt posebno zna~ajno e odnesuvaweto na pove}eslojnite fasadni obvivki i problemot na postavuvaweto na termoizolaciskite sloevi.

Termoizolaciskite sloevi imaat vlijanie na tekot na temperaturata niz fasadnite pregradi, a so samoto toa i na tekot na pritisokot na vodenata parea pri zasituvawe na vnatre{nosta na yidot, Sl. 23. So ogled na toa deka ovie termoizolaciski sloevi se mnogu propustlivi za vodenata parea tie vlijaat i na tekot na vistinskiot pritisok na pareata, a so toa imaat golemo vlijanie i na termodifuznoto odnesuvawe na pove}eslojnite yidovi. Sekako deka i vo ovoj slu~aj, zna~ajni bi bile modelite na karakteristi~ni pregradi kako na primer: homogena, so termoizolaciski sloj na nadvore{nata strana, so termoizolaciski sloj vnatre vo sendvi~ot i so termoizolaciski sloj od vnatre{nata strana, Sl. 23.

Sl.23 Razli~ni modeli na pove}eslojni pregradi so razli~na pozicija na

termoizolaciskiot sloj

Mo`e da se konstatira deka kolku pove}e termoizolaciskiot slojot se pomestuva kon vnatre{nosta na yidot, t.e. kon vnatre{nata strana tolku pove}e se zgolemuva i rizikot od kondenzacija na vodenata parea, imaj}i predvid deka temperaturata naglo pa|a vo blizina na vnatre{nata strana na yidot ili pak, na samata vnatre{na povr{ina {to }e uslovi i pojava na rosi{te.

Kaj homogeniot yid, prakti~no ne se javuva kondenzacija. Toa {to }e se difundira na vnatre{nata strana, mo`e da se izdifundira na nadvore{nata strana t.e nadvor.

Za{titata na pove}eslojnite pregradi od difuzija i kondenzacija na vodenata parea mo`e da se obezbedi, kako {to be{e napomenato na po~etokot, so postavuvawe na parna brana, me|utoa na pravilno, t.e. adekvatno mesto vo yidot zavisno od dispozicijata na pooddelnite sloevi, osobeno termoizilaciskiot sloj, Sl.24.

Kolku parnata bariera odi od vnatre prema nadvor, tolku postoi s# pogolema opasnost od kondenzirawe na vodena parea.

67

Sl.24 Lokacija na parna brana vo pregrada

Koga parnata bariera e postavena od vnatre{nata strana, Sl. 24 (a), vo bilo kakvi klimatski uslovi, nemo`e da dojde do kondenzacija na vodenata parea vo jadroto na yidot zaradi toa {to sekoj difuzen tek od vnatre{nosta na prostorot kon nadvor e spre~en. Vo takov slu~aj sekoj pat nemora da se predvidi, vo bukvalen smisol, parna bariera, zo{to nejzinata funkcija mo`e da ja prevzemat sloevite koi ja ko~at difuzijata (kerami~ki plo~ki ili drugi oblogi od toj tip).

Me|utoa, ako parnata brana se pomestuva kon poladnata strana od pregradata, negde vnatre, Sl. 24 (b), ili sosema na nadvore{nata strana, Sl. 24 (v), doa|a do prodirawe na vodenata parea niz jadroto na yidot i vo zavisnost od temperaturniot re`im, postoi mo`nost, posebno vo zimski uslovi, da dojde do kondenzacija na istata.

6.2.2 Postapka za presmetuvawe na difuzija na vodena parea

Presmetkata na difuzijata na vodenata parea i analizata na rezultatite od aspekt na ocena dali odredena toplinska bariera, t.e pregradna konstrukcija ili fasaden yid, gi zadovoluva barawata vo odnos na sigurnosta od mo`ni {teti od vlaga, vo momentov vo Republika Make-donija e regulirana so postojniot, seu{te va`e~ki standard MKS U. J5.520, koj{to e mnogu sli~en na germanskiot DIN 4108-3. Vo nedostig na ponovi i podetalni klimatski podatoci za grade`no-klimatskite zoni vo RM, se koristat podatocite od, isto taka, stariot standard MKS U.J5.600. Osnovna pri~ina {to seu{te ne e usvoen kako makedonski standard, standardot EN ISO 13788 (Hygrothermal performance of building components and building elements-Internal surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation-Calculation methods) e otsustvoto na detalni klimatoli{ki podatoci, na primer, za sredni mese~ni nadvore{ni temperaturi, sredni vrednosti na najniski godi{ni tamperaturi insolacijata i sli~no.

Za da se dobie odgovorot dali vo nekoj element }e dojde do pojava na kondenzacija ili ne, treba da se sprovede standardna postapka.

68

(1) Vrz osnova na temperaturata na vnatre{nata strana θi=Ti i nadvore{-nata strana θe=Te, kako i soodvetnite vrednosti na relativnata vla`nost φi = ϕi i θe=ϕe se presmetuvaat parcijalnite pritisoci na vodenata parea:

pi = φi ⋅ p′i - na vnatre{nata strana;

pe = φe ⋅ p′e - na nadvore{nata strana

kade {to pi’ i pe

’ e pritisok na zasitenata vodena parea zavisno od temperaturata Ti i Te soodvetno, (dadeno tabelarno).

(2) Za sekoj sloj od konstrukcijata dk (k=1, 2, ..., n) se presmetuva relativniot otpor na difuzija na vodenata parea rk:

rk = dk ⋅ µκ

kade µκ e faktor na otporot na difuzijata na vodenata parea niz k-tiot sloj od pregradata i za pove}e materijali e prezentiran vo Tabelata 11.

(3) Se crta modificiraniot grafi~ki prikaz na konstruktivniot element taka {to, namesto debelinata dk (k=1, 2, ..., n) na apcisnata oska se nanesuva relativniot otpor na difuzija na vodenata parea rk, Sl. 23.

Sl.25 Grafi~ka prezentacija na pritisokot na zasitena vodena parea i

parcijalniot pritisok na vodenata parea

(4) Za poznatite temperaturi na granicite na pooddelnite sloevi Tj so pomo{ na tablica se presmetuva pritisokot na zasitenata vodena parea pj

’ (j = i, 1, 2, ..., n, e) za dadenite ramnini. Ovie vrednosti se nanesuvaat kako ordinati vo modificiraniot prikaz na elementite. Posle spojuvaweto na ovie to~ki so pravi linii se dobiva linijata na pritisokot na zasitenata vodena parea p’ niz elementot.

(5) Na istata grafi~ka prezentacija se nanesuva i parcijalniot pritisok na vodenata parea pi i pe (na prvata i poslednata ordinata) i se spojuvaat so prava linija koje se vika linija na parcijalniot pritisok na vodenata parea vo dadeniot elenvfa.

Bidej}i parcijalniot pritisok na vodenata parea nemo`e da bide pogolem od pritisokot na zasitenata vodena parea na posmatranoto mesto,

69

t.e. vo slu~aj koga liniite p i p’ se se~at, potrebno e da se izvr{i korekcija na linijata p.

Vo zavisnost od polo`bata na liniite p i p′ koi se dobivaat posle even-tualnata korekcija na linijata p, vozmo`ni se slednite tri slu~ai:

Slu~aj (a): ne se javuva kondenzacija na vodenata parea vnatre vo konstruktivniot element;

Slu~aj (b): do kondenzacija na vodenata parea doa|a vo edna ramnina na konstrukcijata, t.n. ramnina na kondenzacija;

Slu~aj (v): do kondenzacija doa|a vo edna zona na konstruktivniot element - zona na kondenzacija.

Opi{anata postapka e definirana so odredbite na tehni~kite regulati-vi za presmetuvawe na difuzija na vodenata parea vo visokogradbata, MKS U.J5.520.

• Najverna merka za spre~uvawe na kondenzacijata na vodenata parea e pravilniot raspored na sloevite na materijal i toa:

(1) slojot so pogolema toplotna provodlivost i pogolem otpor na difuzijata na vodenata parea doa|a od vnatre{nata strana na yidot (beton, plo~ki, kamen, malteri i sli~no);

(2) sloevite so pomala toplotna provodlivost i pomal otpor na difuzija na vodenata parea treba da se stavat od nadvore{nata strana (termoizolacioni materijali, stiropor, tervol, staklena volna, i lesni grade`ni materijali - peno beton, durisol, drvo, trska.

Otpor na propu{tawe na vodenata parea ),d(fD1

δ=

n

n

2

2

1

1 d...

ddD1

δ++

δ+

δ=

d - debelina na soodvetniot sloj od materijalot na elementot;

δ - negoviot koeficient na propu{tawe-sproveduvawe na vodenata parea.

70

6.3 Postojanost na mraz

Postojanosta na mraz pretstavuva sposobnost na materijalot, vo sostojba na zasitenost so voda, da izdr`i opredelen broj na ciklusi na smrznuvawe i odmrznuvawe bez vidlivi tragi na razru{uvawe i bez pozna~ajno namaluvawe na masata i na negovata jakost.

Pri~inata za nepostojanost, odnosno razru{uvawe na materijalite pro zamrznuvawe se napregawata {to se javuvaat vo materijalot zaradi zamrznuvawe na vodata vo porite od istiot. Ovie napregawa se usloveni od narasnuvaweto na kristalite na mrazot vo porite na materijalot i od zgolemuvaweto na hidrostati~kiot pritisok predizvikan od zgolemuvaweto na nejziniot volumen za okolu 9% pri preminuvaweto vo mraz. Tokmu ova dej-stvuva kako vnatre{no natovaruvawe na yidovite od porite i predizvikuva mnogu visoki napregawa na zategnuvawe vo materiajlot. Kako posledica na ova, vo materijalot, vo po~etokot se javuvaat sosema mali, a podocna i sé pogolemi puknatini taka {to toj se drobi i ja gubi jakosta.

Fenomenot na nepovolno dejstvo na mrazot na karakteristikite na materijalot bi mo`el da se objasni i na sledniot na~in: Najprvo se smrznuva vodata od povr{inskite sloevi na materijalot. Kako rezultat na prenosot na vodata od sloevite so povisoka temperatura kon sloevite so poniska temperatura, nastanuva nejzino pridvi`uvawe od vnatre{nosta na materijalot kon negovata povr{ina zaradi toa, porite i kapilarite od povr{inskite sloevi zna~itelno se zapolnuvaat so voda i se sozdavaat mno-gu ponepovolnu uslovi pri zamrznuvaweto. Ova objasnuva zo{to proizvo-dite od eden ist materijal imaat razli~na postojanost na mraz, bidej}i proizvodite so pogolema povr{ina imaat pomala postojanost na mraz. Najprvo zamrznuva vodata vo pogolemite pori (vodata vo porite so pre~nik do 1 µm zamrznuva na -50 ºC). Ako materijalot e potpolno zasiten so voda (site pori da se ispolneti so voda) toga{ toj }e se razru{i pri prvoto zamrznuvawe. Sposobnosta na poroznite materijali da go izdr`at mnogu-kratnoto zamrznuvawe i odmrznuvawe se dol`i na faktot {to vo istite ima slobodni pori, odnosno pori koi {to ne se ispolneti so voda, vo koi mrazot pri {ireweto ja potisnuva nezamrznatata voda. Pri cikli~noto dejstvo na zamrznuvawe i odmrznuvawe na vodata, materijalot se izlo`uva na dejstvo na zamor (dejstvo na napregawe so promenliva vrednost, a ponekoga{ i so promenliv znak) {to doprinesuva za razvizvawe na destruktivni procesi vo strukturata.

Od ovde sleduva deka poroznosta, odnosno kompaktnosta na materijalot ima bitno vlijanie na negovata postojanost na mraz. Pokomoaktnite materiajli se i popostojani na mraz od nekompaktnite. Me|utoa ispituvawata poka`uvaat deka i materijalite so pomala kompaktnost mo`at da bidat postojani na mraz ako imaat ograni~eno koli~estvo na otvoreni pori.

Koeficientot na zasitenosta so voda KV pretstavuva opredelen pokaza-tel za otpornosta na dejstvo na mraz. Se smeta deka nekoj materijal ima za-dovolitelna postojanost ako vrednosta na ovoj koeficient e pomala KV<0,8, {to zna~i deka za ra{iruvawe na mrazot i za turkawe na nezamrznatata voda ostanuvaat 20% od volumenot na porite, {to e pove}e od 9% kolku {to e ra{iruvaweto na mrazot.

71

Mehanizmot na razru{uvawe na materijalot pri zamrznuvawe i odmrznuvawe poka`uva deka za da ima mo`nost za analiza i sporeduvawe na rezultatite od eksperimentalnoto ispituvawe na postojanosta na mraz, neophodno e da se koristat probni tela so opredelena forma i dimenzii i precizno da se definira postapkata na ispituvawe. Isto taka mnogu e va`no da se postigne potpolna zasitenost na materijalot so voda. Ova mo`e da se ostvari so soodveten tretman na primerokot vo voda se dodeka ne se postigne postojanost na masata na istiot {to se utvrduva so nekolku posledovatelni merewa na istata. Se smeta deka materijalot e postojan na mraz, ako po zavr{uvaweto na negoviot tretman na smrznuvawe i odmrznuvawe, jakosta ne mu se namalila za pove}e od 15 do 25 %, a pritoa zagubata na masa ne treba da bide pogolema od 5 %.

Na Sl.24 e prika`ana zavisnosta me|u jakosta na materijalot, vo %, i brojot na ciklusite na smrznuvawe i odmrznuvawe. Analiziraj|}i ja poka`a-nata zavisnost se zaklu~uva deka posle odreden broj na ciklusi na zamrznu-vawe i odmrznuvawe jakosta na materijalot po~nuva da opa|a. Toa zna~i deka vo strukturata na materijalot se javuvaat defekti koi{to naj~esto se manifestiraat vo vid na mikro-puknatini. Dokolku ovoj proces prodol`i i ponatamu defektite }e stanat po izrazani bidej}i doa|a do zna~itelno namaluvawe na mehani~kite karakteristiki na materijalot.

Treba posebno da se istakne deka ispituvaweto na postojanosta na dejstvoto na mrazot se vr{i za sekoj materijal posebno, a postapkata za ispituvawe e strogo propi{ana vo soodvetni standardi. Vo na{ata zemja, za ispituvawe na ovaa osobina se koristi metodata na pove}ekratno zamrznuvawe i odmrznuvawe na primeroci od materijalot za-iteni so voda.

Eden ciklus od ispituvaweto se sostoi od naizmeni~no izlo`uvawe na primerokot zasiten so voda vo

tekot na 4 ~asa najprvo na temperatura od –20ºC a potoa, vo ist vremenski period, na temperatura od +20ºC. Vakvite ciklusi se povtoruvaat odreden broj pati i potoa se ocenuva kolkav e gubitokot na masata na primerokot. Brojot na ovie ciklusi e tazli~en za razni grade`ni materijali: 25 ciklusi za polnite tuli i {uplivite blokovi od grade`na keramika, 35 ciklusi za fasadnite tuli i }eramidite, a za razli~nite vidovi beton, posebno onie koi se koristat vo hidrogradbata, i nekolku stotina ciklusi.

Za eden materijal se veli deka e otporen na mraz ako posle programiraniot re`im na zamrznuvawe i odmrznuvawe ne dojde do namaluvawe na masata na primerokot za pove}e od 5%, i namaluvawe na jakosta od maksimum 25%.

Sl. 26 Zavisnost na jakosta vo( %) od brojot na ciklusi na zamrznuvawe i odmrznuvawe

broj na ciklusi na smrznuvawe i odmrznuvawe

Jak

ost

[%]

72

6.4. Akusti~ni osobini

6.4.1 Voved

Tretiraweto na problemot na bu~avata i za{titata od nea zavzema vidno mesto vo sovremenoto grade`ni{tvo posvetuvaj}i mu soodvetno, zaslu`eno vnimanie. Bu~avata se definira kako nesakani ili nepo`elni zvuci ~ij{to karakter i intenzitet se {tetni za okolinata i po zdravjeto na ~ovekot. Vo nekoi ekstremni slu~ai, bu~avata mo`e da predizvika trajno o{tetuvawe na sluhot i naru{uvawe na nervniot sistem, {to e edna od osnovnite pri~ini za pojava na stresot kako specifi~na bolest na moderniot, urban ~ovek. Isto taka, negativno vlijae na normalnata konverzacija i komunikacija me|u lu|eto, osobeno na nivnata koncentracija {to ja namaluva rabotnata sposobnost i mo`nosta za miren son i relaksirawe.

Ovoj problem e silno izrazen i vo visoko razvienite zemji od Zapadna Evropa i SAD. Vo 1996 god. Evropskata komisija (The Civil Service of the EU) ja publikuva t.n Polisa za bu~ava COM(96)540 (Nois Policy Green Paper) vo koja e konstatirano deka pove}e od 20% od populacijata vo Unijata, ili pribli`no okolu 80 milioni lu|e se izlo`eni na vlijanie na neprifatlivo visoko nivo na bu~ava koe predizvikuva strav, naru{en son i drugi {tetni efekti na nivnoto zdravje. Vrz osnova na ovie sogleduvawa, Evropskata komisija vo juni 2001 god. go prifati predlogot za Direktivata za bu~ava vo `ivotnata srdina - Directive on Environmental Noice COM(2000)468 koja treba da se implementira vo zakonskata regulativa na site zemji od Evropskata Unija. Vo na{ata Republika, kako zemja kandidat za ~lenka vo EU, ve}e e izgotvena rabotnata verzija na noviot Zakon za bu~ava vo `ivotnata sredina koj vo momentov e na javna rasprava.

Tokmu zatoa, od osobena va`nost e stanbenite i delovnite objekti da se za{titat od nesakanite efekti na bu~avata. Kvalitetot na zvu~nata za{tita e samo edna od komponentite na vkupniot kvalitet na sekoj grade`en objekt vo visokogradbata. Se razbira, vo ovoj kontekst se misli na zvu~nata za{tita koja deluva zaedno so toplinskata izolacija i za{titata od po`ar.

Zatoa, pod zvu~na za{tita ili za{tita od bu~ava se podrazbira sevkupnost na tehni~ki, organizacioni, pravni i socijalni merki. Vo poslednite decenii od minatiot vek e razviena edna sovremena nau~na granka grade`na akustika koja se zanimava so izu~uvawe na sevkupnosta od merki koi se prevzemaat i sredstva koi se koristat so cel bu~avata potpolno da se eliminira ili da se svede na dozvoleni granici, definirani so nacionalnite standardi.

Od tehni~ki aspekt, za arhitektite, grade`nite in`eneri i konsultantite za akustika, kako tim, golem predizvik e da proektiraat i da izvedat {to e mo`no potivki objekti. Za da se postigne celta treba da se izvr{i pravilen, t.e soodveten izbor na materijalite za apsorpcija na zvukot i za zvu~na izolacija, kako i na najrazli~ni sistemi na konstrukcii koi se nameneti za kontrola i redukcija na bu~avata.

Ova }e bide mo`no samo pod uslov ako se napravi prethodna, iscrpna i mnogu vnimatelna analiza na eksploatacionite uslovi, {to }e ovozmo`i adekvatno planirawe i proektirawe. Dobriot i iskusen proektant mora da

73

gi sogleda site neophodno potrebni aspekti: polo`bata i dimenziite na objektot; karakteristiki na nadvore{nite i vnatre{nite izvori na bu~ava, minimalnite propi{ani barawa na zvu~na za{tita za pooddelnite karakteristi~ni elementi kako {to se: nadvore{ni i vnatre{ni yidovi, podovi, tavani, prozorci, vrati, krov i dr., zadol`itelna izolacija na sistemot za greewe i ventilacija, itn.

Posebno treba da se potencira deka za{titata od bu~ava, kako obvrska, e regulirana i so noviot Zakon za gradewe (Slu`ben vesnik na Republika Makedonija, br. 51, od 30 juni 2005.), kade vo ~len 8 od delot II Osnovni barawa na gradbata, stoi: “gradbata mora da bide proektirana i izvedena na takov na~in {to bu~avata koja }e dopira do licata koi prestojuvaat vo gradbata ili se vo nejzina neposredna blizina, }e bide na propi{ano dovolno nisko nivo koe nema da go zagrozuva nivnoto zdravje, }e im ovozmo`i no}en mir i zadovolitelni uslovi za odmor i rabota”.

6.4.2 Zvuk, karakteristiki na zvukot i na~in na sproveduvawe

Po definicija zvukot pretstavuva niza na mehani~ki poremetuvawa ili vibracii vo elasti~na ili viskozna sredina koi {to gi ~uvstvuva ~ove~koto uvo.

Zvukot mo`e da bide generiran od razli~ni izvori a lu|eto go ~uvstvuvaat kako bu~ava vo soodvetni okolnosti. Vo zavisnost od toa kako se generira zvukot, odnosno bu~avata, e vovedena slednata podelba, Sl.27:

1. nadvore{na bu~ava, ili bu~ava vo `ivotnata sredina koja e predizvikana od aktivnostite na lu|eto, glavno od patniot soobra}aj, `elezni~kiot i avionskiot soobra}aj, kako i od industrijata, rekreacijata, gradeweto i dr. Tuka ne se vbrojuva bu~avata predizvikana od `ivotnite, od prirodata, od sosedite, a voedno e isklu~ena i bu~avata na rabotnoto mesto i vo transportnite sredstva;

2. vozdu{en zvuk koj{to se prenesuva preku vozduhot, i se predizvikuva od razli~ni izvori na zvuk: od konverzacija, od TV, HI-FI i drugi uredi;

3. udaren ili strukturen zvuk, odnosno konstruktiven zvuk, {to se javuva zaradi direktnata pobuda na pooddelnite konstruktivni elementi na objektot, t.e se generira neposredno vo grade`niot materijal od koj se izvedeni istite. Mo`e da bide predizvikan na dva na~ina: so lokalna pobuda vo edna to~ka, ili kako uniformno raspredelena pobuda na pogolemi povr{ini;

4. bu~ava od oprema, sistemi za ventilacija greewe, liftovi, vodovodni i kanalizacioni cevki i dr.

Zvukot kako branovidno, odnosno oscilatorno dvi`ewe se odlikuva so perioda na oscilaciite T i frekvencijata f. Perioda na oscilacii T (sec) e vremeto {to e potrebno edna ~esti~ka da izvr{i edna polna oscilacija, a pak frekvencijata e broj na oscilacii vo sec, t.e. f = 1/T (Hz). Oblasta na frekvencijata na zvukot {to mo`e da go registrira ~ove~koto uvo se dvi`i od 15 Hz, ili 20 Hz, pa se do 20000 Hz, (1 Hz- herc prestavuva edna oscilacija vo sekunda). Zvucite koi {to imaat pomala ili pogolema frekvencija od navedenata, kako {to se infra ili ultrazvukot nemo`e da bidat registrirani od ~ove~koto uvo, me|utoa nivnoto dejstvo na ~ove~kiot organizam mo`e da bide mnogu {tetno.

74

Sl. 27 Vidovi bu~ava i na~in na sozdavawe

Zvucite mo`e da se podelat na {umovi, zvu~ni impulsi i muzi~ki tonovi.

[um prestavuva slo`eno dejstvuvawe na mnogubrojni zvuci koi brzo ja menuvaat svojata frekvencija i intenzitetot. [umovite mo`e da bidat ~ujni i ne~ujni i kaj ~ovekot predizvikuvaat ~uvstvo na nervna napnatost i razdrazlivost. Dolgotrajnoto deluvawe na ~ujnite {umovi na organite na sluhot, osobeno onie so visoki frekvencii, predizvikuvaat {tetni vlijanija na celokupnoto ~ove~ko zdravje. Kako naj~est izvor na {umovi so golema sna-ga, bilo da se toa ~ujni ili ne~ujni {umovi, se ma{inite i podvi`nite meha-nizmi. Zatoa istite treba {to e mo`no pomalku da se prisutni vo pros-toriite kade {to rabotat i `iveat lu|e. Ako toa ne mo`e da se stori toga{ se koristat posebni materijali koi go apsorbiraat najgolemiot del od zvu~nata energija.

Kako se sproveduva zvukot?

Koga zvu~niot bran doa|a do nekoja prepreka, toga{ najgolemiot del od vleznata zvu~na energija (Pa) se reflektira od povr{inata na preprekata (Pa ref) i ostanuva vo prostorijata vo koja{to se nao|a zvu~niot izvor, Sl. 28 i Sl. 29 (a), dodeka samo mnogu mal del od nea }e pomine od vozduhot vo materijalot od koj e izvedena pregradata.

Sl. 28 [ematski prikaz na rasprostiraweto na zvukot niz masivna pregrada

1. Nadvore{na bu~ava

od paten, `elezni~ki i avionski soobra}aj

2. Vozdu{en zvuk,

vo vnatre{nosta na objektot od konverzacija, TV, HI-FI, dr.

3. Udaren zvuk

od odewe, pa|awe na predmeti na pod i dr.

4. Bu~ava od oprema, sistemi za ventilacija, greewe, liftovi, vodovodni cevkii dr.

75

[to se slu~uva so toj, mnogu mal procent na energijata koja preminala vo materijalot? Eden del od nea i ponatamu }e se {iri niz pregradata, eden del zaradi procesot na disipacija }e se pretvori vo toplinska energija, t.e }e se apsorbira i }e ja snema od zvu~noto pole, i na kraj, eden del }e premine vo vozduhot na sprotivnata strana na pregradata (Pa tr). Delot od zvu~niot bran koj pominal niz preprekata se narekuva propu{ten zvuk ili transmitiran zvuk i negoviot intenzitet }e bide tolku pomal kolku {to e koeficientot na apsorpcija na materijalot na pregradata pogolem.

Sl. 29 [irewe na zvu~nite branovi (a) i na~in na namaluvawe so soodvetna zvu~na izolacija (b)

i so apsorpcija na zvukot (v)

Karakteristiki na zvukot

Koli~inata na energija koja se prenesuva so pomo{ na zvu~nite branovi vo sekoja sekunda niz 1 m2 povr{ina postavena upravno na dvi`ewe na zvu~niot bran se vika snaga, ja~ina ili intenzitet na zvukot:

I=p2/(ρ·c) kade e: p-pritisok na zvukot (Pa), ρ-gustina na sredinata (kg/m3), c-brzina na rasprostranuvawe na zvukot (m/sec) Intenzitetot na zvukot e proporcionalen so kvadratot na amplitudata na oscilacii na ~esti~kite od odredena sredina, t.e. so kvadratot na amplitudata na oscilatorno dvi`ewe na zvu~nite branovi. Internzitetot na zvukot se meri vo decibeli (dB). (Decibel e logaritamska edinica so

vrednost: 26,110log101;dB1

101

10 ≅= .)

Isto taka treba da se napomene deka brzinata na rasprostranuvawe na zvukot (c) vo vozdu{na sredina pri temperatura od 15ºC e 340 m/sec i taa se zgolemuva so zgolemuvaweto na gustinata na sredinata. Primerno, niz voda zvukot minuva so brzina od 1500 m/sec. Brzinata na rasprostranuvawe na zvukot ne zavisi od ja~inata i frekvencijata na zvukot, tuku samo od fizi~kite karakteristiki na sredinata niz koja se rasprostira i temperaturata na istata. Primerno, brzinata na rasprostirawe pri tempetratura od 20ºC za tuli e 3600m/sec, za beton 4000m/sec, za staklo 5200 m/sec, za drvo 2800- 4000 m/sec.

Zaradi mehani~kiot karakter na premestuvawata kako i energijata {to ja ima, zvukot predizvikuva promena na pritisokot i gustinata vo mediumite

76

niz koi{to se prenesuva. Zvu~niot pritisok p, t.n. efektiven pritisok na zvukot, pretstavuva razlika me|u momentalniot pritisok predizvikan so nadoa|aweto na zvu~niot bran, i odreden referenten, stati~ki pritisok po vo razgleduvanata to~ka pred nadoa|awe na zvu~niot bran. Voobi~aeno se usvojuva po=2·10-5 N/m2 = 20µPa (mikro paskal, 1µPa =1·10-6 Pa), {to odgovara na t.n granica na ~ujnosta, ili zvu~en pritisok na dolniot prag na slu{awe so frekfencija od f=1000 Hz.

Vrz osnova na pritisokot po i p se definira nivoto na zvu~niot

pritisok Lp koj se izrazuva so relacijata:

0

2

0p p

p·log20pp·log10L =

=

a e nagledno prika`an na Sl. 30.

pritisok na zvukot nivo na zvu~en pritisok

Sl. 30. Grafi~ka prezentacija na zavisnosta na zvu~niot pritisok i nivoto na zvu~en pritisok.

Nivoto na intenzitetotna zvukot LI na kakov i da bilo zvuk se opredeluva spored relacijata:

=

0

·log10IILI (dB)

kade {to e:

I- izmeren intenzitet, odnosno ja~ina na predizvikaniot zvuk vo W/m2 (zvu~na energija koja vo edinica vreme minuva niz edinica povr{ina);

77

I0 = 10-12W/m2 - referentna ja~ina na zvukot ili intenzitet na dolniot prag na ~ujnosta na zvukot so f = 1000 Hz.

Ovie dva parametri so koi se definira nivoto na ja~inata na zvukot i nivoto na zvu~niot pritisok se merat vo decibeli (dB), pri {to nivnite brojni vrednosti mo`e da se dvi`at od 0 koja odgovara na granicata na ~ujnosta do golemina od 130 dB koja odgovara na t.n. granica na bolka, Sl. 30.

Vo zavisnost od na~inot na sozdavaweto, odnosno od na~inot na prenesu-vawe, vo grade`nata praktika e od interes vozdu{niot i udarniot zvuk.

Vozdu{niot {um ili zvuk e zvuk koj{to e predizvikan od govorot, ili od rabotata na nekoi aparati i ma{ini (televizor, duva~ki instrumenti). Ovie zvu~ni izvori predizvikuvaat promena na vozdu{niot pritisok uslovuvaj}i na toj na~in oscilacija na pooddelnite konstruktivni elementi vo grade`nite objekti, kako {to se yidovite i tavanite. Na ovoj na~in, se javuva oscilirawe na vozduhot i vo sosednata prostorija, odnosno doa|a do pojava na zvuk, Sl. 31 (a).

Mnogu ~esto zvukot mo`e da bide predizvika i so udar. Primerno, ko-ga so ~ekan se udira na nekoj yid, toga{ yidot po~nuva da oscilira predizvikuvaj}i soodvetni oscila-cii na vozduhot vo sosednata pros-torija, Sl. 31 (b). Na toj na~in vo sosed-nata prostorija }e dojde do pojava na zvuk. Vaka predizvikaniot udaren zvuk

preku pooddelnite konstruktivni erlementi, kako {to se me|ukatnite konstrukcii i yidovite se prenesuvaat i vo sosednite prostorii, Sl. 32 i Sl. 33. Tokmu zatoa, ovoj tip na zvuk se narekuva u{te i strukturen ili konstruktiven zvuk.

Sl. 32 [ematski prikaz na pominuvawe na zvukot pome|u dve prostorii

Za pravilno re{avawe na problemite na zvu~nata za{tita na prostori-ite vo objektite treba da se definiraat poimite za: zvu~na izolacija i zvu~na apsorpcija.

Sposobnosta na nekoj materijal ili konstrukcija da propu{ti niz sebe del od zvu~nata enegrija ja definira negovata propustlivost na zvukot, odnosno negovata sposobnost za zvu~na izolacija, Sl. 34(a), {to

Sl. 31 Na~in na sozdavawe na zvukot; (a) vozdu{en, (b) udaren

78

podrazbira i sposobnost na materijalot vo odredena merka da go spre~i {ireweto na zvu~nata energija, zvukot.

Sl. 33. Rasprostranuvawe na strukturniot zvuk

Pod zvu~na apsorpcija se podrazbira pretvorawe na del od zvu~nata energija koja dopira do odredena prepreka vo nekoj drug vid na energija, ili pojava na reflektirawe na del od zvu~nata energija, Sl. 34(b).

Fenomenot na izolacija, odnosno na apsorpcija na zvukot se definira so koeficientot na zvu~na apsorpcija αa, koj pretstavuva odnos na neref-lektiranata (apsorbirana i propu{-tena) i vleznata zvu~na energija. Vo slu~aj na celosna refleksija koefici-entot αa=0, a vo slu~aj na celosna apsorpcija αa=1.

Zvu~nata sprovodlivost na nekoj materijal e definirana preku koeficientot na zvu~nata sprovodlivost τ=I1/I0. Imaj}i predvid deka del od zvu~nata energija se vpiva vo pregradata, a del povtorno se vra}a, sekoga{ koeficientot na zvu~nata sprovodlivost e pomal od koeficientot na zvu~nata apsorpcija, t.e. τ<αa.

Kako materijali za zvu~na izolacija, ili t.n. zvu~noizolaciski materijali se koristat onie materijali koi imaat sli~ni osobini kako i termoizolacionite materijali. Istite treba da imaat mala specifi~na masa (mala gustina), dovolno golema poroznost i da imaat i dovolno niski vrednosti na modulot na elasti~nost (dinami~kiot modul na elasti~nost). Zna~i, zvu~noizolacionite materijali se porozni materijali koi se odlikuvaat so relativno krut skelet i otvorena poroznost.

Vo ovie materijali se vbrojuvaat staklenata volna (γ=30÷250 kg/m3,), mineralnata volna (γ=50÷150 kg/m3), porozni materijali na baza na drveni

Sl. 34 Razlika pome|u (a) zvu~na izolacija, i (b) zvu~na absorpcija

79

vlakna (meki lesonit plo~i), porozni sinteti~ki materijali so sun|eresta struktura, i drugi.

Materijalite koi prvenstveno imaat sposobnost na apsorpcija na zvu~nata energija se vikaat zvu~noapsorpciski materiajli i istite mo`e da bidat na baza na staklena volna, mineralna volna i drugo, so toa {to zaedno so ovie materijali se primenuvaat u{te i razli~ni vrsti na organski i neorganski vrziva. Pokraj ova, kako materijali za apsorpcija na zvukot se prepora~uvaat isto taka i posebni vidovi beton (penobeton) i malteri, razni kerami~ki materijali i drugo.

Pri re{avaweto na zvu~nata izolacija vo praktikata treba da se vodi smetka i za tipot na zvukot, odnosno da se pravi razlika pome|u izolacijata od vozdu{niot zvuk i izolacijata od udarniot zvuk.

Pri izolacija na vozdu{niot zvuk se trgnuva od parametarot D koj prestavuva sredna razlika na nivoto na zvu~niot intenzitet, i e definiran so izrazot:

2p1p LLD −= ili 1211 LLD −=

kade indeksite “1” i “2” se odnesuvaat na t.n. izvorna ili predavatelna prostorija i na priemnata prostorija, soodvetno (Lp1, Lp2-sredno nivo na zvuk vo predavatelnata i priemnata prostorija).

Ovoj parametar D e od golema va`nost pri ispituvawe na zvu~nata izoliranost bidej}i istiot na izvesen na~in pretstavuva pokazatel za izo-liranosta na prostorijata. Treba posebno da se naglasi deka zvu~nata izoliranost ne zavisi samo od izolaciskata sposobnost na materiajlite od koi e napravena pregradata, tuku zavisi i od vkupnata zvu~na apsorpcija na priemnata prostorija, kako i od eventualnoto bo~no sproveduvawe na zvukot,

niz t.n. zvu~ni mostovi, Sl.35.

Vkupnata zvu~na apsorpcija na prostorijata pretstavuva mo}ta na abporpcija na site povr{ini, na voz-duhot i se drugo {to e prisutno vo posmatranata prostorija. Ovaa karak-teristika so dovolna to~nost mo`e da se opredeli od obrazecot:

)m(TV·16,0A 2

r

=

kade {to e: V- volumen na prostorijata vo m3; Tr - vreme na reverberacija (reverberacija e pojava na privremeno zadr`uvawe na zvu~nata energija vo nekoj medium-podra~je po prekinuvaweto so emitirawe na zvukot) koe se meri vo sekoj konkreten slu~aj. Po konvencija toa e vremeto vo (sec) koe potrebno nivoto na zvu~niot pritisok da se namali za 60 dB po prestanuvaweto na emitiraweto na zvukot.

Eksperimentalno, mereweto na zvu~nata izolacija se vr{i spored definiranata postapka, regultirana so posebni MKS standardite. Vo op{t slu~aj se koristat dve prostorii, predavatelna ili izvorna i priemna prostorija koi me|u sebe se razdvoeni so pregrada, ekran, koj se ispituva..

Sl. 35 Ispituvawe na izolacija od vozdu{en zvuk

pregrada

izvorna prostorija

priemna prostorija

80

Karakteristikite na ovie prostorii se standardizirani, pri {to postojat posebni uslovi koi treba da bidat zadovoleni koga ispituvaweto se vr{i vo laboratorija, a posebni koga istoto se vr{i vo realni objekti

Bez razlika vo koi uslovi se vr{i ispituvaweto, vo predavatelnata prostorija se koristat specijalno konstruirani kombinacii na zvu~nici koi pretstavuvaat zvu~en izvor, dodeka vo priemnata prostorija ima soodvetni mikrofoni za priem na zvukot. Zvu~niot izvor emituva zvu~ni talasi so razli~na frekvencija i toa naj~esto vo opseg od 100 do 3150 Hz, a so poseben instrument se registriraat soodvetnite nivoa, naj~esto goleminite Lp1 i Lp2 vo predavatelnata i priemnata prostorija. Vrz osnova na vaka dobienite vrednosti, se opredeluva zvu~nata izolacija spored obrazecot za standardnata vrednost na izolaciskata mo}, vo oblik:

+=

AS·log10DR (dB); D=Lp1-Lp2

Vo ovoj izraz e: S-povr{ina na pregradata vo m2; i A - ekvivalentna povr{ina na apsorpcija vo m2, parametar koj se opredeluva so relacijata:

∑α= iai S·A m2

kade {to e: αai - koeficient na zvu~na apsorpcija na pooddelnite povr{ini, a Si - pooddelni povr{ini vo m2.

Zna~i, zvu~nata izolacija R, eksperimentalno se opredeluva vrz osnova na opredelen broj merewa za niza od prethodno odbrani frekvencii (f). Rezultatite od ispituvaweto se prika`uvaat grafi~ki vo koordinaten sistem f-R. Pri ova, ako treba da se izvr{i ocenka na zvu~nata izolacija na istiot dijagram treba da se vcrta i t.n. standardni krivi definirani so soodvetniot Pravilnik za tehni~kite marki i uslovite za zvu~na za{titan a zgradi, odnosno standardot ispituvawe na izolacija od vozdu{en zvuk vo realni objekti (Standard MKS U.J6.201- Akustika vo grade`ni{tvoto. Tehni~ki uslovi za proektirawe i gradewe zgradi, 1988.) .

Ovie standardni krivi se prika`ani na Sl. 36 (a), pri {to krivata R slu`i za ocenka na izolaciskata mo} na dadena pregrada pri laboratoriski ispituvawa so zanemaruvawe na bo~noto sproveduvawe na zvukot. Krivata R’ na istiot dijagram se koristi za ocenka na izolaciskata mo} pri laboratoriski ispituvawa koga postoi umereno bo~no pominuvawe na zvukot, ili za ocenka na izolaciskata mo} pri ispituvawe vo terenski uslovi. Treba da se potencira deka po`elna oblast na lokacija na krivata dobiena po eksperimentalen pat e vo delot nad standardnata kriva a nepo`elna onoj del {to e pod nea.

Utvrduvaweto na izolaciskata mo} na nekoja pregrada se vr{i so samo ocenuvawe so pomo{ na t.n. indeks na izolacija od vozdu{en zvuk Iz. Toa e cel broj na decibeli za koi e potrebno da se pomeri standardnata kri-va, R ili R’, vo vertikalna nasoka paralelno sama na sebe, se dodeka ne se zadovoli postrogiot od dvata navedeni uslovi:

Ø srednoto otstapuvawe od standardnata kriva vo nepovolnata nasoka presmetano so delewe na zbirot na nepovolnite otstapuvawa

81

so vkupniot broj na mereni frekvencii, da e pogolemo od 1 dB, a pomalo od 2 dB, ili

Ø srednoto otstapuvawe na izmerenite vrednosti od standardnata kriva da e pomalo od 2dB, a maksimalnoto negovo otstapuvawe na izmerenite vrednosti od standardnite vrednosti na bilo koja frekvencija da ne ja minuva vrednosta od 8dB vo slu~aj koga se meri vo pojasi od edna terca ili 5dB vo slu~aj na merewa vo pojasi od edna oktava.

Poznato e deka zvu~nata izolacija se postignuva so ednostruki i dvostruki pregradi-yidovi. Mnogu odamna e utvrdeno deka najva`na uloga vo postignuvaweto na dobra izolacija od vozdu{en zvuk pri ednostrukite pregradi - homogeni yidovi, ima povr{inskata masa na pregradata, odnosno masata na yidot na edinica merka od povr{inata na pregradata. Isto taka od golemo zna~ewe e poroznosta na pregradata i nejzinata krutost na svitkuva-we.

Sl. 36 Standardni krivi R, R’ i Ln

Ako pregradnite yidovi se izveduvaat od klasi~ni materijali, kako {to se tulata i betonot, toga{ dobra zvu~na izolacija se postignuva ako povr{inskata masa na pregradata ne e pomala od 350 kg/m2. Inaku se smeta deka srednata zvu~na izolaciska mo} R na nadvore{nite yidovi i me|ukatnite konstrukcii treba da bide pogolema od 18dB, a na yidovite od prostoriite ne pomala od 10dB.

Na~elno se smeta deka so dvostrukite pregradni yidovi se postignuva podobra izolacija so pomala potro{uva~ka na materijal no pritoa treba da se vodi smetka za nekoi specifi~ni uslovi na akusti~noto odnesuvawe na ovie pregradi. Dvostrukite pregradi pretstavuvaat takov sistem vo koj me|u pregra-dnite materiajli se nao|a opredelen vozdu{en prostor ili pak ispolna od nekoj mnogu porozen materijal. Tokmu, ova dava mo`nost, pri deluvawe na zvu~nite branovi celiot sistem da se najde vo rezonansa. Rezonantnata frekvencija na vakvite sistemi koga oblogite imaat pribli`no isti povr{inski masi, mo`e da se presmeta spored pribli`niot obrazec:

dMf

·850

0 = (Hz)

izo

lac

io

na

mo

} R

i R

’ (dB

)

Sta

nd

ard

no

ni

vo

na

udar

en

zv

uk (d

B)

Frekvencija [Hz]

82

kade e: M - povr{inska masa na pooddelnite oblogi (kg/m2); d - debelina na vozdu{niot me|uprostor, (cm).

Imaj}i ja vo predvid vozmo`nosta od pojava na rezonansa, se te`i frekvencijata f0 da bide {to e mo`no pomala, zaradi {to se postavuva uslov taa da e f0<100 Hz.

Pri izveduvaweto na dvostruki pregradi osven {to treba da se vodi smetka za pravilniot izbor na soodvetnite materijali, treba da se vodi smetka u{te i za t.n. zvu~ni mostovi. Na Sl. 29 prika`ani se primeri na lo{o i dobro izvedena dvostruka pregrada. Na slika 29(a) prika`an e preminot na zvukot preku zvu~niot most, dodeka so primerot na slika 29(b) poka`ana e vozmo`nost za eliminirawe na mostot so vmetnuvawe na nekoj elasti~en materijal.

Efikasnosta na izolacijata od zvu-kot proizveden so udar se karakterizi-ra so t.n. normalizirano nivo na zvuk so udar Ln. Pri ispituvaweto na izola-cijata od zvu~en udar se koristi istiot sistem od predavatelna i priemna pros-torija pri {to kako zvu~en izvor se ko-risti standarden ured za proizveduvawe na udar. So pomo{ta na ovaa naprava se predizvikuvaat vibracii so frekvencii vo opseg od 100 do 3150 Hz, so toa {to vo priemnata prostorija se meri nivoto na zvukot Lu i dobienata golemina se

zamenuva vo obrazecot:

−=

AA

·log10LL 0un (dB)

kade {to e: A - ekvivalentna absorpciona povr{ina na priemnata povr{ina, vo m2, dodeka A0=10 m2.

Vrednostite Ln se prika`uvaat grafi~ki vo funkcija od frekvencijata. I vo ovoj slu~aj postoi standardna kriva za ocenka na izolacijata od zvuk predizvikan so udar, Sl. 37 (b), so voveduvawe na indeks na izolacija od zvuk so udar vo (dB) Iu. Vr{eni se golem broj eksperimentalni istra`uvawa na prenosot na udarniot zvuk i e konstantirano deka i ovde najgolemo zna~ewe ima povr{inskata masa na pregradata. Na prenosot na udarniot zvuk golemo vlijanie ima slojot vrz koj se inicira udarot, t.e. dali toj le`i na elasti~na podloga ili samiot toj ima elasti~ni svojstva, krutosta na pregradata i masata na udarniot tovar.

Najkarakteristi~en primer na konstrukcii izlo`eni na dejstvo na uda-ren zvuk, pri odewe ili pad na te{ki predmeti, se me|ukatnite konstrukcii.

Kaj niv e te{ko, i mnogu nepovolno da se ostvari uslovot za golema povr{inska masa so zgolemuvawe na debelinata, taka {to zvu~nata izolacija na ovie konstrukcii se re{ava na drug na~in, so t.n. pliva~ki podovi, Sl. 38.

Sl. 37 Primeri na izvedena dvostruka pregrada (a) lo{o; (b) dobro

apsorpcionen materijal

prigu{uva~ (pluta)

Zvu~en most

83

Sl. 38 Konstrukcija na pliva~ki pod so zadovolitetlno nivo na zvu~na za{tita (1)dvostrano malterisan pregraden yid, (2) rabna pokrivna lajsna,

(3)lamelen parket, 1.2 sm, (4 EPS beton(6sm), (5 )mek elasti~en sloj (0.6 sm), (6) armiranobetonska plo~a (minimum 14.0 sm)

91

7. Mehani~ki osobini Mehani~kite osobini na materijalite ja karakteriziraat nivnata

sposobnost da se sprotistavat na deformaciite i razru{uvawata rpedizvikani od dejstvoto na nadvore{nite sili, odnosno napregawata. Mehani~kite osobini pak se delat na deformacioni i jakosni karakterist-ki na materijalite {to se koristat vo grade`ni{tvoto.

7.1 Deformacioni karakteristiki na materijalite

Osnovni deformacioni karakteristiki-osobini na grade`nite materija-

li se: elasti~nost, plasti~nost, krtost, modul na elasti~nost, Poasonov koeficient, modul na lizgawe, grani~ni deformacii, polzewe.

Elasti~nost e svojstvo na materijalite, odnosno na cvrstite tela pod dejstvo na natovaruvawata da se deformiraat, a potoa po prestanuvawe na istoto samite da se vrati vo prvobitnata forma i dimenzii. Zna~i po otstranuvaweto na nadvore{noto vlijanie elasti~nata deformacija potpolno is~eznuva i materijalot se vra}a vo prvobitnata polo`ba.

Plasti~nost e svojstvo na cvrstite tela pod dejstvo na nadvore{nite vlijanija da go menuvaat oblikot i dimenziite bez razru{uvawe, so toa {to po prestanuvaweto na dejstvoto na tovarite toa ne se vra}a vo prvobitnata polo`ba tuku vo nego ostanuva nekoja plasti~na deformacija ili, t.n. zaostanata ili trajna deformacija.

Krtosta e osobina na cvrstite tela da se razru{uvaat bez postoewe na zna~itelni plasti~ni deformacii. Ovaa osobina e sprotivna na plasti~-nosta.

Klasifikacijata na materijalite na krti i na plasti~ni materijali vo izvesna smisla mo`e da se smeta i za uslovna, bidej}i eden materijal mo`e da bide i krt i plasti~en, vo zavisnost od uslovite na ispituvaweto, odnos-no od vidot na sostojbata na napregawa, temperaturata, brzinata na natova-ruvawe i drugo.

Plasti~ni ili `ilavi materijali se onie materijali kaj koi pri sta-i~ko natovaruvawe vo momentot na razru{uvawe, t.e lom na materijalot se javuvaat zna~itelni plasti~ni deformacii. Vo ovaa grupa na materijali spa|aat metalite, grade`niot ~elik i dr.

Krtite materijali pri stati~ko natovaruvawe se razru{uvaat bez za-bele`itelni plasti~ni, odnosno zaostanati deformacii. Vo ovaa grupa na materijali spa|aat prirodnite i ve{ta~kite karpesti materijali, staklo-to, keramikata, betonot i drugi.

Pojavata na deformaciite, odnosno na napregawata, kako vnatre{ni sili vo cvrstite tela, bi mo`elo da se opi{e na sledniot na~in:

Ø Vo tekot na optovaruvaweto na materijalot, pod dejstvo na nadvore{-nite sili doa|a do promena na rastojanieto pome|u osnovnite izgraduva~ki edinici na cvrstite tela (atomite, jonite i moleku-lite), odnosno do pomeruvawe na istite od polo`bata koja odgovara na minimumot na potencijalnata energija ili ramnote`nata sostojba.

Na sekoja ~esti~ka dejstvuvaat ednovremeno sili na privlekuvawe i sili na odbivawe, Kulonovata sila na privlekuvawe na razli~no

92

imenite joni (pozitivni i negativni) i silata na odbivawe na obvivkite na elektronite, Sl. 39 (a).

Rezultantnata sila, ednakva na sumata od silite na privlekuvawe i odbivawe, se menuva vo zavisnost od rastojanieto me|u atomite (a). Nejzinata promena mo`e da se pretstavi nagledno so modelot na federi, Sl. 39 (b).

Sl. 39 [ema na silite na me|usebno dejstvo na atomite: (a )me|uatomski sili vo

zavisnost od rastojanieto me|u atomite, 1-sili na privlekuvawe; 2-sili na odbivawe; 3- rezultantna sila; (b) model na federi;

Ø Koga teloto ne e natovareno, rastojanieto me|u atomite (a) ostanuva nepromeneto, iako atomite neprkinato treperat i rezultantnata sila e ednakva na nula.

Ø Koga materijalot e izlo`en na zategnuvawe, se zgolemuva rastojanieto me|u atomite za ∆a, odnosno federite vo modelot se rastegnuvaaat, Sl. 39(b), i se javuvaat sili na privlekuvawe koi te`at osnovnite elementi na materijalot da gi vratat vo prvobitnata, ramnote`nata sostojba. Obratno, ako rastojanieto me|u atomite bide namaleno, vo slu~aj na pritisok, }e se javi sila na odbivawe vo pritisnatite federi. Atomite, odnosno ~esti~kite od cvrstite kristalni materijali }e se vratat vo prvobitnata polo`ba samo ako intenzitetot na nadvore{nite sili ne premine edna odredena vrednost. Deformacii-te {to se predizvikuvaat od vakvite nadvore{ni sili se vikaat elasti~ni deformacii. Od druga strana pak, ako nadvore{nite sili se pogolemi od onie {to odgovaraat na t.n. granica na elasti~nost, toga{ po prestanuvaweto na deluvawe na ovie sili elementot od cvrstoto telo nema da se vrati vo prvobitnata polo`ba, tuku }e zavzeme nekoja nova polo`ba, odnosno }e se javat plasti~ni deformacii. Ako vo tekot na natovaruvaweto dojde do kinewe na vrskata pome|u ~esti~kite, atomite, jonite i molekulite na materijalot, vsu{nost se javuva i lom vo materijalot.

Promenata na rastojanieto me|u atomite, pod dejstvo na nadvore{-nite tovari, predizvikuva pojava na vnatre{ni sili vo materijalot koi spored tretiot Wutnov zakon za akcija i reakcija se ednakvi po golemina so nadvore{nite sili.

93

Napregaweto e merka za intenzitetot na vnatre{nite sili. Osnovna merna edinica za napregaweto e Pa (Paskal - napregawe predizvikano od sila F=1N ramnomerno raspredelena na povr{ina A=1m2). Napregaweto vsu{nost pretstavuva sila na edinica povr{ina, σ= F/A [Pa]

Ispituvaweto na deformacionite karakteristiki na materijalite se vr{i na primeroci koi se tovarat so aksijalni sili na zategnuvawe ili na pritisok. Soodvetnite primeroci, Sl. 40, se postavuvaat vo posebni uredi za ispituvawe, t.n. hidrauli~ni presi, taka {to vrz osnova na apliciranite sili, odnosno napregawa, i izmerenite dilatacii se crta dijagramot σ−ε za ispituvaniot materijal.

Napregaweto i dilataciite vo sekoj moment na tovareweto se opredeluvaat spo-red poznatite izrazi od jakosta na materij-alite:

0A

F=σ

0ll∆

=ε

kade e:

A0 - po~etna povr{ina;

l0 - po~etna dol`ina, ili dol`ina na ba-zata za merewe;

∆l - promena na dol`inata l0 predizvi-kana od promenata na tovarot.

Pri ispituvaweto, primerokot od materijalot treba da ima dovolna dol`ina za da mo`e nepre~eno da bide prifaten od ~elustite na presata.

Primerno, ako se ispituva primerok od armaturen ~elik toga{ istiot mo`e da ima dol`ina l=30÷50d (d - dijametar na {ipkata). Karakteristi~na-ta dol`ina l0, t.n. baza na merewe, obi~no se izbira okolu sredinata na primerokot (epruvetata) so cel da se izbegnat site lokalni vlijanija koi se javuvaat vo zonite na krai{tata koi mo`at zna~itelno da vlijaat na rezultatite od merewata. Ovie lokalni vlijanija se predizvikani od ~elustite koi ja prifa}aat epruvetata, odnosno od plo~ite na nalegnuvawe preku koi se nanesuva aksijalnata sila na pritisok.

Vaka dobieniot σ−ε dijagram pretstavuva t.n. usloven dijagram bidej}i pri presmetuvaweto na napregaweto σ se zema predvid po~etnata povr{ina na napre~niot presek A0. Me|utoa, vo tekot na ispituvaweto, primerno pri aksijalnoto zategnuvawe, so zgolemuvawe na napregawata se namaluva povr{inata na napre~niot presek, dodeka pak pri aksijalniot pritisok istata se zgolemuva. Zatoa, mo`e da se vovede poimot na vistinski σ−ε dijagram. Vo ovoj slu~aj napregaweto se dobiva preku izrazot:

VSTAF

=σ

kade {to AVST ja ozna~uva vistinskata povr{ina na napre~niot presek na primerokot koja{to odgovara na opredelena vrednost na napregaweto σ.

Sl. 40 Dispozicija na ispituvaniot primerok na zategnuvawe i

baza

primerok

~elust na presata

plo~a za nalegnuvawe

94

Sl. 41 Nekoi tipi~ni oblici na σ−ε dijagramot za razli~ni grade`ni materijali ispituvani na zategnuvawe i pritisok

Vo praktikata mnogu ~esto, koga stanuva zbor za uslovniot σ−ε dijagram se veli deka e toa t.n. raboten dijagram na materijalot.

Merkata na deformabilnost na materijalot e dilatacijata ll∆

=ε . Kako

{to e poznato, Robert Huk u{te 1876 godina go formuliral zakonot za deformirawe na tovareni tela: kakvo e izdol`uvaweto takva e i silata:

)F(fl =∆ .

Podocna Tomas Jang go definira sovremeniot oblik na Hukoviot zakon: napregaweto σ pri elasti~ni deformacii na teloto e proporcionalno na soodvetnata dilatacija ε, ili σ=E·ε, kade {to E e modul na elasti~nost na materijalot.

Ova zna~i deka, so definiraweto na eksperimentalnata zavisnost σ−ε za nekoj ispituvan materijal se sozdava mo`nost za opredeluvawe na modulot na elasti~nost vo sekoja faza na tovarewe na materijalot i za prou~uvawe na negovite deformabilni sposobnosti vo zavisnost od stepenot, odnosno nivoto na predizvikanoto napregawe.

Na Sl. 41 grafi~ki se prika`ani nekoi tipi~ni oblici na uslovnite σ−ε dijagrami na nekoi grade`ni materijali: elasti~ni, plasti~ni, krti i na gumata. Stakloto i malterot se deformiraat i kako krt i kako elasti~en materijal, Sl. 41(a), (f) i (h). Polikristalnite izotropni materijali (metali-te, ~elikot, kristalnite polimeri i drugi) ja zadr`uvaat svojata elasti~-nost do relativno golemi vrednosti na napregawata so karakteristi~no plasti~no razru{uvawe na materijalot, Sl. 41(d), i pojava na izrazen prag na plasti~no te~ewe, Sl. 41 (e).

Zaedni~ka karakteristika na site σ−ε dijagrami prika`ani na Sl. 41 e

deka nivnite po~etni delovi se pravoliniski, {to zna~i deka zavisnosta me|u napregawata i deformaciite e linearna, odnosno deka va`i zakonot na Huk. Vakvata proporcionalnost me|u napregawata i deformaciite postoi do

~elik so izrazena granica na razvlekuvawe

pritisok

malter

meka guma

armiran beton beton

~elik

pritisok

(1) lien `elezo (2) stakleno vlakno

95

to~kata P koja u{te se narekuva granica na proporcionalnost. Ako probata {to se ispituva vo ova podra~je, posle tovareweto se rastovari toga{ iz-dol`uvaweto napolno }e se izgubi. Toa zna~i deka bazata na merewe }e ja dobie svojata prvobitna dol`ina L0.

So ponatamo{noto zgolemuvawe na silata izdol`uvawata na primerokot ne se pove}e proporcionalni na silata, i pri edna grani~na vrednost {to odgovara na napregaweto vo to~kata E, bazata na mereweto posle rastovaru-vaweto nema da se vrati na svojata prvobitna dol`ina. Ovaa karakteristi~-na to~ka se vika granica na elasti~nosta i se karakterizira so soodvetnoto napregawe σE. So zgolemuvawe na optovaruvaweto nad ovaa granica prakti~no dijagramot σ−ε go menuva svojot oblik vo zavisnost od tipot na materijalot (elasti~en, krt, plasti~en).

Kaj elasto-plasti~nite materijali, ili u{te t.n. `ilavi materijali, so porastot na napregawata izdol`uvawata sé se pogolemi, Sl. 41 (b), (c), (d), (e), bidej}i pokraj elasti~nite, doa|a do pojava na trajni plasti~ni deformacii. Napregaweto koe {toodgovara na to~kata V se vika granica na golemi izdol`uvawa ili po~etok na golemi izdol`uvawa. Kaj nekoi materijali ovaa granica e jasno izrazena i se prepoznava spored zna~itelnoto plasti~no deformirawe, ili plasti~no te~ewe koe se karakterizira so porast na deformaciite bez skoro nikakvo zgolemuvawe na napregawata, Sl. 41 (d) (e). Ponekoga{, deformaciite vo ova podra~je mo`at da bidat tolku golemi, {to vsu{nost uslovuvaat namaluvawe na napre~niot presek na primerokot koj{to se ispituva. Toga, vo dijagramot σ−ε se javuva pik, Sl. 41 (e), taka {to vo ovoj slu~aj se definira t.n gorna, σvg, i dolna, σvd granica na golemi izdol`uvawa.

Od ovoj moment, se javuva zajaknuvawe na materijalot, napregaweto po~-nuva povtorno da se zgolemuva do opredelena maksimalna vrednost vo to~ka-ta M {to odgovara na jakosta na materijalot σM. Zavisnosta me|u napregawa-ta i deformaciite na ovoj poteg se nelinearni, odnosno se definirani so kriva linija.

Posle dostignuvaweto na maksimalnata vrednost na silata na zategnuvawe na primerokot, doa|a do pojava na zna~itelni deformacii i povtorno opa|awe na silata {to uslovuva i kinewe odnosno lom vo materijalot vo to~kata K, pri {to σK<σM.

Kaj krtite materijali deformaciite se znatno pomali, i prakti~no ved-na{ posle zavr{uvawe na oblasta za koja va`i Hukoviot zakon doa|a do lom vo materijalot, Sl. 41 (a), (f), (h).

Kaj nekoi materijali, nelinearnite zavisnost me|u napregawata i dilataciite se javuva za relativno mali vrednosti na napregaweto. Primer-no, kaj materijalite so konglomeratna struktura, kako {to se razli~nite vidovi na beton, zakrivenosta na σ−ε zavisnosta se zgolemuva u{te pri napregaweto ne{to pogolemo od 20% od jakosta na pritisok na materijalot. Isto taka kaj ovie materijali jakosta na materijalot i granicata na kinewe se poklopuvaat, Sl. 41 (b).

Seto pogore ka`ano najednostavno mo`e da se sogleda ako σ−ε zavisnostite za razli~ni materijali se prezentiraat na eden zaedni~ki dijagram, Sl. 42.

96

Sl. 42 Prezentacija na σ−ε zavisnosta za razli~ni materijali ispituvani na zategnuvawe

Od poso~enite primeri se gleda deka, dijagramot σ−ε dava mo`nost, kako {to ve}e be{e napomenato, da se opredeli modulot na elasti~nosta, i da se vostanovi negovata promena vo zavisnost od nivoto na optovarenost, t.e. stepenot na napregnatost na materijalot. Modulot na elasti~nost ima ista merna edinica kako i napregaweto i vsu{nost pretstavuva fiktivno napregawe koe bi se predizvikalo vo materijalot, ako negovata dol`ina se udvostru~i, odnosno ako dilatacijata e ednakva na edinica (σ=E·ε; ε=∆L/L; ∆L=L ⇔ ε=1). Toj ja karakterizira sposobnosta na materijalot da se sprotistavi na elasti~nata promena na formata i dimenziite pri dejstvo na nadvore{ni sili. Materijalite kaj koi atomite me|usebno se povrzani so vrski so golema energija (silicium karbid, korund i drugi) imaat golemi vrednosti na modulot na elasti~nosta.

Materijalite koi imaat mal modul na elasti~nost, ako se optovarat, primerno aksijalno, }e pretrpat golemi izdol`uvawa/skusuvawa, odnosno deformacii, bidej}i va`i relacijata na Hukoviot zakon: ∆l=(F⋅l)/EA. Ponekoga{ ovie deformacii se po`elni, posebno kaj federite ili sli~ni konstrukcii koi se proektiraat kako deformabilni. No, vo najgolem broj slu~ai deformaciite se nepo`elni i toga{ in`enerot proektant treba da odbere materijal so visok modul na elasti~nost. Modulot na elasti~nost ima vlijanie i na frekvencijata na slobodnite oscilacii na konstrukciite. Greda so pomal modul na elasti~nost ima pomala frekvencija na oscila-cii, otkolku taa so pogolem modul.

Po definicija modulot na elasti~nost e ednakov na tangensot na agolot koj{to tangentata vo proizvolna to~ka na zavisnosta σ−ε go zafa}a so apcisnata oska, odnosno:

εσ

=ddETG

Bidej}i dijagramot σ−ε vo op{t slu~aj e krivoliniski, modulot ETG se menuva vo sekoja to~ka na krivata i se vika tangenten modul na elasti~-

visokovreden ~elik

grade`en ~elik

grade`no staklo

beton guma

97

nost. Vo praktikata naj~esto se opredeluva modulot na elasti~nosta koj{to odgovara na pravoliniskiot del od dijagramot σ−ε, Sl. 43.

0αtgE = Ako pri izveduvawe na eksperimentot, Sl. 43, posle dostignuvaweto na

granicata na elasti~nost, primerokot se rastovari, }e se zabele`i deka rastovaruva~kiot del e paralelen, ili re~isi paralelen so po~etniot del na zavisnosta σ−ε. Ako potoa primerokot povtorno se natovari, delot na dijagramot koj {to odgovara na ovaa faza }e se poklopi so dijagramot na rastovaruvawe, i tekot na dijagramot }e prodol`i na ist na~in kako natovaruvaweto da e nanesuvano vo eden poteg. Sli~no }e bide odnesuvawe-to na materijalot ako se izvr{i ponatamo{no posledovatelno natovaruvawe i optovaruvawe. Na ovoj na~in se potvrduva deka vkupnata dilatacija ε, vo podra~jeto nad granicata na elasti~nost, e ednakva na zbirot na elasti~nata, εel i plasti~nata deformacija εpl, Sl. 43, odnosno

ε = εel + εpl,

kade εel e elasti~na ili t.n povratna dilatacija, a εpl e nepovratna ili trajna dilatacija.

Sl. 43 Odnesuvawe na materijalot pri optovaruvawe i rastovareuvawe

Za to~kite na σ−ε dijagramot {to se nao|aat na delot posle granicata na golemi izdol`uvawa σ>σV, se definira u{te edno svojstvo na materijalite: modulot na deformaciite ili u{te t.n. sekanten modul na elasti~nost, koj se opredeluva spored izrazot:

εσ

α == tgESek

Po definicija, sekantniot modul na elasti~nost e tangens na agolot na naklonetata prava {to go povrzuva koordinatniot po~etok i referen-tnata to~ka na σ−ε dijagramot, Sl. 43.

Kaj pooddelni materijali, pri rastovaruvaweto na primerokot koj prethodno bil tovaren nad granicata σE se javuvaat zna~ajni otstapuvawa na linijata na rastovaruvawe od prava linija, taka {to pri povtornoto tovare-we vo dijagramot se formira petelka, Sl. 44, t.n. elasti~en histerzis.

98

Sl. 44 Elasti~en histerezis i Bau{ingerov efekt

Vo vakvi slu~ai mo`e da se zboruva samo za pribli`na ednakvost na aglite na rastovaruva~kiot i optovaruva~kiot del od petelkata so agolot α0 na po~etniot del od σ−ε dijagramot. Pokraj pojavata na elasti~en histerzis, pri povtornoto optovaruvawe mo`e da se registrira i zgolemuvawe na granicata na golemi deformacii, odnosno σV

’>σV, Sl. 44. Ovaa pojava se narekuva Bau{ingerov efekt.

Kaj krtite materijali kaj koi granicata σV ne e jasno izrazena, kako granica na golemi razvlekuvawa, ili za granica na te~ewe, se zema ona napregawe pri koe se javuva izdol`uvawe na primerokot od materijalot vo odnos na negovata po~etna dol`ina od 0,002=2‰ ili 0,2%. Ova napregawe se bele`i so σ0,2 i se vika granica 0,2%.

Sl.45 Uslovna granica na golemi deformacii σ0,2

Ovaa vrednost naj~esto se opredeluva po grafi~ki pat kako {to e prika`ano na Sl. 45. Za taa cel na apcisnata oska se odreduva to~kata {to odgovara na izdol`uvawe od 0,2%. Potoa od taa to~ka se povlekuva prava linija paralelna so pravoliniskiot del od dijagramot se do presekot so krivata. To~kata na presekot ja pretstavuva granicata 0,2%.

Postojat i takvi materijali, kako na primer gumata, kaj koi zavisnosta napregawe-deformacija vdol` celiot dijagram e nelinearna, me|utoa nivna-ta me|usebna vrska e sekoga{ ednozna~na. Taka, pri rastovaruvaweto

→ Bau{ingerov efekt

petelka elasti~en histerezis

99

primerocite se vra}aat vo prvobitnata dol`ina, a linijata na tovarewe i rastovaruvawe e napolno identi~na. Ovie materijali se vikaat nelinearno elasti~ni materijali, Sl. 46. Tipi~en pretstavnik na ovaa grupa materijali e gumata.

Sl. 46 σ-ε dijagram na nelinearno elasti~en materijal

Deformacionite karakteristiki za nekoi materijali se definiraat na osnova σ-ε dijagramot dobien so ispituvawe na primerocite na pritisok. Karakteristi~nite vidovi na vakvi dijagrami se prezentirani na Sl. 47, vo koi nezavisno {to istite se nacrtani vo prviot kvadrant, znacite na napregawata i dilataciite se negativni.

Pri ispituvawe na mnogu `ilavi materijali na pritisok, tie prakti~no nemo`at da se dovedat do sostojba na lom. Nivnite primeroci mnogu se deformiraat pri {to se javuvaat radijani puknatini. Momentot na pojavata na ovie puknatini mo`e da se usvoi kako kriterium za definirawe na jakosta na ovie materijali, Sl. 47 (s).

Sl. 47. σ−ε dijagrami dobieni so ispituvawe na primerocite na pritisok: (a) krt materijal; (b)

zadovolitelno `ilav materijal; (v) mnogu `ilav (plasti~en) materijal.

Druga mnogu va`na deformaciona karakteristika na materijalite e koe-ficientot na Poason. Pri izveduvawe na eksperimentite so zategnuvawe, pokraj nadol`nite dilatacii ε se javuvaat i soodvetni napre~ni dilatacii po drugite dve oski, koi{to pri izotropnite materijali se ednakvi me|u sebe. Poasonoviot koeficient, ili koeficientot na napre~nite deformacii mo`e da se dobie od izrazot:

εε

=µ NAPR ; εµε ⋅−=NAPR md

=εε

; m1

=µ ; m- Poasonov broj

mnogu `ilav materijal

100

Ako se prifati deka volumenot na materijalot pri ednoosno tovarewe ostanuva postojan, toga{ za idealno tvrdo i elasti~no telo teoriskata vred-nost na Poasonoviot koeficient mo`e da dostigne maksimalna vrednost od 0,5. Me|utoa, kaj prirodnite materijali, goleminata na koeficientot na Poa-son zna~itelno se razlikuva od teoretskata vrednost. Na primer, za betonot toj koeficient e vo granicite od µ=0,17-0,20, a za polietilenot µ=0,4.

Ako za nekoj materijal se poznati vrednostite na E i µ mo`e da se definiraat u{te dve karakteristi~ni konstanti:

)·21·(3EK

µ−=

)1·(2EG

µ+=

kade {to e: K- volumenski modul na elasti~nost, a G - modul na lizgawe.

Bidej}i Poasonoviot koeficient za pove}eto materijali e vo granicite µ=0,2÷0,3, modulot na lizgawe G iznesuva 35÷42% od vrednosta na modulot na elasti~nost, odnosno:

E)·42,035,0(G ÷=

Modulot na elasti~nost i koeficientot na Poason za sekoj materijal se opredeluvaat eksperimentalno, dodeka volumenskiot modul na elasti~nost i modulot na lizgawe se presmetuvaat spored dadenite formuli.

Pri presmetuvaweto na grade`nite konstrukcii od golema va`nost e da se definira odnesuvaweto na istite koga nastanuva lom vo materijalot, odnosno koga se javuvaat grani~ni deformacii.

Za krtite materijali grani~nite dilatacii pri optovaruvawe na pritisok i zategnuvawe se razli~ni. Taka, pri pritisok tie se 15÷20 pati pogolemi vo odnos na onie pri zategnuvawe. Na primer, eksperimentalno dobienite grani~ni dilatacii za betonot na pritisok se dvi`at vo granicite od 1,5÷3‰ (0,0015÷0.003) a dodeka grani~nite deformacii na zategnuvawe se 0,0001÷0,00015 (0,1÷0,15‰).

7.1.2. Vistinski σ−ε dijagram na materijalite

Site dosega prika`ani σ−ε dijagrami bea uslovni bidej}i pri presmetu-vaweto na napregaweto σ ne be{e zemena predvid promenata na napre~niot presek na primerokot vo zavisnost od nivoto na optovaruvaweto. Ovaa promena e osobeno zabele`itelna kaj `ilavite materijali koi se ispituvaat na zategnuvawe. Kaj niv, kako i kaj site materijali na po~etokt se javuva ramnomerno deformirawe vo nadol`en i napre~en pravec. Podocna koga }e se dostigne opredeleno nivo na napregawa, ovaa ramnomernost se gubi i se javuva kontrakcija na presekot, naj~esto okolu sredinata na primerokot, {to e indikacija na skoro nastanuvawe na lom vo materijalot, Sl.48.

Sl. 48 Kontrakcija na napre~niot presek na primerokot

101

Za prakti~ni potrebi, mnogu ~esto, treba da se znae i vistinskiot σ−ε dijagram na materijalot. Toj mo`e da se dobie so postojano merewe na dimenziite na napre~niot presek na epruvetata za vreme na ispituvaweto. Sepak, vakvata postapka kako nepogod-na i te{ko izvodliva ne se upotrebuva.

Naj~esto se poa|a od pretpostavkata deka volumenot na primerokot za vreme na ispituvaweto ostanuva postojan. Taka na po~etokot na ispituva-weto, volumenot na primerokot neka bide V0=A0·dz, kade dz e elementarna dol`ina na probata. Posle opredelena deformacija ∆dz= ε· dz, povr{inata na napre~niot presek se promenila vo A, a promenata na volumenot na primerokot e ∆V=A·∆dz=A·ε·dz. Toga{, volumenot na primerokot posle deformacijata e V= A·dz + A·ε·dz.

So izedna~uvawe na volumenot pred i posle deformacija se dobiva relacijata koja ja definira vrskata pome|u po~etnata povr{ina na napre~niot presek i napre~niot presek za soodvetnoto nivo na deformacii:

V0=V A0·dz=A·(1+ε)·dz ε+

=1A

A 0

Toga{ vistinskoto napregawe na primerokot }e bide:

⇒ε+=

ε+

==σ )1·(AF

1AF

AF

00VIST )1·(VIST ε+σ=σ

)1(VIST

ε+σ

=σ

Spored ova za da se dobie vistinskiot σ−ε dijagram mo`e da se koristi prethodno dobieniot usloven dijagram. Naj~esto toa se pravi pografi~ki pat na sledniot na~in:

Ø niz proizvolno izbraka to~ka K na uslovniot σ−ε dijagram, Sl. 48, se povlekuva horizontala do presekot so ordinatnata oska σ. Vaka dobienata to~ka N se povrzuva so to~kata A na apcisnata oska, koja{to se nao|a na rastojanie ε=1, levo od koordinatniot po~etok O.

Sl. 49. Konstrukcija na vistinskiot σ-ε dijagram

Ø vo presekot na naklonetata prava AN so vertikalata MK se dobiva to~kata L koja le`i na vistinskiot dijagram σ−ε na materijalot, Sl. 48.

102

Dokazot na ovaa konstrukcija, proizleguva od sli~nosta na triagolnicite AML i AON, odnosno se dobiva:

AONAML ∆∝∆ NOLM

AOAM

= ; 1

1NOLM ε+

=

kade e: AM = 1+ε; AO = 1; LM=σvist; ON = σ ili kone~no:

⇒ε+=σ

σ)1(VIST )1·(VIST ε+σ=σ

Na ovoj na~in, na vistinskiot dijagram σ−ε mo`e da se opredeli i to~kata koja {to odgovara na jakosta na materijalot σM.

Od gore izvedenata relacija sleduva: )1(

VIST

ε+σ

=σ

So diferencirawe na ovoj izraz po ε se dobiva:

2VISTVIST

)1(dd

·)1(

1dd

ε+σ

−ε

σε+

=εσ

Od matematika e poznato deka ekstremnata vrednost na nekoja funkcija e

ednozna~no definiran so nultiot izvod. Vo konkretniov slu~aj za 0dd

=εσ

,

napregaweto σ dobiva ekstremna vrednost, σ = σM:

2VISTVIST

)1(dd

·)1(

10ε+

σ−

εσ

ε+=

)1·()1( 2 ε

εσ

εσ

σσ

++

==

VISTVIST

Md

d

)1( εσ

εσ

σσ +=

=

VISTVIST

Md

d

MVIST

Md

dσ=

εσ

σ=σ

Od ovoj izraz sleduva deka, za uslovnoto naregawe σM ednakvo na jakosta na materijalot, naklonot na tangentata na vistinskiot σ−ε dijagram brojno e ednakov na uslovnata jakost.

103

7.2. JAKOSNI KARAKTERISTIKI NA MATERIJALITE

7.2.1 Jakost pri stati~ko natovaruvawe Vo op{t slu~aj pod jakost na materijalot se podrazbira negovata spo-

sobnost da se sprotistavi na dejstovoto na vnatre{nite napregawa koi se javuvaat pod vlijanie na nadvore{nite sili ili nekoi drugi faktori (sobirawe, promena na temperaturata). Jakosta se ocenuva vrz osnova na maksimalnoto natovaruvawe koe{to primerokot od opredelen materi-jal e vo sostojba da go podnese. Pri toa, za pove}eto materijali, glavno se ispituva jakosta na pritisok i na zategnuvawe. Pokraj ovie, ~esto se vr{at u{te i ispituvawa na jakosta na svitkuvawe, smolknuvawe i usukuvawe (torzija).

Ispituvaweto na jakosta na materijalite se vr{i so stati~ki i dinami~ki optovaruvawa. Pri stati~koto optovaruvawe se pretpostavuva deka tovarot e konstanten i ne se menuva so tekot na vremeto, odnosno istiot se nanesuva mnogu bavno, monotono, po~nuvaj}i od nultata vrednost do postignuvaweto na maksimalnata vrednost koga nastapuva lom vo materija-lot. Toa zna~i deka, vo primerocite se menuva samo potencijalnata energija, a dodeka ne se javuva promena na kineti~kata energija.

Pri dinami~kite ispituvawa optovaruvaweto se menuvaat vo tekot na vremeto. Pritoa, primerocite se izlo`eni, ili na tovari ~ii intenziteti se menuvaat mnogu brgu, t.e. za~esteno vo tekot na vremeto, ili pak na takvi optovaruvawa koi se nanesuvaat ednokratno, no so mnogu golemi brzini, t.n. udarni optovaruvawa. Vo ovie slu~ai, pokraj potencijalnata, vo zna~itelen obem se menuva i kineti~kata energija, pa taka vo primerocite pri opredeleni uslovi mo`e da se predizvikaat i vibracii.

7.2.1.1 Jakost na materijalite na zategnuvawe

Jakosta na materijalite na zategnuvawe se ispituva na primeroci so razli~na forma. Pritoa, najmerodavni rezultati se dobivaat ako epruvetite so obraboteni ili neobraboteni kraevi so razli~ni oblici na napre~niot presek, Sl. 50, se optovarat aksijalno na zategnuvawe.

(a) (b) (v)

Sl. 50 Epruveti za ispituvawe na jakosta na zategnuvawe; (a), (b) kru`en napre~en presek so pre~nik d0; (v)pravoagolen napre~en presek so dimenzii na stranite a i b.

104

Jakosta na zategnuvawe fz na vaka ispituvanite primeroci se opredeluva so koristewe na izvedenata relacija za normalnoto napregawe kaj aksijalno trovareni elementi:

0A

Ff gr

zM ==σ (MPa)

Vo ovoj izraz Fgr(MPa) e maksimalnata, grani~na vrednost na aplicirana-ta sila na zategnuvawe, a pak A0(m2) e najmalata povr{ina na napre~niot presek na primerokot.

^esto, jakosta na zategnuvawe se opredeluva i so primena na metodata na cepewe, ili Brazilska metoda, koga probnite tela od materijalot {to se ispituva, vo oblik na kocka ili cilinder, se izlo`uvaat na liniski pritisok po dve sprotivni izvodnici, Sl. 51.

Sl. 51 Ispituvawe jakost na zategnuvawe so cepewe-Brazilska metoda

Na primer, jakosta na zategnuvawe so cepewe na probi vo oblik na kocka izraboteni od beton (spored MKS U. M1.022) se opredeluva so izrazot:

2

2a

Ff lomzc ⋅

=π

(MPa); a(mm); Flom(N)

Ako se ispituva epruveta so cilindri~en oblik toga{ relacijata za presmetuvawe na jakosta na zategnuvawe e:

LDFf lom

zc ⋅⋅= 2

2π

(MPa); D (mm); L (mm); Flom(N)

7.2.1.2 Jakost na pritisok

Jakosta na pritisok se ispituva na primeroci so razli~en oblik. Izborot na oblikot i dimenziite na primerocite zavisi od karakteristiki-te na konkretniot materijal i istite bitno vlijaat na dobienite rezultati. Najmnogu se koristat primeroci vo vid na kocka, prizma, cilinder, Sl. 52 a, d, e. Vo pooddelni slu~ai, primerno pri ispituvawe na cementen malter, drvo, ispituvaweto mo`e da se vr{i i na na~in prika`an na Sl. 52 (b), za ispituvawe na tuli (primerokot sostaven od dve tuli) Sl. 52 (c), i za ispituvawe na nevrzani zrnesti materijali (tol~enik, ~akal i sli~no), Sl. 52 (f). Neophodno e da se napomene deka postapkata prika`ana na Sl. 52 (f) ne slu`i za opredeluvawe na jakosta na pritisok vo kontekstot na poimot koj dosega se koriste{e, tuku za utvrduvawe na edno specifi~no svojstvo, svojstvoto na droblivost

105

Vo op{t slu~aj, na rezultatite pri ispituvaweto na jakosta na pritisok, ima vlijanie i na~inot, odnosno uslovite na nalegnuvawe koi se ostvaruvaat na kontaktot pome|u primerokot i presata za aplicirawe na silata.

Taka, pri ispituvawe na primeroci vo oblik na kocka od krt materijal (beton, kamen, i sl.), kockite ~ii strani imaat pomali dimenzii po pravilo imaat pogolema jakost otkolku kockite so pogolemi dimenzii, primerno σ10/10>σ20/20. Vo kolku, pak, paralelno se ispituvaat kocki i prizmi izraboteni od ist materijal i so ist napre~en presek, toga{ }e se dojde do zaklu~ok deka jakosta na prizmite e sekoga{ pomala od jakosta na kockite, t.e. σpr < σk.

Pogolemata jakost na pomalite kocki, kako i pomalata jakost na prizmite vo odnos na kockite, mo`e da se objasni so vlijanieto na trieweto {to se javuva na kontaktot pome|u primerokot i plo~ite preku koi se aplicira aksijalnata sila na pritisok. Trieweto go spre~uva slobodnoto napre~no deformirawe na primerokot, taka {to vo nego se javuvaat i dopolnitelni napregawa na smolknuvawe. Zna~i, primerokot pove}e ne e optovaren samo aksijalno, tuku i napre~no, taka {to razru{uvaweto se slu~uva po nakloneti ramnini onaka kako {to e poka`ano na Sl. 53 (b). Kako osnovna pri~ina za ovoj tip na razru{uvawe ne se napregawata na pritisok, tuku napregawata na smolknuvawe koi dejstvuvaat vo odredeni kosi ramnini.

Koga se ispituvaat primeroci so izdol`en oblik, prizmi i cilindri, efektite od trieweto se ograni~uvaat samo vo blizina na zonite na nalegnuvawe na plo~ata od presata, taka {to vo sredinata na primerokot se javuva linearna sostojba na napregawa. Po pravilo, najmala jakost na materijalot se javuva pri linearnata sostojba na napregawa, pa tokmu zatoa primerocite vo oblik na prizma i cilinder sekoga{ }e poka`uvaat pomala jakost otkolku soodvetnite primeroci vo oblik na kocka.

Ako pri ispituvaweto, so primena na opredeleni postapki (na primer so podma~kuvawe) trieweto se namali ili potpolno se eliminira, toga{ jakosta na kockata }e se namali, a so samoto toa }e se promeni i tipot na ru{ewe, Sl. 53 (v). Toga{, do ru{ewe na materijalot doa|a zaradi toa {to se pojavuvaat prsnatini paralelni so silata na pritisok, bidej}i primerokot nepre~eno se deformira vo napre~en pravec predizvikuvaj}i golemi

Sl. 52 Tipi~ni oblici na probni tela za ispituvawe jakost na pritisok

106

napregawa na zategnuvawe koi golem broj na materijali {to se ispituvaat na ovoj na~in nemo`at da gi podnesat.

(a) plasti~en (b)krt materijal (v) krt materijal

materijal so deluvawe na triewe bez deluvawe na triewe

Sl. 53 Vlijanie na trieweto na tipot na ru{ewe na primeroci vo oblik na kocka od plasti~en i krt materijal

Nezavisno za koj oblik na primerokot se raboti, jakosta na pritisok se presmetuva so relacijata:

0AF

f grpM ==σ

kade e: Fgr - maksimalnata, grani~na vrednost na apliciranata sila na pri-tisok, a A0 - povr{ina preku koja silata se prenesuva na primerokot.

Zavisnosta pome|u jakosta na pritisok na materijalot, na~inot na nalegnuvawe i oblikot na probnite tela, vo generalen oblik se prezentirani na Sl. 54. Isto taka se prika`ani i zonite, podra~jeto na koe se javuva vlijanieto od trieweto za razli~ni tipovi na primeroci.

Sl. 54 Vlijanie na silata na triewe na jakosta na pritisok

prizma

direktno nalegnuvawe

plo~a

kocka

karton

teflon

guma Vlijanie od triewe

107

7.2.1.3 Jakost na svitkuvawe

Jakosta na svitkuvawe se opredeluva so ispituvawe na primeroci na materijalot vo vid na gredi~ki, tovareni so edna ili so dve koncentrisani sili, Sl. 55 (a) i (b).

Sl.55 Primeroci za ispituvawe jakost na svitkuvawe

Gredi~kite mo`e da imaat pravoagolen napre~en presek b/h, me|utoa naj~esto se koristat gredi~ki so kvadraten napre~en presek a/a. Dol`inata na gredi~kite, vo zavisnost od vidot na materijalot, se dvi`i vo granicite l=3h÷5h, kade h e visina na napre~niot presek.

Jakosta na svitkuvawe se opredeluva spored poznatata relacija za normalnoto napregawe kaj elementi izlo`eni na svitkuvawe od sili

W

Mf gr

zs =

kade e: Mgr - moment na svitkuvawe koj{to odgovara na maksimalnoto, grani~no natovaruvawe Fgr, a W - otporen moment na napre~niot presek na gredi~kata, 6/)(/ 2

max hbyIW x ⋅== .

Vaka definiranata jakost se narekuva u{te i jakost na zategnuvawe pri svitkuvawe koja za dvata slu~ai na tovarewe, Sl. 55 (a) i (b) se opredeluva so izrazite:

Ø za slu~ajot (a) se dobiva:

=⋅

==6/)(4/)·(

2hblF

WM

f grgrZS 2·

··

23

hblFgr

Ø za slu~ajot (b) koga gredi~kata e tovarena so dve sili F/2 na srednata tretina od rasponot:

l

F

F/2 F/2 F/2 F/2

F/2 F/2

F·l / 4 F·l / 6

108

===

6·

6/·2hb

lFW

Mf grgr

ZS 2··

hblFgr

Ispituvaweto na jakosta na svitkuvawe na betonot se vr{i na probni tela vo oblik na prizmi so dimenzii propi{ani so standardite za ovoj tip na ispituvawe, naj~esto 15/15/45 cm ili 12/12/36 cm.

Va`no e da se napomene deka, ovie izrazi imaat va`nost samo vo elasti~noto podra~je na rabota na materijalot i pri ista jakost na zategnuvawe i na pritisok. Bidej}i vo momentot na razru{uvawe na probata ovie uslovi prakti~no nikoga{ ne se ispolneti, kvantitativnata vrednost na jakosta opredeleni na ovoj na~in treba da se sfati kako uslovna golemina.

So eksperimentalno ispituvawe na svitkuvaweto mo`e da se opredeli i modulot na elasti~nost na materijalot. Naj~esto se koristi testot so sila vo sredina od rasponot na gredi~kata. Pritoa, treba da se primenat teoretskite izrazi za maksimalniot uklon izrazen vo funkcija od promenlivata sila F i od krutosta na svitkuvawe EJx:

xEJ

lFy48

3

max⋅

=

kade Jx e moment na inercija na napre~niot presek na gredi~kata vo odnos na oskata na svitkuvawe. Taka, so merewe na ovie ugibi i bele`ewe na soodvetnite sili F {to gi predizvikuvaat istite, mo`e da se najde baranata golemina na modulot na elasti~nost:

max

3

48 yJlFE

x ⋅⋅⋅

=

Za taa cel site merewa treba da se izveduvaat pri dovolno mali intenzite-ti na optovaruvawe so cel da se realizira elasti~na rabota na sistemot, odnosno vrednostite na silite treba da se F ≤ Fel.

7.2.1.4 Jakost na smolknuvawe

Jakosta na materijalite na ~isto smolknuvawe fτsm mo`e da se ispita na pove}e na~ina zavisno od nivnite karakteristiki. Op{tiot obrazec spored koj mo`e da se presmeta jakosta na smolknuvawe e definirana so izrazot:

fτsm= Fgr / AS

kade {to e: Fgr - sila na razurnuvawe na primerokot, AS - vkupnata povr{ina koja e izlo`ena na smolknuvawe.

Ako ispituvaweto na primerokot se vr{i spored testot za skicata

prika`ana na Sl. 56 (a), toga{ za jakosta se dobiva izrazot: '·2 S

grs A

Ff =τ ,

AS=2A′S, A′ S= povr{ina na smolknuvawe.

109

Sl. 56 Razli~ni na~ini za ispituvawe na jakost na smolknuvawe, (a) ~isto

smolknuvawe, (b) jakost na smolknuvawe kaj yidani elementi, (c) jakost na torzija

7.2.1.5 Jakost na torzija ili usukuvawe

Jakosta na materijalite na torzija, naj~esto se ispituva na primeroci so kru`en napre~en presek, Sl. 56 (c) . Ova ispituvawe nema {iroka primena. Presmetuvaweto na jakosta se vr{i spored izrazot:

===

16·

·3drF

WMf gr

p

tt πτ 3·

··16d

rFgr

π

Ako silite na usukuvawe F se merat vo elasti~noto podra~je na rabota na sistemot, toga{ preku vakvoto ispituvawe mo`e da se opredeli i modulot na lizgawe G. Zna~i i ovde izrazot za fτt e izveden pod pretpostavka na elasti~no odnesuvawe na materijalot (isto kako i za fZS) i ne mo`e verno da go odrazi odnesuvaweto na materijalot vo podra~jeto na razru{uvawe. Zatoa

dobienite vrednosti treba da se sfatat strogo uslovno.

7.2.1.6 Parametri koi vlijaat na jakosta na materijalite

Rezultatite od ispituvaweto na jakosta na materijalite zavisat od golem broj parametri. Eden od pova`nite e i brzinata na nanesuvawe na natovaruvaweto, koja osven {to vlijae na goleminata (vrednosta) na jakosta, vlijae i na celokupniot oblik na dijagramot σ−ε. Dokolku brzinata na natovaruvawe e pogolema, po pravilo, se dobiva i pogolema jakost, a isto taka i pogolemi vrednosti na modulot na elasti~nost, Sl. 58 zavisnost (1).

Oblikot na σ−ε dijagramot i jakosta na materijalite vo golema merka zavisi od temperaturata. Vo op{t slu~aj, so zgolemuvawe na temperaturata doa|a do namaluvawe na jakosta i na modul na elasti~nost na materijalot. Zatoa, treba posebno da se potencira deka site dosega izneseni stavovi vo odnos na fizi~ko-mehani~kite karakteristiki na materijalite odgovaraat samo ako ispituvawata se vr{at na sobna temperatura.

Sl. 57. Ispituvawe na jakost

na torzija/usukuvawe

110

Sl.58. Vlijanie na brzinata na nanesuvawe na optovaruvaweto na oblikot na dijagramot σ−ε

Nekoi materijali so namaluvaweto na temperaturata napolno go menuvaat svoeto odnesuvawe. Taka, `ilavite materijali naj~esto minuvaat vo krti i toga{, po pravilo se zgolemuva jakosta na granicata na golemite izdol`uvawa σV, dodeka jakosta na materijalot σM prakti~no ne se menuva, se razbira dokolku temperaturata nema da predizvika nikakvi razru{uva~ki procesi vo materijalot).

Teoriskata jakost na materijalot mo`e da se definira kako napregawe koe e potrebno da se predizvika razdvojuvawe na granicata me|u dva sloja na atomi. Ovaa jakost se dobiva teoriski od uslovot energijata na elasti~nata deformacija vo momentot na razdvojuvawe potpolno da se transformira vo povr{inska energija na delovite {to se dobivaat so razru{uvawe. Na ovoj na~in se doa|a do obrazecot:

dP·E

2 ETeorM =σ

kade {to e: E - modul na elasti~nost; PE - povr{inska energija; d - me|usebno rastojanie na atomite (vo prosek 2·10-10 m).

So primenata na ovoj obrazec se dobivaat vonredno golemi jakosti na materijalite. Me|utoa, jakosta na realnite materijali se zna~itelno pomali od teoriskite vrednosti. Pri~inata za ova se razli~nite defekti vo strukturata na materijalite.

Pokraj defektite na mikrostrukturata koi {to bitno vlijaat na promenata na jakosta na materijalite vo odnos na teoriskata jakost, va`no vlijanie ima i prisustvoto na {uplini i pori kako i eventualnoto prisustvo na makro i mikro prsnatini. Taka, ako vo materijalot od primerokot se pojavi mikroprsnatina, toga{ pri aksijalno zategnuvawe na istiot nema da postoi ramnomerna raspredelba na napregawata. Vo blizinata na mikropuknatinata }e se javi t.n. koncentracija na napregawata, Sl. 59. Taka, namesto ramnomerna raspredelba na napregaweto 0A/F=σ , (A0 - povr{ina na presekot na primerokot), na kraevite na prsnatinata }e se javat zna~itelno pogolemi napregawa koi mo`at da se opredelat spored izrazot:

)r/l·21(k +σ=σ

kade {to e:

l - dol`ina na prsnatinata;

bavno-stati~ko tovarewe

brzo-dinami~ko tovarewe

111

r - polupre~nik na krivinata na vrvot na prsnatinata.

Odnosot σk/σ mo`e da postigne vrednost ednakva na 1000. Toa zna~i deka do razru{uvawe }e dojde koga napregaweto na rabot na prsnatinata }e dostigne opredelena vrednost karakteris-ti~na za dadeniot materijal.

Taa vrednost se postignuva mnogu porano otkolku onaa koja se presmetuva spored izrazot:

0AFgr

M =σ

7.3. Osnovni parametri na `ilavosta

Materijalite, vo op{t slu~aj, vo zavisnost od nivnoto odnesuvawe pod dejstvo na natovaruvawe, se delat na `ilavi i krti. Osnovni podatoci za `ilavosta, t.e. krtosta se dobivaat od σ−ε dijagramot na materijalot. Pri ova od golema va`nost e odnosot na dilatacijata pri dostignuvawe na jakosta na materijalot (grani~na nosivost) i dilatacijata na granicata na golemite izdol`uvawa, koj{to se vika duktilnost na materijalite, Sl. 60.

)()(

DV

M

σεσε

=

Ponekoga{ kako duktilnost se definira i odnosot:

)()(

D 'V

M

σεσε

=

koj bi se dobil koga vistinskiot dijagram σ−ε, za numeri~ki presmetuvawa, bi se aproksimiral so eden bilinearen dijagram.

Materijalite koi se koristat vo grade`ni{tvoto mora da imaat dovolen stepen na duktilnost. Ova, pred sé se odnesuva na t.n. konstruktivni materijali kako {to se ~elikot, armiraniot beton. Me|utoa poimot za duktilnosta ne e vrzan samo za materijalite, tuku toj pretstavuva karakteristika na opredelen presek na eden konstruktiven element ili na konstrukcijata vo celost. Pritoa, koga se zboruva za duktilnosta na konstrukcijata toga{ ovaa osobina se definira kako odnos na izvesna deformaciona golemina pri dostignuvawe na maksimalnoto natovaruvawe i istata deformaciona golemina koja odgovara na granicata na te~ewe na konstrukcijata.

Sl. 60. Elementi za definicija na

duktilnosta

Sl. 59 Koncentracija na napregawata vo

podra~jeto na prsnatinite

prsnatini

112

Zna~i, namesto σ−ε dijagramot, se razgleduva dijagramot “natovaruvawe” (generalisana sila) - “deformacija” (generalisano pomestuvawe) koj{to odgovara na dadenata konstrukcija.

So ispituvawe na mehani~kite karakteristiki se dobivaat site fizi~ki parametri na materijalot, va`ni za prakti~na primena, kako {to se: jakosta na materijalot, granicata na golemi razvlekuvawa, granicata na elasti~nosta, modulot na elasti~nosta, Poasonoviot koeficient i drugi koi{to mo`e da se nadopolnat u{te so nekoi pokazateli koi gozaokru`uvaat fondot na podatoci za soodvetniot materijal. Taka na primer, posle zavr{uvaweto na ispituvaweto na primerocite od duktilnite - `ilavite materijali mo`e da se definiraat relativnoto izdol`uvawe na

primerokot pri lom i soodvetnata kontrakcija na presekot. Vo momentot na lomot primerokot na `ilaviot materijal pretrpuva trajni deformacii i bazata na merewe ima dol`ina l {to e pogolema od po~etnata l0 Sl. 61 (a), a dijametarot na napre~niot presek se namalil od d0 na d.

Odnosot 100·l

ll

0

0−=δ (%) pretstavuva relativno izdol`uvawe pri lom,

dodeka:

100·A

AA

0

0 −=ψ (%) e kontrakcija.

Goleminite na ovie dva parametri na opredelen na~in pretstavuvaat pokazateli za duktilnosta na materijalite. Mnogu duktilnite materijali imaat visoki vrednosti na relativnoto izdol`uvawe pri lom i na kontrakcijata.

Sl. 61 Izdol`uvawe pri kinewe i kontrakcija

113

7.4. Jakost na materijalite pri dinami~ki natovaruvawa

7.4.1. Metodi za opredeluvawe na jakosta na materijalite pod vlijanie na cikli~ni promenlivi natovaruvawa

Konstrukciite vo grade`ni{tvoto, mnogu ~esto se optovareni i na dejstvo na dinami~ki promenlivi tovari (zemjotres, veter, dejstvo na jaki ma{ini i drugo). Zatoa potrebno e da se definiraat jakostite na materijalite pri dinami~ki natovaruvawa {to se vr{i so ispituvawe na razni vidovi napregawa (svitkuvawe, smolknuvawe, usukuvawe). Naj~esto se vr{at dinami~ki ispituvawa pri aksijalno tovareni primeroci. Ovie primeroci mo`at da bidat natovareni so napregawa so ist znak (zategnuvawe ili pritisok), ili na alternativni napregawa (zategnuvawe i pritisok). Pri ovie ispituvawa se primenuvaat cikli~no promenlivi natovaruvawa koi mo`e da bidat: ednosmerno promenlivi natovaruvawa, Sl. 62 (a) i (b) ili naizmeni~no promenlivi natovaruvawa, Sl. 62 (c) i (d), koi se definiraat sekvencionalno kako eden ciklus na promenlivo natovaruvawe.

Sekoe natovaruvawe se karakterizira so opredelen odnos maxmin / σσ=ρ

koj {to se vika koeficient na asimetrija na ciklusot. Pri ovie ispituvawa od golema va`nost se apsolutnite vrednosti na napregawata σmin i σmax, odnosno va`no e dali istite se pod ili nad granicata na elasti~nosta σE. Ako σmin i σmax se pomali od σE primerocite }e bidat izlo`eni na elasti~ni deformacii. Vo op{t slu~aj, elasti~nite deformacii se mnogu mali taka {to lom na primerocite }e nastane posle mnogu golem broj na ciklusi na natovaruvawe (optovaruvawe i rastovaruvawe). Vo op{t slu~aj, brolot na ciklusite mo`e da iznesuva i po nekolku milioni. Vakvite ispituvawa pretstavuvaat klasi~ni ispituvawa na materijalite na zamor. Kako rezultat na vakvite ispituvawa se dobiva t.n. dinami~ka jakost na materijalite. Ovaa jakost, vo op{t slu~aj e funkcija od dve promenlivi i toa goleminata na srednoto napregawe σsr (ponekoga{ se zema napregaweto σmax) i brojot na ciklusi N pri koj doa|a do lom. Bidej}i pri ovie ispituvawa ovoj broj N e mnogu golem, mnogu ~esto ovie ispituvawa se vikaat ispituvawa na visokocikli~en zamor, pri koi se primenuvaat mnogu golemi brzini na natovaruvawe koi iznesuvaat od nekolku stotini do nekolku iljadi ciklusi vo minuta. Postojat i posebni visoko-frekventni pulsatori koi {to ovozmo`uvaat ispituvawa vo ~ii ramki brojot na ciklusi mo`e da iznesuva i po nekolku desetici iljadi.

Dokolku pri cikli~noto natovaruvawe materijalite se izlo`uvaat na napregawa σmin, σmax koi ja preminuvaat granicata na elasti~nost σE, toga{ do

Sl. 62. Karakteristi~ni oblici na cikli~no promenlivi napregawa

ednonaso~no promenlivo optovaruvawe

naizmeni~no promenlivo optovaruvawe

114

lom na materijalot doa|a pri srazmerno pomal broj na ciklusi otkolku na visokocikli~niot zamor. Vakvite dinami~ki ispituvawa na materijalite se definiraat kako ispituvawa na niskocikli~en zamor, kaj koi frekvenciite na ciklusite mo`at da bidat nekolku desetici do najve}e nekolku stotici ciklusi vo minuta.

Rezultatite od izvr{enite ispituvawa na zamor mo`e da se prika`at preku soodvetni dijagrami vo koi jakosta na materijalite koja odgovara na daden re`im na tovarewe se izrazuva vo zavisnost od brojot na ciklusi na tovarewe N, Sl. 63. Taka, na sekoja vrednost na σN odgovara opredelen broj N, {to odgovara na brojot na ciklusi pri koj nastanuva lom. Zna~i, do lom na primerokot doa|a posle N ciklusi na natovaruvawe pri napregawe σN=σsr+σaN.

Dokolku se izvr{i ispitu-vawe na pogolem broj na primeroci pri koi se zadr`uva istoto sredno napregawe σsr (ili σmax), a se menuva σaN, }e se dobijat razli~ni vrednosti na brojot na ciklusite do lom N. Vo op{t slu~aj, brojot na ciklusi N }e se zgolemuva so namaluvaweto na amplitudata σaN. Ako na apcisnata oska, na eden dekartov koordinaten sis-tem, se nanese brojot na ciklu-si N a na ordinatnata soodvet-noto napregawe σN }e se dobie

krivoliniska zavisnost koja ja pretstavuva t.n. Velerova kriva, Sl. 63. so analiza na ovaa kriva mo`e da se zaklu~i deka pri dovolno mala vrednost na maksimalnoto napregawe σmax<σE potrebni se beskrajno mnogu ciklusi na natovaruvawe koi }e dovedat do lom vo ispituvaniot materijal. So drugi zborovi, toa zna~i deka pri taka definiranata vrednost σmax do lom nikoga{ nema da dojde.

Vrednosta na napregaweto koja{to odgovara na nekoj mnogu golem broj na ciklusi na natovaruvawe N=ND koga Velerovata kriva asimptotski se pribli`uva do apcisnata oska se definira kako dinami~ka jakost. Vaka definiranata jakost koja se odnesuva na mnogu golem broj na ciklusi na natovaruvawe i na vrednost σmax<σE, vsu{nost odgovara na visokocikli~en zamor na materijalot.

So koristewe na dijagramot na Sl. 63, mo`e da se definira soodvetnata dinami~ka jakost na materijalot za sekoj konkreten slu~aj na promenata na natovaruvaweto N. Ako σmax > σD do lom na materijalot }e dojde koga brojot na ciklusi N<ND, pri {to brojot N }e bide tolku pomal kolku e σmax pogolemo od σD. Bidej}i krivata pretstavuva linija na grani~nata nosivost na materijalot, toga{ za nekoja konkretna vrednost σmax

*

realizirana pri N* promeni na natovaruvaweto }e padne vo podra~jeto pod spomenatata kriva. Mo`e da se smeta deka za dadeniot broj N postoi

Sl. 63. Velerova kriva

115

opredelena sigurnost vo odnos na lomot na materijalot. Ovaa sigurnost e definirana so odnosot σmax/σmax

*.

7.4.2. Visokocikli~en zamor

Koga se ispituva visokocikli~niot zamor brojot na promenite na natovaruvaweto ND pri koj Velerovata kriva se stremi kon konstantna vrednost e razli~en za razli~ni materijali i se dvi`i vo granici od 106 dp 108 ciklusi. Ponekoga{ preminot na Velerovata kriva vo horizontala ne e dovolno izrazen, pa e ote`nato opredeluvaweto na brojot na ciklusi ND. Toga{, najdobro e Velerovata kriva da se nacrta vo koordinaten sistem na ~ija apcisna oska se nanesuva brojot na ciklusi N vo logaritamska merka.

Ponekoga{ se bara da se opredeli dali odreden materijal e vo sostojba da podnese opredeleno dinami~ko natovaruvawe so to~no zadadeni σsr i σaN. Toga{, postapkata na ispituvawe se sostoi vo toa {to za zadadenoto optovaruvawe se registriraat brojot na ciklusi pri koi doa|a do lom vo primerokot. Pritoa, se smeta deka materijalot go zadovoluva uslovot na dinami~kata jakost ako primerocite se vo sostojba da izdr`at odnapred usvoen broj ciklusi na promena na optovaruvaweto. Ovoj broj na promeni se definira vo zavisnost od materijalot koj {to se ispituva i e propi{an so standardite za ovoj vid na ispituvawe.

Vrz osnova na Velerovite krivi dobieni za razli~ni vrednosti na srednoto napregawe σsr, Sl. 64, mo`e da se konstruira i taka nare~eniot Smitov dijagram.

Smitoviot dijagram ja dava zavisnosta na dinami~kata jakost na materijalot vo funkcija od ova sredno napregawe.

Dijagramot se konstruira na toj na~in {to na apcisnata oska se nanesuvaat napregawata σsr, a na ordinatnata oska maksimalnite i minimalnite napregawa σmax, σmin, realizirani so ispituvaweto, Sl. 55.

Taka se dobivaat dve krivi i toa: linija na gornoto grani~no optovaruvawe - napregawe i linija na dolnoto grani~no napregawe. Ovie dve

Sl. 64. Familija na Velerovi krivi N-σaN za razni vrednosti na σsr.

116

linii ograni~uvaat podra~je na promenlivi napregawa koi materijalot mo`e neograni~eno dolgo da gi izdr`i. Bidej}i srednoto napregawe σsr pretstavuva aritmeti~ka sredina na napregawata σmax i σmin, toa vo Smitoviot dijagram e definirano so prava linija koja minuva niz koordinatniot po~etok i zafa}a agol od 45º so apcisnata oska.

Teoriski, liniite na gornoto i dolnoto grani~no napregawe bi morale da se se~at vo to~kata C koja {to odgovara na jakosta na materijalot pri stati~ko natovaruvawe. Me|utoa, prakti~no ovoj uslov retko koga e zadovolen. No, ova nema nekoe osobeno zna~ewe, bidej}i materijalite natovareni na visokocikli~en zamor vo praksa se koristat samo do granicata σV (i toa samo isklu~itelno do nea), taka {to Smitoviot dijagram se zavr{uva na nivoto na napregaweto σV. Soodvetnite to~ki na linijata na dolnoto grani~no napregawe se dobivaat so koristewe na simetrijata, odnosno, FGGE = .

Sl. 55. Smitov dijagram

Objasnuvaweto na mehanizmot na zamorot na materijalot e slo`eno. Toa e vrzano, glavno, za prisustvoto na gre{ki vo ramkite na kristalnite re{etki, a i na razl~ni gre{ki od druga priroda. Na lomot poradi zamor mu prethodi pojavata na po~etna prsnatina vo materijalot, koja se javuva na mestoto koe sodr`i posilno izrazena gre{ka vo negovata strukturata ili nekoe povr{insko o{tetuvawe (ova o{tetuvawe mo`e da bide posledica na obrabotkata na primerokot i sli~no). Na ovie mesta, poradi prsnatinata se javiva koncentracija na napregawata {to predizvikuva nejzino postepeno zgolemuvawe. Do lom vo materijalot }e dojde toga{ koga prsnatinata }e se pro{iri tolku {to napregaweto vo podra~jeto okolu nea ja dostignalo jakosta na materijalot. Pri toa lomot nastanuva bez prethodno deformirawe na primerokot, t.e. bez prethodno najavuvawe. Zatoa, vo ovie slu~ai se veli deka nastanal krt lom na materijalot.

linija na dolno grani~no natovaruvawe

linija na sredno natovaruvawe

jakost pri stati~ko natovaruvawe

linija na gorno grani~no natovaruvawe

117

7.4.3. Niskocikli~en zamor

Kaj niskocikli~niot zamor, pri cikli~en re`im na ispituvawe, pokraj napregawata od golema va`nost se i deformaciite na primerocite. Zatoa, vo tekot na ispituvaweto, se registriraat istovremeno i promenite na natovaruvaweto i na deformaciite na primerokot, so toa {to postapkata na nanesuvawe na tovarite se vr{i spored prethodno utvrden na~in, odnosno

spored prethodno propi{ana istorija na optovaruvaweto i na deformaciite.

Pri niskocikli~en zamor e izrazeno histerzisnoto odnesu-vawe na materijalot. Primeroci-te {to se ispituvaat trpat golemi deformacii i do lom na materijalot doa|a pri pomal broj na ciklusi, retko koga pogolem od 100 ciklusi. Kaj ovie ispituvawa se primenuvaat dva vida na natovaruvawe: “meko” i “krto” natovaruvawe.

Kaj, t.n. “meko” natovaruvawe, amplitudite na optovaruvaweto, t.e. napregawata se odr`uvaat konstantni, a deformaciite se promenlivi od ciklus do ciklus, Sl. 66 (a). Pri “krt” re`im na tova-rewe, amplitudite na deforma-ciite se zadr`uvaat konstantni, pri {to doa|a do promena na nivoto na natovaruvawe koe se meri vo tekot na ispituvaweto, Sl. 66 (b).

Na Sl. 66(a) i 66(b) se prika`nani {emite za “mek” i “krt” re`im pri cikli~no promenlivo natovaruvawe, ρ=-1, pri {to na sekoja histerzisna pateka stoi broj koj poka`uva na koj ciklus od natovaruvaweto odgovara istata.

Na Sl. 57 se prika`ani {ematski mekiot i krtiot re`im na ispituvawe pri ednonaso~no promenlivo natovaruvawe.

Vrednostite na napregaweto σmax, kako i σmin, pri ispituvawata na niskocikli~niot zamor mo`at da se dvi`at sé do grani~nite vrednosti koi {to se definirani so dijagramot σ−ε dobieni pri stati~ko,

Sl. 66 [emi na “mek” i “krt” re`im na

tovarewe za ρ=-1

( 1min

max −=σσ

=ρ )

Sl. 67. [emi na "mek" i "krt" re`im na

tovarewe za slu~aj na ednonaso~no promenlivo natovaruvawe, ρ = 0

S=-1 broj na ciklusi

118

monotono zgolemuvawe na natovaruvaweto. Taka, vo slu~aj na ednonaso~no promenlivo natovaruvawe za koj e primenet re`imot na ispituvawe prika`an na Sl. 68, so dovolna to~nost mo`e da se smeta deka dijagramot σ−ε pretstavuva anvelopna kriva na goleminite σmax.

7.4.4. Ispituvawe so primena na udarni natovaruvawa

otpornost na udar

Otpornosta na udar na cvrstite materijali pretstavuva sposobnost na materijalot (karpest materijal, metali, drvo beton) pod dejstvo na napregawata na udar da se deformira taka {to da ne dojde do pojava na puknatini ili lom vo istiot. Vo ovaa nasoka mo`e da se vr{at i ispituvawa koga e nu`no da se utvrdi udarnata rabota koja {to predizvikuva pojava na prsnatini ili lom na primerokot.

Grani~nata jakost na udar se opredeluva so primena na posebni uredi i toa kako koli~ina na rabota potro{ena pri ru{ewe so udar na primerokot od materijalot so standardni dimenzii.

Ispituvaweto se vr{i na primeroci izlo`eni na natovaruvawe na svitkuvawe. Probnite tela, obi~no se so prizmati~en oblik, i pretsta-vuvaat slobodno osloneti gredi ili konzoli, Sl. 69 (a) i (b). Vakvite primeroci se izlo`uvaat na udar so pomo{ na telo so to~no odredena masa m. Do momentot na udarot, a i potoa koga primerokot }e se sru{i ili pak }e se deformira, teloto pominuva izvesen pat (visinata od koja {to pa|a) i }e izvr{i soodvetna rabota.

Najgolem broj na uredite za izveduvawe na vakvite ispituvawa rabotat na principot na ni{alo koe se pu{ta da pa|a na probnoto telo od opredelena visina h1, a posle lomot na primerokot udarnata masa }e dostigne do nivoto h2, Sl. 70. Aglite α1 i α2 mo`e da se registriraat vo tekot na ispituvaweto, taka {to udarnata rabota se presmetuva spored izrazot:

)cos-(cosr·G)hh·(GA 1221 αα=−=

Vo vakvi uslovi mnogu ~esto kako merka za otpornost na materijalot na udar se zema udarnata energija na edinica volumen (KJ/m3) ili na edinica povr{ina (KJ/m2) {to se izrazuva preku odnosot:

0AA

=ρ

Sl. 58. Anvelopa na maksimalnite vrednosti na napregawata

119

kade {to e:

A - udarna rabota;

A0 -napre~en presek na primerokot vo opasniot presek na gredata ili konzolniot primerok.

Sl. 69. Ispituvawe so udarno natovaruvawe (a) prosta greda, (b) konzola

Sl. 70. Ured za ispituvawe na princip na fizi~ko ni{alo

^esto ρ se definira kako udarna `ilavost na materijalot.

Mnogu ~esto primerocite na mestata na opasnite preseci imaat i zaseci ~ii {to dimenzii, sekoga{ se to~no propi{ani. Na ovoj na~in precizno se locira mestoto na prelomot na primerokot i se dobivaat posigurni rezultati, podatoci za `ilavosta na materijalot. Vo okolinata na zarezot se javuva koncentracija na napregawata, a ovoj faktor mo{ne mnogu vlijae na rezultatite od ispituvawata. @ilavite materijali se pomalku ~uvstvitelni na ovie vlijanija otkolku krtite.

Udarnata `ilavost, vo golema merka zavisi i od temperaturata. Taka, kaj metalite, pri sni`uvawe na temperaturata doa|a do namaluvawe na udarnata `ilavost.

7.5. Konstruktivni osobini

Vo ovaa grupa spa|aat osobinite koi se va`ni za primena na materijalite vo oblasta na konstrukciite. Osnovno barawe od konstrukciite {to se primenuvaat vo grade`ni{tvoto e da poseduvaat dovolna nosivost, t.e. sposobnost da se sprotistavat na raznite mehani~ki dejstva. Zaradi toa, zaedno so mehani~kite osobini vo ovaa grupa karakteristiki na materijalite spa|aat osobinite: tvrdost, otpornost na abewe i konstruktivnata povolnost.

7.5.1. Tvrdost

Tvrdosta pretstavuva sposobnost na nekoj materijal da se sprotistavi na prodiraweto na drug (potvrd materijal) vo nego. Ovaa fizi~ka golemina se koristi za odreduvawe na jakosta na cvrstite materijali bez razoruvawe. Spored na~inot na deluvaweto na silite pri ispituvaweto na

primerok

primerok

zasek

primerok prosta greda/konzola

120

tvrdosta na materijalite, ispituvawata mo`at da bidat stati~ki i dinami~ki. Pri stati~koto ispituvawe na tvrdosta, silata so koja se vr{i vtisnuvaweto se zgolemuva ramnomerno-monotono do nekoja maksimalna vrednost. Vo tekot na dinami~koto ispituvawe se vr{i marewe na elasti~niot udar, ili otskokot od povr{inata na materijalot za koj treba da se opredeli tvrdosta.

Tvrdosta za razli~ni materijali, razli~no se ispituva. Za ispituvawe na tvrdosta na cvrstite materijali, primerno kamenite materijali, vo geologijata postoi edna empiriska metoda, poznatata Mosova skala (Mohs). Po ovaa skala site poznati prirodni i ve{ta~ki minerali se podeleni vo 10 grupi (prv mineralot na ovaa skala e talkot, a posleden dijamantot). Odreduvaweto na pribli`nata vrednost na tvrdosta se izvr{uva na toj na~in {to primerokot od materijalot so nepoznatata tvrdost se grebe so mineralot etalon ~ija tvrdost e definirana vo skalata na Mos. Ako pri ova se javi grebnatinka, toga{ tvrdosta na toj materijal e pomala od tvrdosta na materijalot so koj se izvr{ilo grebeweto.

Tvrdosta na drvoto, metalite, betonot i na nekoi drugi grade`ni materijali se opredeluva vrz osnova na vtisnuvaweto na ~eli~ni kugli~ki ili piramidalni ili konusni {ilci vo niv. Kako merka za tvrdosta, koga se koristi metodata na Brinel ili Vikers, se zema silata na vtisnuvawe na edinica povr{ina na otisokot. Koga se primenuva metodata na Rokvel tvrdosta se opredeluva spored dlabo~inata na otisokot.

Tvrdosta na nekoj materijal zavisi od negovata povr{inska energija, {to zna~i deka e vo direktna vrska so energijata na me|uatomskoto dejstvo, koja e, od druga strana, zavisna od kristalnata struktura i od elektronskata gradba na cvrstite tela.

Tvrdosta na materijalite koi se koristat vo grade`ni{tvoto (ne samo na metalite) e va`na osobina koja ja odreduva sposobnosta na nivnoto deformirawe pri obrabotka i koristewe na materijalite, (izvlekuvawe na ~eli~na `ica, se~ewe na furnir, se~ewe na siporeks i dr).

7.5.2. Otpornost na abewe

Otpronosta na abewe pretstavuva sposobnost na materijalot da se sprotistavi na dejstvo na nadvore{nite mehani~ki sili koi dejstvuvaat na povr{inata na materijalot po pat na smolknuvawe (triewe), koi te`at materijalot da go izabat, istrugaat ili da go izli`at.

Otpornosta na abewe zavisi od tvrdosta na materijalot ako istiot ima edno komponenten minerolo{ki sostav, ili od tvrdosta na najmekata minerolo{ka komponenta, ako e vo pra{awe pove}e komponenten priroden ili ve{ta~ki cvrst materijal (karpesti materijali, beton, metali). Taka, ako tvrdosta e pogolema toga{ i otpornosta na abewe }e bide pogolema.

Otpornosta na abewe se odreduva po eksperimentalen pat so pomo{ na razli~ni tipovi na uredi, pri {to sekoga{ se propi{uva:

(1) povr{inata na primerokot koja }e bide izlo`ena na triewe;

(2) vidot i granulacijata na abrazivniot materijal so koj se vr{i abeweto, (kvarcov pesok, karborund i drugi);

121

(3) pritisokot, odnosno silata so koja treba da se deluva na primerokot od materijalot i

(4) izminatiot pat pri koj materijalot bil izlo`en na abewe.

Otpornosta na abewe se ocenuva spored goleminata na gubitokot na volumenot od probniot primerok (kocka so golemina na strana 7,07·10-2 m i povr{ina 5·10-3 m2), posle to~no definiran pominat pat pri koj abeweto se izvr{uva pod optovaruvawe na silata od 300 N. Naj~esto, za opredeluvawe na promenata na volumenot na ispituvaniot primerok se koristi izrazot:

γmV ∆

=∆ (cm3) ; m=m1-m2

kade e:

m1- masa na primerokot pred ispituvawe;

m2 - masa na primerokot posle ispituvawe;

γ - volumenska masa na materijalot koj{to se ispituva. Kako merka za otpornosta na abewe ~esto se koristi koeficientot na

abewe {to pretstavuva promena na volumenot na edinica povr{ina {to bila izlo`ena na abewe:

hh

hh F·

mKFVK

γ∆

=⇒∆

=

kade {to e:

∆m - promena na masata na primerokot; γ - volumenska masa na materiajlot; Fh - povr{ina na primerokot koja {to bila izlo`ena na abewe.

Ovaa osobina e posebno va`na fizi~ka golemina koja ja odreduva primenlivosta na karpestite materijali i betonot pri izrabotka na kolovozni konstrukcii za soobra}ajnicite, podovi, skali{ni gazili{ta i drugo.

7.5.3. Konstruktivna povolnost

Ovaa osobina na grade`nite materijali e definirana so koeficientot na konstruktivnata povolnost Kkp. Toj pretstavuva odnos na jakosta na materijalot sprema negovata volumenska masa:

γσ

= MkpK [ ]tmMPa /· 3

σM - jakosta na materijalot vo MPa.

Ovoj parametar e zna~aen zaradi toa {to direktno vlijae na te`inata, odnosno masata na konstrukcijata. Taka, kolku {to e pogolema vrednosta na Kkp, tolku }e se dobijat polesni konstrukcii. Zatoa edna od najva`nite zada~i na sovremenata tehnologija na materijalite e dobivawe na materijali so visoka jakost i srazmerno niska vrednost na nivnata volumenska masa. Prose~nite vrednosti na konstruktivnata povolnost za nekoi materijali iznesuvaat:

122

- aluminiumski leguri 250 MPa·m3/t;

- nekoi vidovi na sinteti~ki materijali 200 MPa·m3/t;

- visokovreden ~elik 100÷150 MPa·m3/t;

- obi~en ~elik 50 MPa·m3/t;

- betoni 15÷25 MPa·m3/t;

- tuli 10÷15 MPa·m3/t.

7.6. Tehnolo{ki osobini

Se utvrduvaat po pat na razni tehnolo{ki ispituvawa. Osnovna cel na ovie ispituvawa e da se definiraat onie osobini na materijalite koi se va`e~ki so ogled na nivnata prerabotka ili se od va`nost vo pogled na nivnata direktna primena vo procesot na gradbata. Op{t pregled na ovie ispituvawa nemo`e da se prika`e bidej}i tie se specifi~ni za poodelnite vidovi materijali.

Taka, kaj metalite se ispituvaat osobinite kako {to se mo`nosta za svitkuvawe, previtkuvawe, uvivawe, izvlekuvawe i sli~no. Vo ovaa grupa na ispituvawa spa|aat ispituvaweto na kovnosta, zavarlivosta i drugite osobini va`ni za prakti~nata primena na metalite. Rezultatite od ovie ispituvawa ne mo`at da obezbedat dovolno dragoceni podatoci mnogu bitni od gledi{te na direktnata primena.

Vo tehnolo{ki ispituvawa spa|aat, na primer, i ispituvawata na konzistencija na betonot, odnosno na onaa osobina pod koja se podrazbira, “tvrdosta” t.e. “mekosta” na masata na sve`iot beton.

Vo ovie osobini spa|a i ispituvaweto na plasti~nosta na glinenoto testo za dobivawe na opredelen vid kerami~ki proizvodi. Vo ovoj slu~aj pod plasti~nost se podrazbira osobinata na glinenoto testo pod pritisok da ja zavzeme formata {to mu se dava, a pri toa ne treba da se roni i da puka i treba da ja zadr`i dobienata forma i posle dejstvoto na pritisokot. Ispituvaweto na ovaa osobina {to podrazbira utvrduvawe dali testoto e “mrsno” ili “posno” (so golema koli~ina na neglinesta supstancii, primerno pesok) naj~esto se vr{i na toj na~in {to probniot primerok, so utvrdeni dimenzii i forma se izlo`uva na opredelen pritisok posle toa, se iznao|a odnosot na dimenziite na primerokot pred i posle natovaruvaweto. Kaj vakvite ispituvawa kako merka na plasti~nosta mo`e da se usvoi i goleminata na silata koja {to predizvikuva pojava na prvite puknatini na primerokot.

Primerocite {to se upotrebuvaat pri tehnolo{kite ispituvawa, po pravilo, ne baraat nekoja osobena podgotovka. Isto taka i uredite na koi se vr{at ovie ispituvawa, glavno se mnogu ednostavni. Poradi seto ova tehnolo{kite ispituvawa imaat mnogu golema primena.

7.7. Reolo{ki osobini 7.7.1. Osnovni poimi

Ispituvawata {to se izvr{eni na primeroci od razni materijali izlo`eni na dolgotrajni natovaruvawa (na pritisok, zategnuvawe ili svitkuvawe) poka`uvaat deka i vo slu~aj na nepromenlivo, konstantno natovaruvawe vo tekot na vremeto, doa|a do neprekinat porast na deformaciite na istite. Vakvata pojava se vika viskozno te~ewe ili samo te~ewe na materijalot.

Deformaciite na te~ewe se zabele`uvaat kaj site materijali, samo {to stepenot na manifestirawe na ovaa pojava zavisi od niza razl~ni faktori. Vo najgolem broj slu~ai, na te~eweto na materijalite najmnogu vlijae nivoto na napregawata. Po pravilo, deformaciite na te~ewe se tolku pogolemi kolku {to napregawata se poblisku do granicata na jakosta na materijalot. Na primer, kaj ~elikot koj vo praktikata se koristi samo do napregawata koi se dozvoleno poniski od granicata na golemi razvlekuvawa σV, deformaciite na te~ewe vo toa podra~je na materijalot se zna~itelno mali. Zatoa, prakti~no ovie deformacii se zanemaruvaat.

Me|utoa, koga napregawata se pogolemi od σV ovie deformacii na viskozno te~ewe vo op{t slu~aj ne bi smeelo da se zanemarat. Vo grade`ni{tvoto postojat i takvi materijali kaj koi se javuvaat zna~itelni deformacii na te~ewe vo celokupnoto podra~je na napregawa. Primerno, kaj betonot koj prakti~no se tovari samo do nivoto na napregawata koi ne ja nadminuvaat granicata od σm/3 (tretina od jakosta na materijalot), deformaciite na te~ewe i pri vakvi napregawa se mnogu golemi, pa tie vo op{t slu~aj ne mo`at da se zanemarat.

Pokraj drugoto, goleminata na deoformaciite na te~ewe zavisat i od temperaturata. Primerno, kaj ~elikot, deformaciite na te~ewe rastat so zgolemuvaweto na temperaturata. Taka i pri mali napregawa, pri temperaturi povisoki od normalnite pri eksploatacija, se javuvaat viskozni deformacii koi ne mo`e da se ignoriraat.

Iako deformaciite na viskozno te~ewe se javuvaat pri sekoe nivo na napregawa, najva`ni se onie deformacii na te~ewe koi odgovaraat na podra~jeto na t.n. rabotni napregawa na materijalite, odnosno na onie podra~ja na napregawa vo ~ii ramki vo praktikata naj~esto se koristat istite. Ova zna~i deka, glavno, }e bidat razgleduvano viskoznoto te~ewe koe se javuva pri napregawa zna~itelno poniski od granicata σV za soodvetniot materijal, odnosno σ<<σV.

Ovde, treba jasno da se potencira deka postoi su{tinska razlika me|u deformaciite na viskoznoto te~ewe i plasti~nite deformacii, ili t.n. plasti~no te~ewe (plasti~no te~ewe {to se javuva pri pre~ekoruvawe na granicata σV koja se vika u{te i granica na te~ewe). Plasti~noto te~ewe, ako voop{to postoi se javuva pri napregawa koi se daleku nad rabotnite napregawa za soodvetniot materijal, odnosno se javuvaat vo podra~jeto na napregawa bliski do granicata na lomot. Pojavata na plasti~no te~ewe nema dolgotraen karakter. Me|utoa, deformaciite na viskoznoto te~ewe se

123

menuvaat vo tekot na vremeto i se manifestiraat samo pri dolgotrajni konstantni natovaruvawa.

Naukata koja se zanimava so utvrduvawe na op{tite zakoni na pojava i razvoj na deformaciite na materijalite vo funkcija od vremeto se vika REOLOGIJA.

Reologijata dava mo`nost da se definira sostojba na napregawa i deformacii na napregnatoto telo dokolku se poznati site parametri na nadvore{nite vlijanija, {to podrazbira i poznavawe na nivnata funkcionalna zavisnost od vremeto. Ova dava mo`nost za posebno opi{uvawe na odnesuvaweto na materijalite vo vistinski uslovi.

7.7.2. Reolo{ki modeli i deformacii na materijalite

Vo reologijata mehani~kite osobini na materijalite se modeliraat so pomo{ na trite ednostavni reolo{ki modeli koi gi opredeluvaat trite osnovni osobini: elasti~nost, plasti~nost i viskoznost.

Reolo{kite modeli se taka zamisleni da mo`e da dadat kvalitetna slika za odnesuvaweto na razli~ni materijali pod optovaruvawe. Za opi{uvawe na slo`enite pojavi koi se javuvaat pri deformacija na realnite materijali najdobro e najprvo da se definiraat reolo{kite modeli na osnovnite idealni tela koi se pretstavuvaat so nivnite mehani~ki analogii, odnosno so soodvetni mehanizmi.

(1) Reolo{ki model na idealno elasti~no telo

Osobinite na idealno elasti~no telo za koe va`i Hukoviot zakon, vo potpolnost mo`at da se opi{at so feder, Sl. 71(b), ~ii{to deformacii se proporcionalni na napregawata, t.e. na silite i ne zaavisat od vremeto, Sl. 71(a) . b)

F

Sl. 71. Reolo{ki model na deformiraweto na elasti~en materijal; (a) deformacii pri natovaruvawe i rastovaruvawe; (b) model na feder, Hukov model "H"; (v) σ-ε dijagram za "H" materijal

Faktorot na proporcionalnost E vsu{nost e konstanta na federot so koja se definirani mehani~kite karakteristiki na materijalot na idealno elasti~no telo. Na Sl. 71(v) e prika`an σ-ε dijagramot na feder kade e:

t

t10

σ=σ0=F/A0 σ0

t0

ε

a) v)ε

F

l0

optovaruvawe rastovaruvawe

σ

σ =E⋅ε ε = σ/E

ε

σ

tgα=E

ε

124

0AF=σ i

0llΔ=ε ; A0-povr{ina na napre~niot presek na federot; Δl-

izol`uvawe ili skratuvawe na federot pod dejstvo na silata F, taka {to vrskata napregawe - deformacija mo`e da se pretstavi vo sleden oblik:

σεE1

= , σ =f(t)=const.

Strelkite na Sl. 71(a) i Sl. 71(v) go ozna~uvaat patot na optovaruvawe i rastovaruvawe na federot pri {to jasno se zabele`uva deka posle rastovaruvaweto celokupnata deformacija se gubi, t.e. procesot ima reverzibilen karakter so povratna deformacija.

(2) Reolo{ki model na idealna te~nost

Pojavata na te~ewe kaj idealnite fluidi bi mo`ela da se definira so modelot na deformirawe na idealno plasti~en materijal, Sl. 72(a) pri {to odnesuvaweto se poistovetuva so odnesuvaweto na idealnata Wutnova te~nost definirano so ravenkata na viskoznoto te~ewe:

ητ

=εt·

vt

kade {to e:

τ - napregawe na lizgawe (MPa); t - vremeto (sec);

η - viskoznost (MPa/sec).

Deformaciite na viskoznoto te~ewe εvt pri postojana golemina na lizga~koto napregawe rastat proporcionalno so vremeto. Odnesuvaweto na te~nosta se modelira so cilinder vo koj klipot se pomestuva pod dejstvo na apliciranata sila, a te~nosta preminuva vo prostorot me|u yidovite na cilinderot i klipot, Sl. 72(b). Vaka definiraniot model se narekuva Wutnov - reolo{ki model ili "N"- model za koj va`i relacijata εη=σ &· t.e. napregaweto e proporcionalno na brzinata na dilataciite, a faktorot na proporcionalnost e koeficientot na viskoznost η, Sl.72(v).

σ

ε& tgα=η

t

ε

εvt

t1t0

nepovratna dilatacija

εησ &⋅=

Wutnov “N” model

η

a) v)b)

Sl. 62. Model na deformirawe na viskozno plasti~en materijal; (a) deformacija pri natovaruvawe i rastovaruvawe na Wutnova te~nost; (b)model na cilinder so klip; (v)

dijagram napregawe-brzina na dilatacii kaj Wutnov "N"-reolo{ki model

Analogijata so idealno elasti~no telo e potpolna samo {to namesto proporcionalnost pome|u napregaweto i deformacijata, ovde postoi proporcionalnost pome|u brzinata na deformaciite i napregawata.

125

(3) Reolo{ki model na idealno plasti~no telo

Osobinite na idealno plasti~niot materijal na Sen Venan najadekvatno se opi{uvaat so modelot na dvi`ewe na "te{ko" telo, t.e. tovar po rapava podloga, Sl. 73(a), koj se vika Sen Venanov reolo{ko model ili "SV"-model.

σ=const

G

(a) “SV” reolo{ki model σ

ε

εp

σv

(b) σ-ε dijagram

Sl. 73. (a) Sen Venanov reolo{ki model; (b) σ-ε dijagram za plasti~en materijal

Tovarot }e po~ne da se pridvi`uva koga napregawata }e ja dostignat granicata na razvlekuvawe σv, {to pretstavuva osnovna karakteristika na plasti~nite tela. Ova zna~i deka se dodeka sostojbata na napregawe ne ja dostigne vrednosta σv, deformacii nema, t.e. materijalot se odnesuva kako krut. Po dostignuvaweto na σv se javuva nepovratni, neograni~eni plasti~ni deformacii. Na σ-ε dijagramot na Sl. 73 (b) so strelki e nazna~en procesot na optovaruvawe i rastovaruvawe. Vedna{ e evidentno deka rabotata pri deformaciite vo procesot na optovaruvaweto vo potpolnost se gubi po prestanuvawe na dejstvoto na silite. Disipacijata na potencijalnata energija vo ovoj slu~aj e potpolna.

Potro{enata rabota pri razvivaweto na plasti~nite deformacii ima energetski ekvivalent vo sozdavawe na toplotna energija. Od iskustvo e poznato, me|utoa i eksperimentalno vo laboratorija e potvrdeno, deka materijalot {to trpi zna~itelni plasti~ni deformacii se zagreva.

(4) Reolo{ki modeli na realni materijali

Kako {to be{e istaknato pod poimot te~ewe se podrazbira procesot na razvojot na deformaciite na materijalot bez promena na natovaruvaweto. Odnesuvaweto na realnite materijali e mnogu slo`eno i zatoa modeliraweto na viskoznoto te~ewe se vr{i so slo`eni reolo{ki modeli koi{to se dobivaat so povrzuvawe vo "niz" ili vo "paralelna vrska" na reolo{kite modeli na idealnite materijali, Sl.74.

a) paralelna vrska

1

2

σ

σ

l0+Δl0

b) vrska vo “niz”

1 2

σ

σ

Δl0/2

Δl0/2

l0

Sl. 74. [ematski prikaz na vrskite vo slo`eni reolo{ki modeli

126

Pri vakvite vrski se pravat i odredeni pretpostavki:

dva ednostavni reolo{ki modeli se vrzani "paralelno" Sl.74(a), ako e:[

ε1=ε2=ε

σ1+σ2=σ

dva ednostavni reolo{ki modeli se vrzani vo "niz" ako e Sl.74(b):

ε1+ε2=ε

σ1=σ2=σ

4.1 Reolo{ki model na viskozno-elasti~en materijal

Najednostavnata vrska vo "niz" na osnovniot model za idealno elasti~no telo i idealniot Wutnov fluid go pretstavuva poznatiot MAXWELL-ov reolo{ki model "M"-model, Sl.74.1b.

Sl. 74.1. Model na deformacii na viskozno elasti~en materijal, (a) deformacii

pri optovaruvawe i rastovaruvawe (b) Maksvel-ov reolo{ki model

So Maksveloviot model se opi{uvaat deformiciite na materijalite koi poka`uvaat elasti~ni i viskozni svojstva. Vo po~etniot moment t0 pri dejstvo na postojana sila se javuva elasti~na deformacija, odnosno dilatacija εel, koja ne se menuva pri konstantno optovaruvawe, Sl. 74.1(a). Vo opredelen vremenski interval na vreme t0 – t1, dilataciite rastat zaradi viskoznoto te~ewe. Vo momentot t1, koga se vr{i rastovaruvawe, elasti~niot del od dilataciite se vra}a nazad, dodeka dilataciite od viskoznoto te~ewe εtec ostanuvaat trajni, nepovratni. Sleduva deka dilataciite vo nekoj proizvolen moment na vreme t e:

ε(t)=εel+εtec.

Reolo{kata ravenka na Maksveloviot model, zemaj}i gi predvid pretpostavkite na povrzuvaweto na ednostavnite modeli vo niz, e definirana so izrazot:

M

M

M

MM E η

σσε += &&

b) M=HM÷NM σ

“N” ηM

σ

“H” EM

paralelno vrzan “H” i “N” model

0 t

ε a)

εel

εtec

εelεtec

εtecεel

t0 t t1

127

4.2 Reolo{ki model na viskozno-elastoplasti~en materijal

Deformaciite kaj materijalite koi poka`uvaat elasti~ni i viskozni svojstva na viskoznoto te~ewe, pri napregawa koi izleguvaat od ramkite na rabotnite napregawa na materijalot, rastat proporcionalno so vremeto, Sl. 74.2 (a).

Vo momentot na nanesuvaweto na natovaruvaweto na primerokot, pri vreme t0=0, primerokot }e se deformira elasti~no, odnosno }e se dobie momentalnata deformacija AO =εel. So tekot na vremeto, bez promena na

napregaweto σ= σ0=const=0A

F; }e po~nat da se manifestiraat i deforma-

cii na te~ewe. Goleminata na ovie deformacii odgovara na dol`inite na ordinatite me|u dobienata kriva i pravecot AD. Taka, deformacijata na te~ewe za vremeto t1 ednakva e na dol`inata DB. Vo ovoj slu~aj, ako materijalot ne poseduva osobina na te~ewe bi postoela samo elasti~nata deformacija εel= AO , koja bi bila konstantna za celoto vreme na dejstvuvawe na tovarot.

Sl. 74.2 (a) Elasti~ni deformacii i deformacii pri te~ewe pri viskozno

elastoplasti~en materijal, (b) Kelvin-ov reolo{ki model

Dokolku, pri vremeto t1 se rastovari primerokot }e se dobijat povratni deformacii. Prva, }e se javi povratna elasti~na deformacija ednakva na momentalnata deformacija AOCB = =εel. , a potoa }e dojde do povratni deformacii na te~ewe. Ovie deformacii mo`at da imaat elasti~en ili plasti~en karakter vo zavisnost od toa dali za t>t1, deformaciite na primerokot se stremat kon vrednost ednakva na nula (kriva CF) ili kon nekoja vrednost pogolema od nula (kriva CE).

Vaka opi{anoto odnesuvawe na materijalot {to poka`uva elastoplasti-~ni i viskozni svojstva ({to odgovara na odnesuvaweto na betonot vo tekot na vremeto) najadekvatno se modelira so poznatiot Kelvin-ov slo`en reolo{ki model koj se dobiva so "paralelna" vrska na Hukoviot "H"-model i Wutnoviot "N"-model, Sl.74.2 b, definiran so reolo{kata formula K=H⏐N , kade paralelnata vrska se ozna~uva so vertikalna prava.

Spored pogore navedenite pretpostavki, vrskata me|u napregawata i deformaciite e definirana so ravenkata:

0

t

ε

σ

εel

σ=σ0=F/A0=const.

σ= F/A0=const. ε=Δl / l=ε(t)

a)

εtec

ε

A

B

C

D E F

εel

εt

optovaruvawe rastovaruvawe

A0

σ b)

“N”η

σ=σH+σN

“H”

E

K=H/N FΔl/2

l

Δl/2

F

l0A

plasti~ni deformacii na te~ewe

elasti~ni deformacii na te~ewe

128

KKKHN E εηεσσσ &⋅+⋅=+= ,

kade e: EK - modul na elasti~nost na federot, η- koeficient na viskoznost na Wutnoviot model.

Ako napregawata na koi e izlo`en primerokot, predizvikuvaat elasti~no odnesuvawe na istiot, (σ0=E·ε, postoi proporcionalnost me|u napregawata i deformaciite), toga{ deformaciite na te~ewe }e bidat proporcionalni na goleminata na napregawata, Sl. 74.3, kade e daden prikaz samo na deformaciite na te~ewe. Te~eweto koe zavisi linearno od napregawata se vika linearno te~ewe.

Sl. 74.3 Ilustracija na poimot na

linearno te~ewe

Dokolku materijalot e izlo`en na postojano napregawe beskrajno dolgo, ili dovolno dolg vremenski period (nekolku meseci ili godini) mo`no e da se javat dva slu~ai, i toa:

(a) slu~aj na stabilizacija na procesot na te~ewe pri {to deformaciite se stremat kon nekoja kone~na vrednost, Sl. 75 (kriva OA) i primerocite ne trpat lom;

(b) Slu~aj koga procesot ne se stabilizira, deformaciite na te~ewe se stremat kon beskrajno golemi vrednosti {to doveduva do lom na primerokot, krivata OBCD na Sl. 75.

Prviot slu~aj obi~no se javuva pri poniski vrednosti na napregawata. Zatoa mo`e da se smeta za karakteristi~en za mnozinstvoto grade`ni materijali koga istite se koristat vo normalni eksploatacioni uslovi. Ova vo prv red se odnesuva na konstruktivnite materijali, ~elikot, betonot, drvoto i drugi.

duktilen, `ilav lom

odnesuvawe na metalite

~elik, beton, drvo primerocite netrpat lom ∗ normalni eksploatacioni uslovi

t→∝

Sl. 75. Te~ewe so i bez stabilizacija na procesot

129

Vtoriot slu~aj po pravilo odgovara na povisoko nivo na napregawata, ili na eksploatacioni uslovi koi otstapuvaat od voobi~aenite. Primerno, ova e tipi~na slika za odnesuvaweto na metalite vo slu~aj koga napregawata na zategnuvawe se σ0<σV, a pri zgolemeni temperaturi. Delot na krivata OB naj~esto pokriva relativno kratko vremensko podra~je, a so pribli`uvawe kon to~kata B brzinata na deformaciite na te~ewe postepeno se namaluva. Na delot BC ovaa brzina postanuva prakti~no konstantna. Toa e period na najmala brzina na te~ewe i obi~no e mnogu dolg. Se zavr{uva so “krt” lom vo to~kata C, ili pak so “`ilav”, duktilen lom vo to~kata D na koj {to mu prethodi izrazena kontrakcija na presekot na delot na krivata CD.

Viskoznoto te~eweto na materijalite se ispituva pri napregawa na zategnuvawe ili pak pri napregawa na pritisok. Koga se ispituvawata na zategnuvawe obi~no se koristat primeroci vo oblik na pra~ka ili `ica, dodeka ispituvawata na pritisok se vr{at na prizmati~ni ili cilindri~ni probni tela kaj koi treba najgolemata napre~na dimenzija da e barem tripati pomala od dol`inata, odnosno visinata na primerokot.

Ispituvawata se vr{at so primena na posebni uredi koi vo tekot na vremeto odr`uvaat postojano nivo na natovaruvawe. Za ispituvawe na te~eweto na metalite se koristat uredi koi rabotat na principot na lost (poluga), Sl. 66 (a).

primerok dol`ina na nenapregnata pru`ina

Sl. 76. Ispituvawe na te~eweto na materijalot; (a) zategnuvawe; (b) pritisok

Za ispituvawe na te~eweto na betonot, kamenot i drugi grade`ni materijali koi obi~no se optovaruvaat na pritisok, se koristat uredi so silni, mo}ni federi, Sl. 76 (b).

Pri vakvite ispituvawa, na odnapred opredeleni merni bazi L0, se merat deformaciite na primerocite vo tekot na vremeto. Na toj na~in se dobivaat potrebnite funkcionalni zavisnosti koi go definiraat tekot na te~eweto i maksimalnata deformacija. Vo ovoj slu~aj kako maksimalna deformacija se zema deformacijata izmerena pri lom ili grani~nata deformacija kon koja procesot na te~ewe se stremi asimptotski.

Vrz osnova na izmerenite podatoci, dokolku stanuva zbor za linearno te~ewe, naj~esto se definira t.n. specifi~no te~ewe, odnosno te~ewe poradi dejstvo na edini~noto napregawe:

130

mom

tec )t()t(

εε

=ϕ

Parametarot ϕ(t) se vika koeficient na te~ewe.

Izrazot te~ewe e usvoen od pri~ina {to ovoj fenomen kaj cvrstite materijali e analogen na pojavata na te~ewe prisutna kaj supstancite vo te~na agregatna sostojba. I vo obata slu~ai pojavite mo`at formalno, matemati~ki da se opi{at so odnosot:

napregawe = η · brzina na deformacija

kade {to e η -koeficient na viskoznost.

Ovoj koeficient η za cvrstite supstanci ima mnogu pogolema vrednost vo sporedba so onaa na te~nostite.

Osven vistinskite idealni te~nosti, kako i cvrstite materijali so amorfna struktura za koi so dovolna to~nost mo`e da se primeni Wutnovata relacija:

dtd· zγ

η=τ i dtd· ε

η=σ

postojat i takvi materijali (te~nosti) koi pretstavuvaat slo`eni pove}e komponentni sistemi vo ~ij sostav vleguvaat vistinskite (pravi) te~nosti i cvrstite disperzirani ~esti~ki. Zaradi postoeweto na silite na vzaemno dejstvo me|u cvrstata i te~nata faza vakvite materijali (sistemi) mo`at da se razgleduvaat kako edinstveni fizi~ki tela so to~no opredeleni reolo{ki, fizi~ki i mehani~ki osobini. Kako primer za vakov materijal pretstavuva cementnata pasta ili t.n. cementno testo (me{avina na cement i voda). Ova e eden disperzen sistem kaj kogo vodata e disperzna sredina, a pak cementniot prav disperzna faza. Bidej}i vo ovoj slu~aj postoi mnogu izrazena disperznost na sistemot, na grani~nata povr{ina me|u te~nosta i cvrstata faza }e dojde do pojava na zna~ajni me|umolekularni sili i povrzuvawe na sistemot vo celina koja {to gi ispolniva site bitni uslovi na edno fizi~ko telo.

Vaka opi{anite materijali pripa|aat na kategorijata na t.n. strukturirani te~nosti koi se karakteriziraat so izvesna po~etna cvrstina na strukturata.

Dokolku eden vakov materijal e izlo`en na dejstvo na τ napregawa, toga{ negovoto odnesuvawe mo`e da se opi{e so Bingamoviot izraz, Sl. 67 zavisnost 1:

dtd·0

γη+τ=τ , kade {to τ0 e grani~no napregawe na smolknuvawe.

Ako se pretpostavi deka τ0=0, toga{ ovoj izraz minuva vo izrazot koj {to

va`i za Wutnovata idealna te~nost, Sl. 67, zavisnost : dtd· γ

η=τ

131

Bingamova relacija

Wutnova relacija

Sl. 77. Bingamova (1) i Wutnova (2) zavisnost

Opredeleni materijali ne ja sledat sekoga{ Bingamovata ili Wutnovata relacija. Taka postojat materijali kaj koi se zabele`uva pojava na smolknuva~ko popu{tawe, Sl. 78, kriva 3 i 4, ili materijali kaj koi e prisutna pojavata na smolknuva~ko zajaknuvawe, Sl. 78, kriva 5 i 6.

Vakvite odnesuvawa mo`at da bidat postojani, ili da imaat privremen karakter, odnosno da bidat prividni, koga se javuvaat samo pod dejstvo na nekoi nadvore{ni vlijanija (vibrirawe, me{awe, zgolemuvawe na pritisokot i drugo) i se manifestiraat dodeka traat ovie vlijanija.

Vo vrska so ovie privremeni, t.e. prividni promeni na reolo{kite osobini na materijalite mo`at da se definiraat slednite dva fenomeni: tiksotropija i dilantacija.

smolknuva~ko popu{tawe

Sl. 78. Smolknuva~ko popu{tawe (3 i 4) i smolknuva~ko zajaknuvawe (krivi 5 i 6)

Pri tiksotropijata se javuva prividno smolknuva~ko popu{tawe pri zgolemuvawe na napregawata, so vra}awe na pojdovniot koeficient na viskoznost pri namaluvawe na napregawata, t.e. pri rastovaruvaweto, pri {to se javuva zgolemuvawe na grani~noto smolknuva~ko napregawe, Sl. 79 a. Pri fenomenot na dilantacija se javuva prividno smolknuva~ko zajaknuvawe posle {to sleduva fluidizacija na materijalot so potpolna reverzibilnost na procesot.

132

Sl. 79. Pojava na tiksotropija (a) i dilantacija (b)

7.7.3. Relaksacija na napregawata

Ako eden prizmati~en primerok se izlo`i na napregawe na zategnuvawe ili na pritisok σ0, koi se pomali od napregawata σE, toga{ istiot }e se deformira elasti~no. Ako posle vaka predizvikanata deformacija, krai{tata na primerokot se fiksiraat, {to zna~i deka dol`inata na primerokot vo tekot na narednoto vreme }e se odr`uva postojana, napregaweto vo nego }e po~ne da opa|a, Sl. 80. Promenata na napregaweto vo po~etokot se slu~uva brzo, pa se pobavno, dodeka kone~no procesot ne se stabilizira. Vakvata pojava se vika relaksacija na napregawata.

t→∝ t→∝

σ0<σz

= const.

Sl. 80. Relaksacija na napregawata

Naj~esto kako merka za relaksacija se usvojuva odnosot:

100·)t()t(r0σ

σΔ= (%)

Od pogolema prakti~na va`nost e goleminata:

100·)t(limr0

0t ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡σσΔ

= →∞ (%)

133

Inaku i relaksacijata, kako i te~eweto na materijalot ne zavisi samo od materijalot, tuku vo golema merka zavisi i od temperaturata i intenzitetot na po~etnoto napregawe σ0. Taka, za ist materijal pri ista vrednost na napregaweto σ0, vo najgolem broj slu~ai, relaksacijata se zgolemuva so porastot na temperaturata. Isto taka, za ist materijal i ista temperatura, relaksacijata }e bide pogolema ako intenzitetot na po~etnoto napregawe e pogolem.

Za ispituvawe na relaksacijata se koristat razni uredi vo zavisnost od toa dali primerocite se izlo`uvaat na zategnuvawe ili pritisok. Dokolku stanuva zbor za ispituvawe na relaksacija pri napregawa na zategnuvawe, naj~esto merewata se vr{at na primeroci vo oblik na `ica.

7.7.4. Volumenski deformacii

Volumenskite deformacii, t.e. pojavite na sobirawe i babrewe, poradi svojot vremenski karakter se vbrojuvaat vo reolo{kite osobini na materijalot. Ovie pojavi, glavno se javuvaat kako posledica na hemiskite reakcii na materijalite i na fizi~kite vlijanija na materijalite vo uslovi na soodvtna sredina (termohigrometriski vlijanija).

Primerno, kaj betonot se javuva sobirawe koe vo najgolema merka e rezultat na termohigrometriskite faktori, odnosno toa e posledica na fizi~ki vlijanija vrzani za poroznata struktura na betonot i za promena na vla`nosta i temperaturata na sredinata.

Bidej}i volumenskite deformacii se specifi~ni za pooddelnite materijali, za niv pove}e }e se zboruva koga }e se razgleduvaat osobinite na istite.

7.8. Hemiski osobini

Ovde hemiskite osobini na materijalite se izu~uvaat samo vo obem {to e potreben za da se zdobijat sogleuvawa za vlijanieto na hemiskiot sostav na osobenostite na materijalite. Isto taka, nivnoto izu~uvawe e vo vrska i so ocenuvawe na podobnosta na materijalite za opredeleni uslovi i sredini.

Poznavaweto na hemiskiot sostav na materijalite osobeno e va`no vo slu~aite na me{awe na razli~ni materijali. Toa e va`no, isto taka, i pri primenata na materijalite vo t.n. agresivni sredini. Vo vrska so ova, posebno se razgleduva t.n. hemiska ili korozivna otpornost. Taa se definira kako sposobnost na materijalot da se sprotistavi na dejstvoto na agresivnite te~nosti i gasovi. Re{avaweto na vakvite problemi podrazbira prethodno utvrduvawe na site faktori na vlijanie na relacijata materijal-sredina koi mo`at da dovedat do opredeleni hemiski ili elektrohemiski procesi od koi proizleguva razoruvaweto na materijalot.

Hemiskiot sostav e va`en i pri izlo`uvaweto na materijalite na zgolemeni temperaturi. No, treba da se odbele`i deka kaj materijalite pri zgolemeni temperaturi ne se slu~uvaat samo hemiski, tuku i fizi~ki promeni. Seto ova zaedno, go pravi materijalot pove}e ili pomalku otporen na zgolemeni temperaturi.

134

7.9. Eksploatacioni osobini

Pretstavuvaat celokupen kompleks na osobenosti koi obezbeduvaat mo`nost za primena na konkreten materijal vo tekot na opredelen vremenski period. Kompleksov go obrazuvaat otpornosta na zamor, termi~kata stabilnost, otpornosta na po`arnoto dejstvo, otpornosta na dejstvoto na mraz i drugo. Pritoa, site ovie navedeni osobini, gledano vo celina, ja definiraat ednata od najbitnite eksploatacioni osobini - osobinata na trajnosta.

Trajnosta e karakteristika na elementot (proizvodot) izraboten od odreden materijal, koja se ogleda vo za~uvuvawe na rabotnata sposobnost na elementot (proizvodot) do opredeleno grani~no vreme. Vo op{t slu~aj, naj~esto razlikuvame tri stepeni na trajnosta i toa: 25, 50 i 100 godi{na trajnost. Inaku, trajnosta za elementite (proizvodite) koi se koristat pri t.n. privremeni objekti mo`e da bide i prili~no pomala.

Trajnosta, obi~no, se meri so vremeto na koristewe bez gubitok na eksploatacionite osobini. Pritoa, se razbira deka sekoga{ se vodi smetka za konkretnite eksploatacioni uslovi, kako {to se klimatskite uslovi, stepenot na agresivnost na sredinata, karakterot i goleminata na natovaruvawata i drugo.

Trajnosta (dolgove~nosta) na materijalot, vo neagresivni sredini, t.e vo normalni sredini i na normalni temperaturi, mo`e da se opredeli so pomo{ na empiriskiot obrazec:

)·(knm1d

m2e·)(kt σ−σ−σ−σ=

kade {to e:

td - trajnost (dolgove~nost);

k1, k2, n - empiriski parametri (so niv se zemaat predvid prirodata i strukturata na konkretniot materijal).

Sigurnosta (pouzdanosta) e osobina na elementot (proizvodot), izraboten od opredelen materijal, da ja za~uva rabotnata sposobnost odredeno vreme vo ramkite na daden re`im i uslovi na eksploatacija. Pritoa, se podrazbira deka vo tekot na navedenoto vreme ne doa|a do potreba za nepredvideni prekini na eksploatacijata zaradi remont. Spored toa, kako pokazatel na sigurnosta (pouzdanosta) mo`e da se upotrebi verojatnosta na eksploatacija na elementot bez pojava na otkaz. Otkazot treba da se sfati kako nastan {to doveduva do potpoln, ili delumen gubitok na rabotnata sposobnost na elementot. Do ova mo`e da dojde pri pojavata na takva neispravnost koja {to uslovuva eden ili pove}e parametri na sigurnosta (pouzdanosta) da izlezat od dozvolenite granici).

Treba da se zabele`i deka osobinata sigurnost (pouzdanost) e od kompleksna priroda. Taa zavisi od pogolem broj faktori, a sekako deka zavisi i od trajnosta.

135

107

8. Ispituvawe na materijalite so metodi bez razoruvawe

8.1. Voved

Klasi~nite (standardnite) metodi za ispituvawe na materijalite podrazbiraat primena na opredeleni postapki koi se sproveduvaat na primeroci izraboteni od materijal {to specijalno se izdvojuva za ovaa cel, pri {to konkretnite ispituvawa se vr{at pred po~etokot, za vreme i posle zavr{uvaweto na procesot na gradeweto. Ovie ispituvawa mo`at da se vr{at i na primeroci na materijali zemeni (izvadeni) od gotoviot, t.e zavr{en objekt. Me|utoa, bez ogled na brojot na primeroci {to vo obata navedeni slu~ai se podlo`uva na ispituvawe, neosporno e deka so vakvite ispituvawa vsu{nost se definiraat samo osobinite na ispituvanite primeroci. Zatoa, vaka dobienite rezultati samo uslovno mo`at da se preslikaat na materijalot na konkretniot objekt (element).

Prethodno izlo`enoto, kako i zna~itelniot napredok vo oblasta na primenetata fizika, elektronikata i drugite nau~ni disciplini, pridonesoa vo tekot na poslednite decenii da se razvijat i usovr{at pove}e metodi so ~ija pomo{ mo`e da se vr{at direktni ispituvawa na vgradenite materijali vo objektite. Vakvite ispituvawa se poznati kako ispituvawa bez razoruvawe, ili nedestruktivni metodi za ispituvawe. Tie imaat niza prednosti vo odnos na klasi~nite metodi za ispituvawe koi se prezentirani nakratko podolu:

(1) za~uvuvawe na celinata na elementot koj se ispituva bidej}i za vreme na ispituvaweto elementot ne se o{tetuva i ne mu se namaluva nosivosta;

(2) merewe na golem broj na merni mesta; (3) pove}ekratno povtoruvawe na merewata, taka {to materijalot na

elementot mo`e da se sledi ivo fazata na izvedba na objektot i za vreme na negovata eksploatacija;

(4) ne baraat mnogu vreme na merewata; (5) ovozmo`uvaat opredeluvawe na osobenostite na materijalot vo sekoja

dostapna to~ka na elementot; (6) mo`nos da se koristat i za merewa pri standardnite primeroci na

materijalite. Me|utoa, ispituvawata bez razoruvawe imaat i svoi nedostatoci. Eden

od najva`nite nedostatoci sekako e toa {to pri vakvite ispituvawa karakteristikite na materijalite se dobivaat posredno, preku nekoj fizi~ki parametar {to se meri, a koj so baranata osobina na materijalot e vo opredelena funkcionalna zavisnost. Spored toa, vo ovoj slu~aj do rezultati od ispituvawata mo`e da se dojde samo ako se poznava funkcijata na oblikot:

)( VfSS =

Sl. 71a. Zavisnost S-fv

fv

S

108

kade {to: S pretstavuva opredelena osobina na materijalot, a fV fizi~kata golemina {to se meri.

8.2. Metoda na ultrazvuk

Pod ultrazvuk se podrazbiraat vibracii od ista priroda kako i zvukot, no so mnogu visoki frekvencii koi {to ~ove~koto uvo ne e vo sostojba da gi zabele`i. Ovie vibracii vo su{tina imaat mehani~ki karakter. Se odlikuvaat so frekvencii pogolemi od 20000 Hz (20 KHz). Inaku frekvenciite f se definirani so odnosot:

λ=

vf

kade {to v (m/sec) e brzina na rasprostiraweto na ultrazvu~niot bran, a λ -branovata dol`ina.

Podolu, na Sl. 8.1 e prika`ana {emata na eden ured za ispituvawe preku rasprostirawe na longitudinalnite, ili nadol`nite ultrazvu~ni brano-vi. Inaku, ultrazvu~nite branovi mo`e da bidat i napre~ni i povr{inski. Najgolema brzina imaat nadol`nite, popre~nite imaat dva

pati pomala od nadol`nite, a povr{inskite 90% od napre~nite). Sekoj ured {to raboti na principot na rasprostirawe na nadol`nite

ultrazvu~ni branovi, Sl.8.1, se sostoi od: generator na impulsi (A), predavatel (B) so ~ija pomo{ ultrazvukot se voveduva vo probnoto telo, t.e. vo materijalot {to se ispituva (C), priemnik na ultrazvukot (D) kade mehani~kite impulsi se pretvoraat vo elektri~ni, zasiluva~ (E) i indikator na vremeto (F) koj ovozmo`uva da se ot~ita vremeto na pominuvawe na ultrazvu~niot bran niz razgleduvaniot element.

Kako indikatori na vremeto mo`at da se koristat razni vidovi osciloskopi, no i posebni sistemi za neposredno digitalno ot~ituvawe, obi~no vo mikro sekundi (µs). Brzinata na ultrazvukot mo`e da se presmeta spored izrazot v=s/t ako se znae dol`inata na patot (s) {to ja minal ultrazvukot dvi`ej}i se niz razgleduvaniot element (materijal) i izmerenoto vremetraewe na ova dvi`ewe (t).

Inaku, brzinata na minuvawe na nadol`nite ultrazvu~ni branovi niz homogeni tela zavisi od fizi~ko-mehani~kite osobini na razgleduvaniot materijal, no i od geometriskite karakteristiki na probnoto telo ili na

Sl. 8.1 [ematski prikaz na ured za ispituvawe so metoda na prozvu~uvawe

generator na ulrazvuk

predavatellll

primerok priemnik na ultrazvukot

zasiluva~ indikator na vreme

137

ispituvaniot element od nekoja konstrukcija. Pri ova, mo`e da se koristat slednite teoretski odnosi:

(1) γ

= DEv - ako ultrazvu~niot bran minuva niz liniski elementi,

odnosno elementi so prizmati~en ili cilindri~en oblik pri koi odnosot na dimenziite e h/a>5, a branovata dol`ina na ultrazvukot λ>3·a, pri {to h e visina, (a) maksimalna napre~na dimenzija na primerokot;

(2) γµ−

=)·1(

Ev 2

D

D -koga ultrazvukot minuva niz povr{inski, t.e.

plo~esti elementi so debelina d, pri {to treba da e zadovolen uslovot d<2·λ;

(3) γµ−µ+

µ−=

)··21)·(1()1·(E

vDD

DD -vo slu~aj na minuvawe na ultrazvukot niz

tela so neograni~eni dimenzii, pri d ≥ 2·λ, kade d e najmalata dimenzija na teloto.

Vo gornite izrazi pooddelnite ~lenovi pretstavuvaat:

γ - volumenska masa;

ED - dinami~ki modul na elasti~nosta;

µD - dinami~ki Poasonov koeficient.

Taka, ako e poznata brzinata na ultrazvukot v mo`e, so koristewe na dadenite obrasci, da se najde nekoja od goleminite. Na primer, dokolku odnapred e poznata volumenskata masa na materijalot, vrz osnova na izmerenata vrednost na v mo`e da se opredeli dinami~kiot modul na elasti~nost na materijalot.

Treba da se nabele`i deka sé dosega re~enoto, zaedno so poso~enite izrazi, va`i na~elno samo pri rasprostirawe na ultrazvu~nite branovi niz homogeni tela. Ako materijalot vo ispituvaniot primerok ili konstruktiven element ima mnogu izrazena nehomogenost, toga{ pri rasprostiraweto na ultrazvu~nite branovi doa|a do pojava na odbivawe, prekr{uvawe i difrakcija. Zakonite na ovie pojavi se analogni na zakonite na optikata.

Vo praktikata, glavno, se koristat dve osnovni postapki na ispituvawe koi se baziraat na merewe na brzinata na nadol`nite ultrazvu~ni branovi, i toa metodata na prozvu~uvawe i eho metodata.

Vo prviot slu~aj, koga se koristi metodata na prozvu~uvawe, Sl. 71, predavatelot i priemnikot na ultrazvukot se dva posebni elementi-uredi koi sekoga{ se postavuvaat na razli~ni mesta na teloto {to se ispituva, na me|usebno rastojanie s. Vo zavisnost od pozicijata na predavatelot i priemnikot vozmo`no e da se javi:

(1) direkten prenos mna ultrazvu~niot bran, koga predavatelot i priemnikot se eden sproti drug , Sl. 8.2 (a);

(2) poludirekten na~in na prenesuvawe na ultrazvukot koga predevatelot i priemnikot se pomestani eden vo odnos na drug po kosa linija, Sl. 8.2 (b);

138

(3) indirekten- povr{inski prenos na ultrazvukot koga predavatelot i priemnikot se pomesteni horizontalno eden vo odnos na drug, Sl. 8.2 (v).

(a) Direkten prenos (b) Poludirekten (v) Indirekten

na ultrazvuk povr{inski prenos

Sl. 8.2 Polo`ba na predavatelot i priemnikot pri ispituvawe so ultrazvuk

Pri indirektniot povr{inski prenos do priemnikot dopira 1 do 2% od ultrazvu~nata energija.

Za primena na eho metodata e potreben poseben vid na ultrazvu~en ured vo koj predavatelot i priemnikot se na ista pozicija, odnosno na isto mesto. Pri koristeweto na eho uredite, isto taka, se meri vremeto na minuvawe na ultrazvukot. Pritoa, se raboti za vreme potrebno da se mine pat so dol`ina s=2·d, kade d e debelinata na elementot, Sl. 8.3.

Metodata na ultrazvuk mo{ne mnogu se primenuva i na podra~jeto na defektoskopijata na materijalite. Se koristat razli~ni aparaturi zavisno od materijalot {to se ispituva. Za beton se koristi aparatura koja generira ultrazvu~ni impulsi so frekfencii od 50-100 kHz. Za metalite se koristat povisoki frekvencii od 0,5 do 15 MH

8.3. Metoda na gama zra~ewe Gama zracite se odlikuvaat so golema mo} na prodirawe niz

materijalite. Pritoa, za vreme na prodiraweto, vo zavisnost od karakteristikite na materijalot nivniot intenzitet vo opredelen stepen slabee. (cezium 137, kobalt 60, iridium 192).

Ispituvaweto na osobinite na materijalite vrz osnova na slabeeweto na gama zra~eweto se realizira na dva na~ina: so primena na geometrijata na {irok snop i so primena na geometrijata na tesen snop. Prviot na~in e poznat i pod imeto metoda na raseano zra~ewe, Sl. 8.4 (a), dodeka vtoriot i pod imeto metoda na prozra~uvawe, Sl. 8.4 (b). Inaku ispituvawata so primena na gama zra~eweto se vr{at so upotreba na razli~ni uredi vo

Sl. 8.3 Princip na primena na eho metodata

predavatel i priemnik

139

zavisnost od materijalot {to se ispituva. Dokolku pak se raboti za merewe na osobinite na te~nostite se koristat aparaturi-sondi. Tie ovozmo`uvaat merewe vo dlabo~inata na masata. Vakvite aparaturi, isto taka, mo`at da rabotat na eden od obata spomenati principi i toa prozra~uvawe ili pak raseano zra~ewe.

Sl. 8.4 (a) Metod na raseano zra~ewe, (b) Metod na prozra~uvawe

Gama zracite mo{ne mnogu se upotrebuvaat i vo defektoskopijata na materijalite. Pritoa, so nivna pomo{ mo`at da se otkrijat razni defekti na strukturata. Taka, mo`e da se utvrdi dali nekoj materijal vo sebe sodr`i {uplina, puknatina, tu|i primesi i sli~no.

d··0

ne·B·II γµ−=

γ - volumenska masa;

µn - masen koeficient na slabeewe;

d - debelina na materijalot;

I0 - intenzitet na zra~eweto pred minuvaweto niz materijalot;

B - parametar koj go definira vlijanieto na rasejanoto zra~ewe Ir koe detektorot ne e vo sostojba da go registrira, (parametarot B zavisi i od geometriskata golemina);

I - intenzitet na zra~ewe;

C - rastojanie me|u izvorot i detektorot.

8.4. Metoda na neutronsko zra~ewe

Ova zra~ewe naj~esto se koristi za opredeluvawe na vla`nosta na materijalite. Metodata se bazira na zakonite na zabavuvawe na dvi`eweto na neutronite za vreme na nivnoto prodirawe niz vla`en materijal. Osnovni sostavni delovi na sekoj ured bi bile izvorot na neutronsko zra~ewe i detektorot odnosno broja~ot na bavnite neutroni. Najgolemiot broj na aparatura za merewe na vla`nosta na ovoj na~in funkcionira na principot na raseano zra~ewe.

8.5. Metodi za merewe na povr{inskata tvrdost Ovie metodi se vbrojuvaat vo nedestruktivnite metodi za ispituvawe

bidej}i so nivnata primena materijalite sosema nezna~itelno malku se o{tetuvaat (o{tetuvawata mo`at da se zapostavat). Podatokot za tvrdosta

140

ovozmo`uva mnogu pouzdano ocenuvawe na ostanatite mehani~ki osobini na materijalite (jakost pri zategnuvawe odnosno pritisok, pred sé).

Mo`e se razbira na~elno, da se zboruva za dve osnovni grupi na metodite za definirawe na tvrdosta (a preku tvrdosta i na jakosta na materijalite) i toa:

1. Metodi koi se baziraat na vtisnuvawe na potvrdi i na vtisnuvawe pogodni elementi (~eli~ni kugli~ki, dijamantski {ilci i sli~no) vo materijalite. Ocenkata za tvrdosta - jakosta na materijalite vo vakvi slu~ai se izveduva ili vrz osnova na mereweto na nekoi geometriski karakteristiki na otpe~atokot dobien so primena na opredelena sila na vtisnuvawe ili vrz osnova na merewe na goleminata na silata koja e potrebna za da se ostvari otpe~atok so opredeleni geometriski karakteristiki ( na primer dlabo~ina).

2. Metodi koi se baziraat na mereweto na goleminata na otskokot na opredelna masa koja se pu{ta da dejstvuva so opredelena udarna energija na povr{inata na konkretniot materijal.

Odnosite koi ja povrzuvaat tvrdosta i jakosta (cvrstinata) vo gornite slu~ai se slednite:

Ø Vo slu~ajot 1: Pomal otpe~atok - pogolema tvrdost - pogolema jakost (i obratno), ili pogolema sila na vtisnuvawe - pogolema tvrdost - pogolema jakost (i obratno).

Ø Vo slu~ajot 2: pogolem otskok - pogolema tvrdost - pogolema jakost (i obratno).

Za definirawe na tvrdosta odnosno jakosta (cvrstinata) na ~elikot i betonot se koristat slednite metodi i toa:

- metodi od grupata 1. za ~elikot: Brinelovata metoda, Vikersovata metoda, Rokvelovata metoda, metodata na Poldieviot ~ekan.

- Metodi od grupata 2. za ~elikot: [orovata metoda.

- Za betonot od grupata 1. se koristi metodata HPS, a od grupata 2. metodata na Smitoviot ~ekan (sklerometar).

8.6. Magnetni i ostanati specifi~ni metodi Magnetnite metodi za ispituvawe se baziraat na merewe na promenite vo

magnetnoto pole vo zavisnost od prisustvoto na defektite. Vakvi postapki naj~esto se upotrebuvaat vo defektoskopijata na feromagnetnite materijali. Zaklu~oci za postoewe na puknatini, nevidlivi so golo oko, ili na razni priklu~oci se donesuvaat vrz osnova na deformacii na liniite na magnetnoto pole.

Ostanatite metodi gi so~inuvaat elektri~nite metodi, ispituvawata so fluorescencija, metodite na lokalna destrukcija.

8.7. Vibracioni metodi

Se baziraat na zavisnostite koi {to postojat pome|u poedine~nite osobini na materijalite i dinami~kite osobenosti na sistemite realizirani vrz osnova na dadenite materijali. Kako rezultati kaj ovie ispituvawa se dobivaat golemini koi odgovaraat na izvesen materijalen

141

sistem. Rezultatite ne se odnesuvaat samo na edno tesno podra~je (to~ka) na ispituvaniot materijal. Poradi ova i ovie metodi se smesteni vo t.n. integralni metodi na ispituvawe.

Inaku, vakvite ispituvawa naj~esto se vr{at na prizmati~ni primeroci koi se pobuduvaat na oscilirawe. Naj~esto se koristat ispituvawa na baza na transverzalni, longitudinalni i torzioni oscilacii.

8.8. Kompleksni metodi

Podrazbiraat opredeluvawe na poedini osobini na materijalite so primena na nekolku razli~ni postapki. Na ovoj na~in najobjektivno se doa|a do brojnite vrednosti na poedinite karakteristiki na materijalite. Vo vakov slu~aj baranata osobina se opredeluva vrz osnova na obrazecot:

∑

∑

=

=

ε

ε= n

1m2

mm

n

1m2

mm

m

)·S(1

)·S(S

S

Tuka poedinite ~lenovi zna~at:

Sm - vrednosti na osobinite dobieni so primena na razli~ni metodi na ispituvawe;

εm - gre{ki vo merewata pri primena na sekoja poedine~na metoda;

n - broj na primenetite metodi bez razoruvawe.

142

9. Definirawe na osobenostite na materijalite

9.1. Ispituvawe na materijalite

Osobinite na grade`nite materijali se utvrduvaat so upotreba na razni postapki na ispituvawe. Spored osobenosta, ovie ispituvawa mo`at da se podelat na dve osnovni grupi, i toa: ispituvawa so razoruvawe i ispituvawa bez razoruvawe. Sekako deka e mo`no i kombinacija na obete metodi.

Spored celta i na~inot na izveduvawe, ispituvawata na grade`nite materijali mo`at da bidat od stendarden karakter.

9.1.1. Vidovi na ispituvawa

Standardni ispituvawa Ovie ispituvawa, glavno se vr{at za da se ovozmo`i pravilen i

racionalen izbor na materijalite za gradewe na objektite. Na toj na~in se pridonesuva za stabilnosta, funkcionalnosta, estetikata, trajnosta i ekonomi~nosta na objektite.

Spored karakterot na grade`noto proizvodstvo standardnite ispituvawa mo`at da se podelat na prethodni i kontrolni.

Prethodnite ispituvawa se vr{at so cel da se definira i odbere materijalot koj {to }e treba da gi ispolnuva postavenite barawa. Toa zna~i deka ovie ispituvawa po pravili se vr{at pred zapo~nuvaweto na gradbata.

Vo slu~aite na primena na gotovi materijali (tula, drvo, ~elik) izborot na konkretniot materijal se vr{i vrz osnova na negovite osobini deklarirani od proizvoditelite. Taka, prethodnite ispituvawa na vakvite materijali po pravilo se sveduvaat samo na proverka na deklariranite osobenosti. No ponekoga{ prethodnite ispituvawa ne se vr{at, a izborot na materijalite se bazira na negovite deklarirani osobenosti. Vakvata postapka mo`e da se dozvoli samo toga{ koga postojat cvrsti dokazi za soglasuvawe na deklariranite so vistinskite osobini na materijalot, odnosno samo vo slu~ajot koga postoi potvrda - sertifikat koja {to dava garancii vo pogled na osobinite na konkretniot materijal.

[tom so prethodnite ispituvawa, ili bez niv, se izvr{i izbor na materijalot, za vremeto na gradeweto na objektot (ili izrabotkata na opredelen element) se vr{at kontrolni ispituvawa. Celta na ovie ispituvawa e proverka na osobinite utvrdeni so prethodnite ispituvawa, odnosno proverka na predvidenite i deklariranite osobenosti. Ili, poinaku re~eno, so kontrolnite ispituvawa se definiraat osobinite na materijalot {to se vgraduva vo konkretniot objekt i se vr{i sporedba na dobienite rezultati so baranite golemini.

143

9.2 Primena na standardite i drugi propisi

Ispituvawata vo zemjava se vr{at vrz osnova na va`e~ki jugoslovenski (nacionalni makedonski) standardi (JUS ili MKS), a isto taka i so primena na soodvetni pravilnici, preporaki i drugi zvani~ni dokumenti koi {to gi reguliraat pra{awata od oblasta na proizvodstvoto i primenata na grade`nite materijali. Pri nedostatok na soodvetni doma{ni propisi postoi i mo`nost za primena na stranska regulativa. Taka, za poedini ispituvawa kaj nas ~esto se primenuvaat sovetskite standardi i normi (GOST, SNIP), germanskite normi (DIN), britanskite standardi (BS), akerikanskite standardi (ASTM) i drugi. Vo nekoi slu~ai, isto taka, se upotrebuvaat i preporakite na poedini me|unarodni zdru`enija vo ~ija dejnost, pokraj drugoto, spa|a i problematikata na materijalite. Tuka se misli na ovie organizacii: RILEM (me|unaroden sojuz na laboratoriite za ispituvawe na materijalite), CEB (evropski komitet za beton), CEA (evropska konvencija za ~eli~ni konstrukcii), FIP (me|unarodno dru{tvo za prednapregawe).

9.3 Standardizacija

9.3.1 [to e standardizacija? Standardizacija e deluvawe na podra~jeto na sostavuvawe na

standardi za op{ta i pove}ekratna upotreba zaradi optimalna uredenost vo odredeno podra~je. Vo Makedonija toa e dr`avna funkcija, edna od zna~ajnite faktori za obezbeduvawe za{tita na lu|eto i okolinata. So vospostavuvawe na efikasen sistem na racionalna standardizacija i potesno povrzuvawe so me|unarodnite organizacii, Makedonija }e si obezbedi vklu~uvawe vo evropskiot stopanski prostor.

Po~etocite na standardizacijata se nasetuvaat u{te pri oblikuvawe na prvobitnite metalni sadovi i orudija vo praistorijata. Najstarata pramera za dol`ina e vre`ana vo kipot na Sumerskiot vladar Gude (22 vek p.n.e.). Vo stariot Egipet i Rim postoele standardi za tula. Vo Rim se standardizirani vodovodnite cevki, taka {to potro{uva~kata na voda se presmetuvala po premer na cevkite.

Razvojot na industrijalizacijata go uslovi razvojot na standaudizacijata na industriski orudija. Vo 1841 Whithwath standardiziral sistem za metalni navoi. Nositeli na izrabotkata na standardite bile nacionalnite zdru`enija na in`enerite. Me|unarodnata konvencija za metarot (1875) postavi edinstven meren sistem, koj stanal osnova na podocne`nite nacionalni i me|unarodni standardi. Vo Drezden vo 1886 se odr`ala me|unarodna konferencija: “Dogovor za edinstveni metodi za ispituvawe na grade`nite i konstruktivnite materijali”, koja go ozna~ila po~etokot na me|unarodnata standardizacija. Po taa konferencija se osnovani nacionalnite i me|unarodnite organizacii za standardizacija:

• British Engineering Standard Committee (1901) • National Bureau of Standards (1901), ZDA

• Normenausschuss der Deutchen Industrie (1917)

144

• International Electrotechnical Commission (IEC), 1906

• International Organization for Standardization (ISO), 1946

• International Federation of the National Standards in Association (ISA), 1928 Vo 1939 godina vo predvoena Jugoslavija e zapo~nata rabotata na

standardizacijata (Jugoslovenski nacionalen komitet za normalizacija). Vo 1946 god. e izdadena uredba za standardizacija (18/46), a Sojuznata komisija za standardizacija go objavi prviot JUS standard vo 1952. SFRJ bila ~lenka na ISO od 1950, a na IEC od 1953. Izdale 11981 standardi klasificirani vo 18 granki ili podra~ja (sostojba od 31.08.1990).

9.3.2 Osnovni poimi od podra~jeto na standardizacijata

Metrologija – e nauka za merki i aparati za merewe, koja se zanimava

so voveduvawe na primena i nadzor na merki vo sklad so me|unarodniot sistem.

Ispituvawe - sertifikacija - kvalitet ovozmo`uvaat sistemati~en pristap i podobruvawe na kvalitetot na proizvodite i efektot, pa i dostignuvawata na me|unarodno ili evropsko ramni{te. So toa se ovozmo`uva zgolemuvawe na izvoznata sposobnost i konkurentnosta na pretprijatijata. Potrebno e da se vospostavi harmoniziran i kompatibilen sistem so evropskite i me|unarodnite sistemi. Nacionalniot organ za akreditirawe pokriva:

• laboratorii (za ispituvawe ili kalibraciski)

• organi za sertifikacija (u~inok, personal, sistem za kvalitet)

• organi za nadzor

Homologacija na patni vozila e postapka za potvrduvawe na poedini tipovi vozila dali odgovaraat na va`e~kite propisi vo R Makedonija. Potrebno e da se izgradi nov sistem, vo sklad so idniot sistem na ~lenkite na Evropskata Unija.

Tehni~ki propis e dokument vo koj se obrazlo`eni zna~eweto na proizvodot, u~inokot, so nego povrzanite procesi i proizvodni postapki, vklu~uvaj}i gi va`e~kite administrativni odredbi, koi mora da se zemat vo predvid.

Standard e dokument odobren od nadle`en organ, koj naveduva op{ti i pove}ekratno upotreblivi pravila, upatstva ili zna~ewa na proizvodite, u~inokot ili so nego povrzanite procesi i proizvodni postapki, ~ie zemawe vo predvid ne e obavezno.

Akreditirawe e postapka za oficijalno priznavawe na osposobenosta za vr{ewe na odredena dejnost, Primer: akreditirana laboratorija.

Sertificirawe e postapka po koja treat strana pismeno garantira deka postoi zadovolitelna verojatnost deka nedvosmisleno definiraniot proizvod, proces ili u~inok e vo sklad so postavenite barawa.

Treta strana e li~nost ili organ koj e legitimno nezavisen id interesite na vme{anite stranki vo dadeniot praven odnos.

145

Ispituvawe e izveduvawe na edna ili pove}e probi, toa e tehni~ka postapka, so koja po to~no opredelena postapka se opredeluvaat edna ili pove}e karakteristiki na na daden proizvod, proces ili u~inok.

Sertifikat za soglasnost e dokument izdaden vo soglasnost so pravilata na sistemot za sertificirawe koj tvrdi deka postoi zadovolitelna verojatnost, deka nedvosmisleno definiraniot proizvod, proces ili u~inok odgovara na opredeleniot standard ili na drug normativen dokument.

Izjava za soglasnost e izjava na nabavuva~ot izdadena na negova sopstvena odgovornost, deka proizvodot, procesot ili u~inokot e vo soglasnost so opredeleniot standard ili so drug normativen dokument.

Nabavuva~ e stranka koja e odgovorna za proizvodot, procesot ili u~inokot i e sposobna da vospostavi zagarantiran kvalitet.

Nivo na standardizacija e geografski, politi~ki i stopanski opseg na vklu~enost vo standardizacijata. Standardizacijata vo odnos na nastanuvaweto na standardite e selektivna i sistemati~na.

Selektivna standardizacija proizleguva od raspolo`ivoto mno`estvo na karakteristiki na predmeti, sostojbi i pojavi, kako i nivniot redosled. Se izbiraat nekoi karakteristiki koi se proglasuvaat za standard. Takov standard ima ~esto nepravilno stepenuvawe na svojstvata i e lesno kompromis na zate~enata sostojba i sposobnosta na proizveduva~ot. Selektivnata standardizacija se imenuva isto taka i kako razvojna i do neodamna be{e edinstvena metoda za standardizirawe.

Sistemati~nata standardizacija proizleguva od soznanieto deka me|u pove}e proizvodi i procesi postojat prirodni ili sistemati~ni odnosi. Se imenuva i kako razvojno sprovedna standardizacija.

9.3.3 Hierarhiski raspored na standardizacijata

Sl.9.1 [ema na hierarhiskata piramida na standardizacija

stru~na

regionalna

me|unarodna ISO IEC

nacionalna

interna

146

Me|unarodna standardizacija

ISO gi pokriva site podra~ja osven elektrotehnika i eketronikata. Polnoto ime e International Organization for Standardization i ima 72 redovni i 19 dopisni ~lenovi.

IEC pokriva elektrotehnika i elektronika. Polnoto ime e International Electrotechnical Commision.

50 me|unarodni organizacii (na koi standardizacijata ne im e osnovna dejnost) se zanimavaat so standardizacija i ja dopolnuvaat rabotata na ISO i IEC. Okolu 400 me|unarodni organizacii sorabotuvaat so ISO i IEC. Tie se nevladini organizacii, a nivnite ~lenovi se nevladini, poluvladini ili vladini organizacii.

Pripremnite raboti, studii i analizi gi izvr{uvaat stru~waci od celiot svet, koi se zdru`uvaat vo razli~ni me|unarodni stru~ni zdru`enija. Na podra~jeto na grade`ni{tvoto takvi se:

• IABSE - International Organization for Bridges and Structural Engineering, • CIB - International Council for Building Research Studies and Documentation, • RILEM - International Association of the testing and Research Laboratories for

Materials and Constructions, • CEB - Euro- International Committee for Concrete • ECCS - European Convention for Constructional Steelworks, • FIP - International Federation for Prestressed Concrete, • JCSS - Joint Committee on Structural Safety, • ISSMFE - International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering

Sl. 9.2. [ema na organiziranost na ISO

Najvisok organ e sobranieto na ~lenkite. Izvr{niot odbor gi vodi rabotite pome|u dve sobranija, zaedno so sovetodavnite odbori. Centralniot sekretarijat gi vodi administrativnite raboti. Tehni~kite odbori se gri`at za izrabotka na me|unarodni standardi. So standardizacija na podra~jeto na grade`ni{tvoto se zanimavaat 16 Technical Committee na ISO, a dosega se izdadeni pribli`no 710 standardi za

SOBRANIE NA ISO

SOVETODAVNI ODBORI

IZVR[EN ODBOR

CENTRALEN SEKRETARIJAT

TEHNI^KI ODBORI

TEHNI^KI PODODBORI (YS)

RABOTNI GRUPI (WG)

147

grade`ni{tvo. Vo sklad so rabotnite programi, tehni~kite odbori mo`at da osnivaat svoi pododbori (Sub Committee, SC) i isto taka rabotni grupi (Working Group, WG). Pregled na site TC i SC i podra~jata na deluvawe se objavuva godi{no vo publikacijata ISO Memento i IEC Year Book. Slu`beni jazici se angliski i francuski, a vo posebni uslovi i ruskiot. Terminolo{kite standardi se objavuvaat na site tri jazici.

Pravilata na rabota na ISO i IEC se odredeni so statutot i so drugi dokumenti.

Izrabotkata na standardite zapo~nuva so inicijativa na ~lenkite ili TS ili organizaciite koi sorabotuvaat so ISO ili IEC. Koga inicijativata }e se prifati, taa mu se doveruva na TS od podra~jeto na predlo`eniot standard, pri {to ne se osniva nov TS, tuku se pro{iruva dejnosta na postoe~kiot.

Prv ~ekor e izrabotka na raboten plan (Draft Proposal, DP) koj go podgotvuva rabotnata grupa (WG). Planot go razgleduva TS ili YS i go dostavuva na centralniot sekretarijat, koj go registrira kako nacrt na me|unaroden standard (Draft International Standard, DIS) i go ispra}a na ~lenkite vo {estmese~na postapka na glasawe. Ako 75% od ~lenkite glasaat pozitivno, DIS stanuva me|unaroden standard ISO (vo IEC e potrebno 80% pozitivni glasovi). Ako nacrtot ne e prifaten, mo`e da se objavuva kako tehni~ki izve{taj (Technical Report, TR), koj mo`e da odi vo povtorna postapka na prifa}awe po tri godini. Standardite se uskladuvaat sekoi 5 godini, a po potreba i porano.

Tabela 1: Struktura na u~estvo na dr`avite pri nastanuvawe na standardite

ISO Zapadno evropski dr`avi

Ostanati industrisko

razvieni dr`avi

Ostanati ~lenki

Broj na ~lenovi 22% 8% 70%

Broj na ~lenovi vo TS i YS 50% 18% 32%

Standardi baraat 66% 23% 11%

Standardi prigotvuvaat 70% 19% 11%

ISO i IEC standardite ne se obavezni, me|utoa lesno stanuvaat, ako na niv se povikuvaat propisi ili ako stanuvaat sostaven del na me|unarodni spogodbi. Sekoja ~lenka mo`e neposredno da go upotrebuva me|unarodniot standard so ili bez izmeni kako svoj ili kako podloga za svoj standard. Zaradi vospostavuvawe na pogolem red i disciplina pri zemawe vo predvid na me|unarodnite standardi i vo interes na me|unarodnata trgovija, po inicijativa na GATT (General Agreement on Tarifs and Trade - Op{t dogovor za carini i trgovija) donesena e “Spogodba za tehni~ki prepreki vo trgovijata” (Kodeks za standardi), koja ja retificirala isto taka i SFRJ vo 1982. Taa organizacija vo 1995 ja zameni WTO (World Trade Organization). Spored taa spogodba dr`avite potpisnici pri izrabotkata na nacionalnite standardi se obvrzani da gi zemat vo predvid me|unarodnite standardi. Za site otstapki od spogodbata mora da se konsultiraat potpisni~kite na spogodbata.

148

Informacionata mre`a ISO Network (ISONET - 1975) gi povrzuva me|unarodnite informacioni centri. Opstojuva i pove}ejazi~en (ISONET Thesaur) koj ovozmo`uva kompjutersko prebaruvawe na normativnite dokumenti. Regionalna standardizacija

Regionalnite standardizaciski organizacii gi zdru`uvaat nacionalnite standardizaciski organizacii od zaedni~ki geografski, politi~ki i ekonomski prostori. Nivnata namena e uskladuvawe na postoe~kite nacionalni standardi i razvoj na novi regionalni standardi so prednost na me|unarodnite standardi. Najpoznati evropski organizacii se: • CEN - European Committee for Standardisation • CENELEC - European Committee for Electrotechnical Standardisation • ETSI - European Telecomunications Standardisation Institute

Nivni ~lenki se nacionalnite organizacii za standardizacija od 18 dr`avi ~lenki na Evropskata Unija (EU) i Evropskoto zdru`enie za slobodna trgovija (EFTA). Tie deluvaat kako i ISO i IEC so mali razliki. ^lenkite pri glasaweto imaat broj na glasovi vo sklad so svojata ekonomska mo} (na primer Germanija ima 10, a Luksemburg samo 2 glasa). Evropskiot standard (EN) se donesuva so kvalificirano mnozinstvo i koga e donesen neizmeneto se prezema vo nacionalnata zbirka na standardi bez ogled na glasaweto na ~lenkata. Site postoe~ki standardi koi se vo sprotivnost so novousvoeniot, ~lenkata mora da gi proglasi za neva`e~ki. Dogovorot za edinstveni standardi vo EU va`i od 1974. CEN i CENELEC nudat dva pristapi:

• dodeluvawe na evropskiot znak na skladnost so tehni~kite propisi, ili

• me|usebno priznavawe na rezultatite od ispituvawata i nadzorot. EOTS (European Organization for Testing and Certification - Evropska

organizacija za ispituvawe i sertifikacija) se gri`i za optimizacija na re{enieto, t.e. za izborot na edniot ili drugiot na~in.

Namenata na regionalnata standardizacija vo Evropa e sozdavawe na edinstven pazar, na koj su{tinata mu e pravilna standardizacija.

Drugi regionalni standardizacii se:

• SEV - Sovet za me|usebna stopanska sorabotka (ZSSR - isto~na Evropa)

• COPANT - Panamerikanska kompanija za standardizacija (Latino - Amerikanskite dr`avi)

• ASAC - Azijski svetski komitet za standardi

• ARSO - Regionalna afrikanska organizacija za standardizacija

• ASMO - Arapska organizacija za standardizacija i metodologija

• CARICOM - Sovet za standardizacija na Karibskiot zaedni~ki pazar

• PASC - Pacifi~ki kongres za standardi

Nacionalna standardizacija

Toa e standardizacija vo ramkite na edna dr`ava na site stru~ni podra~ja. Mo`e da bide dr`avna, finansirana od dr`avata ili privatna,

149

finansirana od stopanstvoto. Bez ogled na toa, mora da ima status na povlastena organizacija za izrabotka na nacionalni standardi i za zastapuvawe na dr`avata na podra~jata na standardizacija. Mora da bidat vklu~eni site, koi se zainteresirani, a pak izrabotkata na nacionalnite standardi mora da ñ se doveri na postojana komisija.

• ANSI - American National Standard Institute • ASTM - American Society of Testing and Materials • CSA - Canadian Standards Association • DIN - “Das ist Norm” - Deutches Institut fur Normung • GOST - Gosuderstvenuj standard Sovjeta SSR • SNiP - Stroitelnie normi i pravila • JUS - Jugoslovenski standard • MKS - Makedonski standard • JIS - Japanese Industrial Standard • ONORM - Osterreichesche Norm • SIST - Slovenski standardi • SIA - Schweizerischer Ingeneieur und Architekten Verein • SN - Schwezer Norm • UNI - Ente Nazionale Italiano di Unificatione • BS - British Standard

Stru~na standardizacija

Taa ja dopolnuva nacionalnata standardizacija. Standardite gi donesuvaat stopanski ili stru~ni dru{tva i se dostapni na javnosta. Za stru~nata standardizacija se zna~ajni standardite od podra~jeto na elektrotehnikata.

Interna standardizacija

Standardite na povisoko ramni{te (me|unarodni, nacionalni, ...) se razvile od internite standardi na industriskite pretprijatija. Toj proces e seu{te `iv (selektivna standardizacija), iako go zamenuva proces vo obratna nasoka (sistemati~na standardizacija) - od standardi na povisoko ramni{te do interni.

Zada~a na internata standardizacija e voveduvawe na standardite od ednakvo ramni{te na interno ramni{te so selekcija {to se odnesuva na potrebite na pretprijatieto. Ako standard nema, pretprijatieto mo`e da dade inicijativa za negovo nastanuvawe na nacionalno i me|unarodno ramni{te.

Zada~a na internata standardizacija e sozdavawe uslovi za racionalno proizvodstvo i podgotovka za uskladuvawe na proizvodstvoto so novite standardi.

150

9.3.4 Evropski standardi za konstrukcii

Komisijata na evropskite zaednici CEC (Commission of the European Communities) u{te pred godini dade inicijativa za voveduvawe na uskladeni tehni~ki pravilnici za proektirawe na grade`ni i in`enerski objekti, koi vo po~etokot bi slu`ele kako alternativa na razli~nite va`e~ki pravilnici vo razli~ni zemji i koi podocna bi gi zamenile. Tie tehni~ki pravilnici stanaa poznati pod imeto “Structural Eurocodes”.

Vo 1990 komisijata na EU po sovetuvaweto na uglednite dr`avi ~lenki na EU, mu ja prenese rabotata okolu natamo{niot razvoj, izdavawe i dopolnuvawe na ES za konstrukcii na Evropskiot ured za standardizacija CEN. Sekretarijatot na dr`avite od EFTA se soglasil da ja potpomaga rabotata na CEN. Tehni~kiot odbor na CEN, CEN/TC 250 e odgovoren za site ES za konstrukcii.

Evrokodot voobi~aeno go ozna~uvame so ES i soodvetniot broj, koj ka`uva kakov vid na konstrukcija obrabotuva odredeniot Evrokod. Taka na primer, ES2 obrabotuva proektirawe na betonski konstrukcii. Izvedbata i kontrolata na izvedbata na konstrukciite vo ES e obrabotena samo do taa merka do koja e potrebno da se opredelat kvalitetot na konstrukcijata i standardite na izrabotka, koi se soglasni so pretpostavkite, na koi se temelat pravilata za proektirawe. Dodeka ne se donesat mno{tvo od uskladeni tehni~ki specifikacii za proizvodite, kako i za metodite za ispituvawe na nivnoto odnesuvawe, nekoi ES }e gi obrabotuvaat tie problemi vo informativni razmeri.

Poedini dr`avi, koi svoite pravilnici gi osnivaat vrz osnova na modelot na pravilnikot na ES, moraat odredenite barawa da gi prilagodat na svoite uslovi. Imeno, organite na sekoja poedine~na dr`ava se odgovorni za sigurnosta i za ostanatite raboti, pokrieni so su{tinskite barawa vo propisite. Tie barawa se isto taka povrzani i so ekonomskata mo} na poedina dr`ava.Seto toa se odrazuva vo to~no opredeleni brojni vrednosti na opredeleni koeficienti, imenuvani kako “prosti koeficienti”. Nekoga{, mo`e da se slu~i harmoniziraniot potporen standard ne e na raspolagawe vo momentot na izdavawe na opredelen Evrokod. Zatoa se pri~ekuva sekoja dr`ava ~lenka ili nejziniot Ured za standardizacija da izdade nacionalen pravilnik za upotreba, vo koj privremeni vrednosti bi gi zamenuvale “prostite koeficienti“ so povikuvawe na kompatibilnite potporni standardi, vo nasoka za nacionalna aplikacija na opredeleniot Evrokod. So drugi zborovi, Evrokodovite se nameneti za upotreba vo kombinacija so poedinite nacionalni pravilnici za upotreba, va`e~ki vo dr`avata vo koja se locirani gradbite ili in`enerskite objekti. Makedonija se odlu~i zaradi pobrza integracija vo Evropskite prostori, svoite pravilnici za konstrukcii da gi zasnova na standardite Eurocode i so novite pravilnici postapno da gi zameni va`e~kite pravilnici od nekoga{nata zaedni~ka dr`ava Jugoslavija. Momentalno vo tek e podgotovka na poedini Evrokodovi vo oblik na predstandardi.

Evropskite standardi za konstrukcii gi nasleduvaat ES za konstrukcii, i sekoj od niv e sostaven od pogolem broj delovi:

EN 1991 EC1 Osnovi na proektirawe i optovaruvawa na konstrukciite EN 1992 EC2 Proektirawe na betonski konstrukcii

151

EN 1993 EC3 Proektirawe na ~eli~ni konstrukcii

EN 1994 EC4 Proektirawe na spregnati konstrukcii

EN 1995 EC5 Proektirawe na drveni konstrukcii EN 1996 EC6 Proektirawe na yidani konstrukcii

EN 1997 EC7 Proektirawe na geotehni~ki objekti

EN 1998 EC8 Proektirawe na seizmi~ki bezbedni konstrukcii

EN 1999 EC9 Proektirawe na konstrukcii od aluminiumski leguri

CEN/TC 250 formiral poseben pododbor za sekoj od nabrojanite EC.