[kadetPirx]

Szkło to niesamowicie uprzykrzający konstruktorowi życie materiał, jeśli oczywiście zastosować go jako materiał konstrukcyjny.

1. Jego wytrzymałość silnie zależy od przygotowania w produkcji - każda wada powierzchniowa (czyli na przykład mikrorysa pozostała po szlifowaniu) powoduje osłabienie materiału. Wady powierzchniowe "pierwsze przejmują obciążenie" co może spowodować ich dalszy rozrost, tak jak nieszczelność zbiornika pod wpływem przeciskającej się przezeń wody może się powiększać.

2. W przypadku elementów stalowych poddanych obciążeniu przekraczającemu ich wytrzymałość dochodzi do odkształcenia, nie rozerwania czy pęknięcia. To wyciągnięcie się plastyczne stali (początkowo takie jak rozciągana plastelina), umacnia element w danym miejscu, a poza tym zajmuje chwilę zanim część ulegnie całkowitemu zniszczeniu (pęknięciu). Często wydarzyć się może tak, że stal pozostanie jedynie nadmiernie odkształcona i tyle. Nie tak łatwo złamać stalową płytkę dodawaną czasem do listów - za to wygiąć to mniejszy kłopot. W przypadku szkła o takim odkształceniu plastycznym nie może być mowy. Dojdzie do przekroczenia wytrzymałości - trach i pękło. Bywa to także niespodziewane i bez wcześniejszych objaw. Cecha materiałowa określająca taką wytrzymałość nazywa się odpornością na kruche pękanie i w dodatku zależy od wyżej wspomnianych wad materiałowych.

3. W szkle poddanemu statycznemu obciążeniu powiększają się mikropękniecia i rysy (wspomniane wady materiałowe). Dla przykładu: telewizor plazmowy zawieszony na stalowym wsporniku na ścianie będzie tak wisiał w przybliżeniu w nieskończoność. W przypadku materiałów takich jak stal i podobnie do niej plastycznych pojawia się pojęcie granicznej wytrzymałości zmęczeniowej. Poniżej pewnej wartości obciążenia, choć miałoby trwać miliony cykli (wieczność) część wykonana z takiego materiału nigdy nie ulegnie zniszczeniu. W szkle jest inaczej, a spowodowane jest to wilgotnością powietrza. Te wady w szkle powiększają się w wyniku korozji chemicznej powodowanej przez wilgoć zawartą w powietrzu. Kiepsko.

Jak się uporać z powyższymi problemami? Wyliczyć należy prawdopodobieństwo zniszczenia pod danym obciążeniem. Danych do tego celu dostarcza producent. Służy do tego także często rozkład Weibulla - rozkład przeżycia dla zmieniającej się szansy śmierci. Oczywiście by wyznaczyć naprężenia zastępcze należy skorzystać z innej niż w przypadku stali (hipoteza Hubera) hipotezy wytężeniowej. Tutaj: Hipoteza Rankine’a i Lamégo – największego naprężenia głównego.

Piszę to wszystko by zaciekawić i przybliżyć obraz jakie to szkło bywa niesforne!

#mes #fea # fem #nauka #ciekawostki #fizyka #materialyinzynierskie #budownictwo #inzynieria @ilmash

[brrrum]

@kadetPirx: dobry wpis, moar

[p.....t]

@kadetPirx: A co do nieprzewidywalności szkła:

[Queltas]

@kadetPirx: Stal wysokiej wytrzymałości również nie daje znać przed zerwaniem :) Przekraczasz wytrzymałość i leci.

[Lipka91]

@kadetPirx: a drewno?

Jak to jest we wspolczesnym budownictwie? Stosuje sie stal czy drewno? Kiedys slyszalem anegdotke ze ze stali sie nie korzysta(np do stropow) w pomieszczeniach gdzie panuje wysoka temperatura ze wzgledu na wypadek w jakiejs dyskotece w ameryce polodniowej gdzie pod wplywem temperatury stal sie wygiela i zawalila caly budynek.

[flager]

@Lipka91: oczywiście, że drewno nadal się stosuje, chociażby jako więźba dachowa w domach. A z drewna klejonego można robić dźwigary dla przekrycia dużych hal, np. sportowych.

Z drewna klejonego można także budować mosty, nawet dzisiaj powstają takie konstrukcje, sam o tym robiłem prezentację na seminarium dyplomowe.

Stal także się stosuje, i to jednak o wiele częściej niż drewno jeżeli mówimy o większych rozpiętościach.

[Lipka91]

@flager: a stal nie jest niebezpieczna?

[flager]

@Lipka91: co znaczy niebezpieczna? ten przypadek, który opisujesz mógł się tylko zdarzyć w przypadku pożaru, w czasie zwykłego użytkowania nie osiągniesz takiej temp. aby stal przeszła w stan plastyczny, np. mosty liczy się na temp, rzędu 55 stopni Celsjusza wg. polskiej normy budowlanej.

Pamiętaj, że przy wysokich temp. powstałych w czasie pożaru, każdy dźwigar jest narażony na zniszczenie, drewno sam się domyślasz dlaczego, strop żelbetowy jest bardziej odporny, bo zbrojenie

[Lipka91]

@flager: dzieki. Zawsze milo poczytac fachowca. Szkoda ze wiecej takich ciekawostek nie ma na wykopie.

[ilmash]

@Lipka91: na razie grozi Ci najwyżej spotkanie ze słownikiem języka polskiego. i nie, stal nie jest niebezpieczna. poza tym zdefinuj pomieszczenie o wysokiej temperaturze - bo przy 30 stopniach naprawdę, nic się nie dzieje. i nawet jak temperatura wzrośnie o 100 stopni to w przy kilkunastu metrach wydłużenie będzie wynosić góra kilkanaście milimetrów, przy czym budynki "pracują" w większym zakresie niż to. poza tym nikt nie robi stropu ze stali, bo jest ona używana jako zbrojenie tylko.

@flager: no tak, ale przy pytaniu czy stosuje się stal czy drewno to mam wrażenie jakbyśmy byli w XV wieku.

@kadetPirx: no rozpisałeś się na 3 punkty o tym o czym napisałem w kilku zdaniach. szkło jest odporne na ściskanie i jeżeli nie posiada wad w swojej strukturze to bardzo dobrze reaguje na zmienne siły na nie działające. dlatego np. w butelkach od szampana tak ważna jest też jakość wykończenia powierzchni - zewnętrznej żeby jej nie rozerwało i wewnętrznej, żeby nie

[flager]

no tak, ale przy pytaniu czy stosuje się stal czy drewno to mam wrażenie jakbyśmy byli w XV wieku.

@ilmash: co masz na myśli?

[stilu]

@kadetPirx: >

Dla przykładu: telewizor plazmowy zawieszony na stalowym wsporniku na ścianie będzie tak wisiał w przybliżeniu w nieskończoność(...)Poniżej pewnej wartości obciążenia, choć miałoby trwać miliony cykli (wieczność) część wykonana z takiego materiału nigdy nie ulegnie zniszczeniu.

niestety tak nie jest. jezeli obciazenie jesf statyczne to telewizor moze wisiec bardzo dlugo, ale nie w nieskonczonosc. stal takze koroduje. po drugie praktycznie nigdy sie nie ma doczynienia z obiazeniami tylko statycznymi. Co ciekawe, ale niestety niezbyt szeroko znane tak naprawde praktycznie zaden material nie ma granicy zmeczenia. w przypadku stali konstrukcyjnych spadek wytrzymalosci ze wzrostem liczby cykli z 1e6 do 1e7 moze sie zmneijszyc o ponad 5% (poczytaj o ultra high cycle fatigue), dla stali wysoko wytrzymalych pewnie to bedzie wiecej. w przypadku konstrukcji spawanych ten spadek bedzie o wiele wiekszy, neistety nie pamietam

[RolnikSamWdolinie]

@kadetPirx: Moim zdaniem szkło jest bardzo podobne w zachowaniu do betonu. Beton także zanim jeszcze osiągnie pełną wytrzymałość ma pełno niedoskonałości i ognisk powstawania pęknięć. Przy obliczaniu stropów z góry zakłada się że beton pęknie.

Różnica jest jedynie taka iż szkło wykorzystuje sie jako drobnowymiarowe elementy o idealnej strukturze pozwalającej dobrze przepuszczać światło. A co gdyby odlać wielkowymiarowy element z poryzowanego szkła zbrojonego stalą? Myślę że wymienione przez Ciebie wady

[ilmash]

@flager: mam na myśli to, że dzisiaj używamy takiej ilości różnych materiałów w budownictwie, że to pytanie było lekko nie na miejscu. coraz więcej kompozytów, struktur termoaktywnych i wielowarstwowych ścian, stropów, fundamentów, które mają tak długą listę właściwości, że można by o nich pisać godzinami.

@RolnikSamWdolinie: o to, to. ostatnio sobie właśnie o tym na wykładzie posłuchałem i doczytywałem właśnie z ciekawości. beton względnie ma sporą wytrzymałość na

[flager]

coraz więcej kompozytów, struktur termoaktywnych i wielowarstwowych ścian, stropów, fundamentów,

@ilmash: Akurat w stropach nadal dominują 4 materiały (stal, beton, ceramika i drewno), kompozyty to margines, w fundamentach to już w ogóle żelbet nie ma konkurencji.

[ilmash]

@flager: no dobra, może źle to ująłem. ciekawe materiały i rozwiązania konstrukcyjne są opracowane, wdrożone jednostkowo ze względu na koszty, ale jak ktoś opanuje tańszy sposób produkcji albo ceny energii pójdą w górę i będzie się opłacać budować budynki pasywne to zaczną wypierać dotychczasowe materiały.

[RolnikSamWdolinie]

@flager: Raczej odwrotnie ;P Stropy bez żelbetu praktycznie nie istnieją w dzisiejszych czasach, natomiast fundamenty poddawane jedynie ściskaniu jak najbardziej mogą się obyć bez zbrojenia ;)

@ilmash: Co do wytrzymalosci betonu to rekord oscyluje w okolicach 200MPa :) Nie wiem o co Ci chodzi z tą sztywnością dla walorów użytkowych ;p stropy projektuje się na zginanie. Żelbet to kompozyt więc w obliczeniach zakłada się, że podczas zginania ściskanie

[ilmash]

@RolnikSamWdolinie: chodziło mi o to, że w przypadku stropów oblicza się je tak aby ich strzałka ugięcia była niska, bo wytrzymałyby często już przy niższej grubości

[flager]

@RolnikSamWdolinie:

Odnośnie fundamentów masz rację, napisałem żelbet, bo ja robię w takiej specjalizacji, że robię tylko fundamenty żelbetowe, samego betonu u mnie się nie używa.

A co do stropów to oczywiście, że żelbet. Pisząc "dominują 4 materiały (stal, beton, ceramika i drewno)" miałem na myśli także kompozyty tych materiałów, czyli np. beton+stal (żelbet właśnie),

[viav]

@kadetPirx: w myśl zasady jeden obrazek wart więcej niż 1000 słów, wstawiam wykresy sigma-eps i obrazową ewolucję naprężeń na karbie [Źródło: LUH, Institut für Stahlbau]. Kolejna edycja budowlanych Eurokodów będzie już zawierała normy do projektowania konstrukcji ze szkła.

Tu trochę informacji na temat obecnego stanu normalizacyjnego w tym zakresie link.