IMG19

Uzyskanie tej samej sztywności i wytrzymałości konstrukcji kosztuje w przypadku tych materiałów pięć do dziesięciu razy więcej. Budownictwo ogólne (budynki, mosty, drogi itp.) jest materiałochłonne: koszty materiałów decydują o cenie obiektów, bo ilość zużywanych materiałów jest ogromna. Stosowane mogą być zatem jedynie najtańsze materiały i musi to być uwzględnione w projektowaniu tych konstrukcji. Beton, kamień i cegła mają dobrą wytrzymałość jedynie na ściskanie i mogą być wykorzystywane tyko na ściskane elementy konstrukcyjne (kolumny, tuki i sklepienia). Drewno oraz beton zbrojony są wytrzymałe zarówno na rozciąganie, jak i na ściskanie. Wyrobom ze stali można ponadto nadać różnorodne kształty zapewniające większą funkcjonalność (kształtowniki, przekroje skrzynkowe, rury). Budynki wykonane z ich udziałem mogą mieć znacznie bardziej urozmaiconą formę architektoniczną.

Jest to zatem bardzo dobry przykład na zakończenie tego rozdziału. Zwraca on uwagę na kształt wyrobów, który jest przedmiotem rozważań w następnych dwóch rozdziałach, oraz na intensywnie wykorzystanie materiałów, co jest celem analiz w rozdz. 14.

6.22.    Podsumowanie

Przykłady przedstawione w tym rozdziale ilustrują, jak dobór materiału jest zawężany od wstępnego, szerokiego menu do małego podzbioru materiałów, które mogą być następnie próbowane, testowane i badane. W większości projektów inżynierskich występują pewne, bezdyskusyjne wymagania dotyczące materiału: musi on wytrzymywać temperaturę większą niż T, musi być odporny na korozję w środowisku F itd. Ograniczenia te zawężają wybór do kilku obszernych klas materiałów. Dalsze zawężanie zestawu materiałów odbywa się na podstawie poszukiwania kombinacji właściwości maksymalizujących funkcjonalność wyrobu (np. stosunek E^{l 2}/p) lub maksymalizujących bezpieczeństwo jego użytkowania (np. stosunek ńT*/<X/ ). Takie wskaźniki funkcjonalności oraz analiza kosztów umożliwiają wyodrębnienie małego podzbioru materiałów do dalszych rozważań. Ostateczny wybór jednego z tych materiałów będzie zależał od szczegółowych danych dotyczących ich właściwości, metod przetwarzania, łączenia, obróbki wykańczającej oraz pasowania. Problemy te są dyskutowane w następnych rozdziałach.

6.23.    Literatura uzupełniająca

Książki wymienione poniżej zawierają szczegółowe przykłady doboru materiałów. W większości z nich zakłada się, że znany jest wstępny podzbiór materiałów, które w danym zastosowaniu mogą być brane pod uwagę. Rozważa się zatem głównie wskaźniki funkcjonalności materiałów występujących w tym podzbiorze. Nie rozpoczyna się więc analiz od stanu wyjściowego, jak to odbywało się w naszych przykładach.

Podstawowe pozycje literaturowe

Crane F. A. A. i Charles J A.: SeUctiom amd Urn qf Emgumenmę JMaanafc HiO i wurrtn 1964.

Dieter G. E.: Engutetrutg Design. .4 Miaierials amd Processing Afproach. McGfi HlŁi. 1916.

Lewis G SeUcticm of Eągtmenng kitma uiii Prcoboc Hall. Eoglewood Chft, New Jersey I990l