Прочностные характеристики материалов в расчетах по методу предельных состояний.

Базовым параметром сопротивления материалов силовым  воздействиям  служит нормативное сопротивление, устанавливаемое с учетом случайной изменчивости прочностных (точнее, механических) свойств. Стандартом установлено, что обеспеченность значений нормативных сопротивлений должна быть не менее 0,95

Для разных конструкционных материалов и грунтов нормативные значения прочностных и деформационных характеристик установлены по различным наиболее существенным показателям, например:

- для "мягких" арматурных сталей с физическим пределом текучести - по установленному соответствующим ГОСТом браковочному минимуму предела текучести;

- для "твердых" сталей без площадки текучести - по значению условного предела текучести;

- для конструкционных сталей углеродистой и повышенной прочности, а также для алюминиевых сплавов - по пределу текучести;

- для конструкционных сталей без площадки текучести, а также в случаях, когда по характеру работы конструкции несущая способность определяется не пластичностью, а прочностью, нормативное сопротивление определяется по временному сопротивлению;

- для бетона нормативное сопротивление определяется по результатам испытаний стандартных образцов в 28-дневном возрасте:

КУБОВ - класс бетона;

ПРИЗМ - нормативное сопротивление сжатию;

ВОСЬМЕРОК, ЦИЛИНДРОВ - на раскалывание;

БАЛОК на изгиб - нормативное сопротивление растяжению.

- для древесины - по результатам испытаний стандартных образцов без пороков ("ЧИСТЫХ");

- для пластических масс - то же, однако, для разных видов пластмасс размеры образцов различны.

Соответствующими стандартами установлены также другие нормативные характеристики материалов (объемная масса, модули упругости и сдвига, коэффициенты трения, сцепления, характеристики ползучести, усадки, температурного расширения, усушки, набухания и другие.).

Для грунтов естественных оснований определяющими характеристиками служат нормативные значения угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации. Для скальных и вечномерзлых грунтов этими характеристиками служат сопротивление одноосному сжатию и сдвигу.

Отличительная особенность нормативных прочностных характеристик грунтов заключается в том, что они принимаются по среднестатистическим значениям, а не с обеспеченностью 0,95 как для конструкционных материалов.

Возможные отклонения нормативных характеристик конструкционных материалов и грунтов в неблагоприятную сторону учитываются коэффициентами надежности по материалу и грунту . Эти коэффициенты учитывают ряд факторов, не проявляющихся при стандартных испытаниях, но встречающихся в практике эксплуатации в "обычных" условиях (в отличие от "особых" условий, учитываемых дополнительно коэффициентом условий работы).

Коэффициент  всегда больше единицы и для разных материалов колеблется в широких  пределах. Наименьшее значение = 1,025 установлено для  стального проката по некоторым ГОСТам и ТУ. Для высокопрочных сталей значение  повышается до 1,15. Наибольшее общее значение  = 6 принято для сопротивления древесины растяжению вдоль волокон при нормировании характеристики по результатам испытаний мелких стандартных образцов. Если исключить коэффициент  длительного сопротивления, равный 0,66, то в чистом виде для этого случая  = 4.

Для бетона коэффициент  ближе к меньшим  значениям,  = 1,3 при сжатии и  = 1,5 при растяжении. Для большинства пластмасс  = 1,3 - 1,7.

Такие различия объясняются разным набором учитываемых факторов. Для конструкционных сталей этот коэффициент учитывает только выборочный характер контроля (возможность случайного попадания в конструкции стали с пониженными характеристиками). Для древесины же коэффициент надежности по материалу учитывает масштабный эффект (малая доля) и влияние пороков структуры (сучки, косослой и другие допустимые для данного сорта дефекты), разное для разных видов напряженного состояния.