Загальні властивостi будiвельних матеріалів (стр. 11 из 12)

R^’’_ст12=0,0037/(0,02·0,03)=6,17 МПа (в тангенціальному напрямку).

Для липи

R _ст12=0,018/(0,02·0,02)=45 МПа;

R^’_ст12=0,0034/(0,02·0,03)=5,67 МПа (в радіальному напрямку);

R^’’_ст12=0,0031/(0,02·0,03)=5,17 МПа (в тангенціальному напрямку).

Таким чином, міцність при стиску вздовж волокон більше міцності при стиску поперек волокон для модрини в 10,5–14,4 рази, для липи – в 7,9–8,8 рази.

7. Метали

89. Розшифрувати марки вуглецевої сталі загального призначення: Ст. 1кп, Ст. 3Гпс3, БСт. 2сп2, ВСт. 4пс6; Якісної конструкційної вуглецевої сталі: 05кп, 10кп, 60Г, А12; легованої сталі: 09Г2СД, 12Х2Н4А, Г13, 30ГС.

Вуглецеві сталі загального призначення:

Ст. 1кп – сталь групи А (постачається за механічними властивостями) першої категорії з умовним номером 1, який залежить від хімічного складу і механічних властивостей, кипляча; Ст. 3Гпс3 – сталь групи А третьої категорії з умовним номером 3 із підвищеним вмістом марганцю (Г), напівспокійна; БСт. 2сп2 – сталь групи Б (яка постачається за хімічним складом) другої категорії з умовним номером 2, спокійна; ВСт. 4пс6 – сталь групи В (яка постачається за механічними якостями і хімічному складу) шостої категорії з умовним номером 4, напівспокійна.

Якісні конструкційні вуглецеві сталі: 05кп – сталь із середнім вмістом вуглецю 0,05%, кипляча; 10 кп – сталь із середнім вмістом вуглецю 0,1%, кипляча; 60Г – сталь із середнім вмістом вуглецю 0,6% і підвищеним вмістом марганцю; А12 – автоматна сталь із середнім вмістом вуглецю 0,12%.

Леговані сталі:

09Г2СД – сталь із вмістом вуглецю 0,09%, марганцю до 2%,кремнію до 1%,, міді до 1%; 12Х2Н4А – сталь із вмістом вуглецю 0,12%, хрому 2%, нікелю 4%, високоякісна; Г13 – сталь із вмістом вуглецю 1% і більше, марганцю 13%; 30ГС – сталь із вмістом вуглецю 0,3%,марганцю і кремнію до 1%.

90. Механічні властивості конструкційної сталі визначаємо на циліндричних зразках з початковим діаметром d₀=10 мм, площею поперечного перерізу S₀=78,5 мм² і довжиною l₀=100 мм. Допустиме навантаження, пропорційне відносному видовженню зразка, F_п.п=34 кН. Навантаження, при якому досягається кінцеве видовження, рівне 0,05% початкової (розрахункової) довжини зразка, F_0,05=37,36 кН. Навантаження, при якому кінцеве видовження складає 0,02% початкової довжини, F_0,2=41,5 кН. Найбільше навантаження, яке передує руйнуванню, F=68 кН. Довжина робочої частини зразка після розриву l₁=110 мм. Діаметр шийки зразка після розриву d₁=8,4 мм.

Визначити межу пропорційності, умовну межу текучості, тимчасовий опір сталі, відносне видовження і звуження.

Межа пропорційності σ_п.п=F_п.п/S₀=0,034·10⁶/78,5=433 МПа.

Межа пружності σ_0,05=F_0,05/S₀=0,03736·10⁶/78,5=475 МПа.

Умовна межа текучості σ_0,2=F_0,2/S₀=0,0415·10⁶/78,5=529 МПа.

Тимчасовий опір (межа міцності при розтягу)

σ_в=F/S₀=0,068·10⁶/78,5=866 МПа.

Відносне видовження

.

Відносне звуження

.

За довідковими даними можна знайти, що марка конструкційної сталі 70.

91. При визначенні модуля пружності сталі використали зразок з початковим діаметром d=10 мм (початкова площа поперечного перерізу S₀=78,5 мм²) і розрахунковою довжиною l =100 мм. Вимірювачем деформації служить тензометр з ціною поділки 0,002 мм. Навантаження проводили ступенями DF=5400 Н до навантаження F, яке відповідає 70% очікуваної межі пропорційності (F=37800 Н). При даному навантаженні за шкалою тензометра зафіксовано показник 105 поділок. Розрахувати модуль пружності сталі.

Модуль пружності Е, МПа, вираховують за формулою

,

де Dl_сер – середня величина приросту видовження зразка, мм, на ступінь навантаження:

;

.

92. При випробовуванні твердості сталі по Брінеллю за допомогою кульки з діаметром D=10 мм при навантаженні F=30 кН отриманий діаметр відтиску d=5,05 мм. При випробовуванні твердості цієї ж сталі методом Роквела при вимірюванні за шкалою В різниця h–h₀ глибини занурення стальної кульки під дією загального навантаження 981 Н і попереднього навантаження 98 Н складає 0,108 мм. Яку твердість має сталь і до якої марки її можна віднести?

Твердість за Брінеллем виражають числом твердості НВ і визначають за формулою

Для орієнтовного визначення тимчасового опору s_в сталі використовуємо емпіричну формулу

s_в»0,34·НВ»0,34·1430=486 МПа.

Твердість сталі при вимірюванні методом Роквела виражають в умовних одиницях. При вимірюванні за шкалою В її визначають за формулою

HR=130–l

де l=(h–h₀)/0,002; l=0,108/0,002=54.

HR=130–54=76.

За результатами визначення твердості методами Брінелля і Роквела випробувану сталь можна віднести до марки Ст.3.

93. Для випробування на ударну в’язкість сталі до і після термічної обробки використовували стандартні квадратні зразки перерізом 1´1 см і довжиною 5,5 см з надрізом глибиною 0,2 см. Запас енергії маятника до удару складав А₁=85 Дж. Невикористана енергія маятника після злому зразка сталі до термообробки А₂=15 Дж, після термообробки А₂=21 Дж. Знайти ударну в’язкість сталі.

Ударна в’язкість сталі R_уд характеризує роботу, яка витрачається для ударного злому зразка металу з надрізом А_н, віднесену до площі поперечного перерізу зразка S у місці надрізу: S=1·(1–0,2)=0,8 cм².

Робота, затрачена на злом зразка сталі, до термообробки

А_н=А₁–А₂=85–15=70 Дж;

після термообробки

А_н=А₁–А₂=85–21=64 Дж.

Ударна в’язкість сталі до термообробки R_уд=70/0,8=87,5 Дж/см²; після термообробки R^'_уд=64/0,8=80 Дж/см². 94. Визначити усереднену економію металу, %, і економію затрат, грн., на 1 т металу при заміні у виробництві залізобетонних виробів 1 т арматурної сталі А–ІІІ на А–V.Коефіцієнти приведення для сталей А–ІІІ і А–V відповідно 1,43 і 2,2. Гуртова вартість арматурних сталей А–І, А–ІІІ, А–V відповідно 146; 163; 216 грн. за 1 т. Арматурна сталь різних класів і видів може бути у відомих межах взаємозамінною. Із цього випливає, що кількість сталі будь–якого класу Т може бути виражена в умовно еквівалентній за міцністю приведеній кількості сталі класу А–І – Т–1:

Т=Т₁/k_пр,

де k_пр – коефіцієнт приведення сталі даного класу до сталі класу А–І (підраховується як відношення похідної розрахункового опору арматури на коефіцієнти її конструктивного використання і використання металу для сталі даного класу до значень цих характеристик для сталі класу А–І). Усереднена економія металу визначається із виразу

Е_м=(1–1/k_пр)·100.

Економія витрат в вартісному виразі Э_с від використання 1 т арматурної сталі даного класу визначається за формулою

Е_с=k_пр·Ц₁–Ц₂,

де Ц₁ – вартість сталі класу А–І; Ц₂ – вартість сталі більш високого класу.

Економія металу при заміні арматури класу А–І на клас А–ІІІ:

Э_м=(1–1/1,43)·100=30,1%;

А–V на А–І:

Э^'_м=(1–1/2,2)·100=54,7%.

Економія затрат при заміні А–І на А–ІІІ:

Э_с=1,43·146–163=45,78 грн. на 1 т;

А–І на А–V:

Э^'_с=2,2146–216=105,2 грн. на 1 т.

При заміні арматури класу А–ІІІ на А–V досягається, таким чином, економія металу DЭ_м=Э^'_м–Э_м=54,7–30,1=24,6%; економія затрат DЭ_c=Э^'_с–Э_с=105,2–45,78=59,42 грн. на 1 т.

8. Матеріали на основі органічних в’яжучих

95. В якому процентному відношенні потрібно змішати бітуми нафтові покрівельні БНК 45/180 і БНК 90/30 при отриманні покрівельних гарячих мастик МБК–Г–55 і МБК–Г–75?

У відповідності з ДСТУ 4044–2001 температура розм’якшення бітумного в’яжучого t за методом «кільця і кульки» повинна бути для мастик МБК–Г–55 – 41…50°С, МБК–Г–75 – 61…70°С.

Бітум БНК 45/180 має середню температуру розм’якшення не нижче t_м=45°С, БНК 90/30 – t_т=90°С, де t_м і t_т – температура «м¢якого» і «твердого» бітумів. Кількість тугоплавкого бітуму Б_т, %, який вводиться в розплавлений бітум, можна знайти за формулою

.

Для мастики МБК–Г–55 .

Для мастики МБК–Г–75

.

Таким чином, у склад бітумного в’яжучого мастики МБК–Г–55 повинно входити 11,1% бітуму БНК 90/30 і 88,9% бітуму БНК 45/180, мастики МБК–Г–75 – 55,5% БНК 90/30 і 44,5% БНК 45/180.

96. Розрахувати склад дрібнозернистої гарячої асфальтобетонної суміші типу Б.

Зерновий склад вихідних мінеральних матеріалів і результати розрахунку приведені в табл. 8.1.

Розрахунок складу асфальтобетонних сумішей на першому етапі передбачає визначення складу мінеральної частини, яка забезпечує максимальну густину мінерального остова.

Виходячи із рекомендацій ГОСТ 9128–84 визначають часткову участь кожного компоненту. Часткову участь щебеню D_о.щ назначаємо так, щоб отримати повний залишок на ситі з розміром отворів 10 мм, який не перевищує 30% (D_о.щ=30:55=0,54).

У мінеральному порошку міститься 20% зерен крупністю 0,071мм, звідси величина повного проходу скрізь сито складатиме 100–20=80%. У відповідності із рекомендованими межами повний прохід на ситі № 0071 повинен бути в межах 6–12% або в середньому 9%. Частковий вміст мінерального порошку: D_о.м=9:80=0,11. Вміст піску 1–0,54–0,11=0,35. Знайдені співвідношення між фракціями є об¢ємними. При використанні матеріалів, які суттєво відрізняються за густиною, частковий вміст кожного компонента множиться на поправочний коефіцієнт