Wady strukturalne

Wspomnieliśmy już wyżej, że każdy materiał posiada pewne wady strukturalne, które powodują jego osłabienie. Nie występują one równomiernie, ale skupiają się w pewne ogniska, rozsiane w całej objętości materiału (program uprawnienia budowlane na komputer). Jeżeli przyjąć, że rozkład miejsc osłabienia nie zależy od objętości materiału, jaką rozpatrujemy, oraz że im wada jest bardziej niebezpieczna, tym spotyka się ją rzadziej, to im większa jest objętość elementu, tym większe jest prawdopodobieństwo napotkania niebezpiecznych wad materiału.

Pociąga to za sobą spadek wytrzymałości dużych elementów konstrukcyjnych (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Zjawisko to potwierdzają badania Nowińskiego nad rozrywaniem drutu stalowego 0 4,5 o długości próbek 5 cm i 50 cm oraz badania próbek betonowych wykonane w Katedrze Konstr. Żelbet. Politechniki Warszawskiej. Wyniki tych badań wyraźnie wskazują, że średnia wytrzymałość próbek stalowych długości 5 cm jest wyższa niż próbek długości 50 cm. To samo dotyczy próbek betonowych 0 3 cm w porównaniu do 0 16 cm.

Oczywiście, że zagadnienie to występuje bardziej wyraźnie w betonie jako materiale o strukturze niejednorodnej, w którym prawdopodobieństwo spotkania miejsc osłabienia przekroju jest większe. Jest to bardzo istotne zagadnienie dla bezpieczeństwa konstrukcji w ogóle, a żelbetowych w szczególe (uprawnienia budowlane). Fakt istnienia w materiałach miejsc słabych powoduje zmiany naprężeń w stosunku do przewidywanych. Może to spowodować powstanie naprężeń krytycznych, na które element konstrukcyjny nie był przygotowany.
Określanie oddziaływań zewnętrznych na konstrukcję nastręcza te same trudności, jak określanie cech materiałowych.

W obliczeniach uwzględniamy zasadnicze dwa rodzaje obciążeń, obciążenia stałe i użytkowe (program egzamin ustny).
Obciążenia stałe możemy określić z dość dużą dokładnością. Natomiast przy określaniu obciążeń użytkowych nigdy nie mamy stuprocentowej pewności, że wystąpią one w założonej wielkości, tym bardziej, że towarzyszą im często zjawiska dynamiczne, trudne do uchwycenia.

Wielkość współczynnika

Dużą rolę odgrywa też czas trwania i częstotliwości zmian obciążenia użytkowego. Przy obciążeniach długotrwałych następuje szybsza utrata wytrzymałości, niż przy obciążeniach doraźnych. Na podstawie badań laboratoryjnych przyjęto granicę naprężeń, przy której nie można materiału trwalej obciążać. Dla stali wynosi ona 0,9 R (R - wytrzymałość doraźna), natomiast dla betonu - 0.6 Rw ale zagadnienie to jest jeszcze w stadium dalszych badań (opinie o programie).

Częste zmiany obciążeń powodują zmęczenie materiału i tym samym obniżanie jego wytrzymałości. Zmęczenie betonu np. występuje już przy 0,4 Rm lub 0,5 Rg.
Im mniej są nam znane obciążenia i im większym ulegają wahaniom, tym większy jest zapas bezpieczeństwa.
W nowych ujęciach normatywnych sprawę tę załatwia dodatkowy współczynnik warunków pracy konstrukcji. Występuje on poza współczynnikiem przeciążenia i dynamicznym. Współczynnik ten obejmuje działanie takich czynników, jak dokładność obliczeń statycznych, ważność elementu w ustroju i odpowiedzialność budowli jako całości.

O wartości pierwszej składowej decydują skutki ekonomiczne i zagrożenie życia ludzkiego w przypadku katastrofy budowli. Inny będzie ten czynnik zatem dla budowli tymczasowych, inny dla zwykłych budynków mieszkalnych, a jeszcze inny dla mostów. Przyjmuje się go jeszcze deterministycznie w granicach 1,4-2,0 (segregator aktów prawnych).
Współczynnik m2 zależy od klasy elementu. Wielkość jego wynika ze skutków, jakie pociągnie za sobą wyłączenie się elementu z pracy ustroju. Porównując np. podciąg, żebro i płytę najważniejszym jest oczywiście podciąg.

Wielkość współczynnika zależy też od schematu statycznego pracy elementu (promocja 3 w 1). Wiemy np., że w ustrojach statycznie niewyznaczalnych istnieje możliwość przejęcia sił występujących w przekroju uszkodzonym przez inne przekroje. Współczynnik ten jest przyjmowany w granicach 1,0-1,2.