Upload
miki-maus-misic
View
62
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Gradjevinski materijali 2 priprema za kolokvijum
Citation preview
RAČUNSKA VEŽBA IZ GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 2
(Priprema za kolokvijum)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
1
=+++
++=
šsc
c
sv
v
sa
a
avcsvb
vmmmmmm
γγγ
γ
Podsećanje - Najvažnije jednačine koje važe za beton u svežem stanju
Masena jednačina
Zapreminska jednačina
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
OČVRSLI BETON I NJEGOVA SVOJSTVA
Marka klasa i vrsta betona30) Partije betona 1 i 2 predstavljene su sa po 3 uzastopno ispitane čvrstoće pri pritisku
partija (1) 33 MPa 38 MPa i 43 MPa partija (2) 33 MPa 39 MPa i 45 MPa
Ako je projektovana marka betona MB 35 i ako se rezultati odnose na period uhodavanja proizvodnje uslove BAB-a 87 za projektovanu marku betona MB 35
(A) ispunjavaju obe partije(B) ispunjava partija (1) ne ispunjava partija (2)(C) ne ispunjava ni jedna partija(D) ispunjava partija (2) ne ispunjava partija (1)
RešenjePartija (1)MB 35
383
4338333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
Radi se o periodu uhodavanja proizvodnje pa zaključujemo da je reč o prvom kriterijumu za dokazivanje MB
)(333323533)(393843538
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeperpgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kako prvi uslov nije ispunjen zaključujemo da s obzirom da potvrda određene marke betona zahteva zadovoljenje oba uslova (bez obzira o kom se kriterijumu radilo) MB 35 za partiju (1) nije dokazana
Partija (2)MB 35
393
4539333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
)(333323533)(393943539
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
Oba uslova su ispunjena pa zaključujemo da je u slučaju partije (2) MB 35 zadovoljenaOdgovor je D
32) U priloženoj tablici dati su rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku 15 kocki ivica 20 cm starosti od 28 dana Ako je standardna devijacija poznata na osnovu ranijeg ispitivanja i iznosi 30 MPa oceniti (dokazati) da li je ostvarena marka betona MB 30
26 32 34 35 3730 34 34 35 3831 34 34 36 40
(A) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 2(B) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 3(C) nije ostvarena MB 30 jer nisu ispunjena oba uslova kriterijuma 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
RešenjeMB 30 σ=30 MPa
Koristimo drugi kriterijum pošto nam je data standardna devijacijaNa osnovu datih rezultata sledi
)(2626430264)(63334321303421
26
3415
min
min
15
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
=
==sum
MBXMBX
MPaX
MPaX
Xi
σ
Na osnovu dobijenih rezultata pošto su oba uslova kriterijuma zadovoljena zaključujemo da je MB 30 dokazanaOdgovor je A
34) Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku na 15 uzoraka (kocke ivica 20 cm) prikazani su u priloženoj tablici
34 36 40 42 4434 38 40 43 4535 39 40 44 46
Ukoliko standardna devijacija nije poznata iz ranijih ispitivanja oceniti (dokazati) koja marka betona (MB) je u pitanju tj za koju marku su ispunjeni uslovi
(A)
(B)
(C)
MPa 5 = S MPa 415 = X 1515
35 MB MPa 38 = 4 + 34 MB le
MPa35 = 65 - 415 = 5 13 - 415 MB sdotle
MPa 4 = S MPa 40 = X 1515 MPa348 = 52 - 40 = 4 13 - 40 MB sdotle
30 MB MPa 38 = 4 + 34 MBle MPa 3 = k = k MPa 40 = X 2115 MPa 37 = 3 - 40 MB le
35 MB MPa 37 = 3 + 34 MB le
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
1
=+++
++=
šsc
c
sv
v
sa
a
avcsvb
vmmmmmm
γγγ
γ
Podsećanje - Najvažnije jednačine koje važe za beton u svežem stanju
Masena jednačina
Zapreminska jednačina
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
OČVRSLI BETON I NJEGOVA SVOJSTVA
Marka klasa i vrsta betona30) Partije betona 1 i 2 predstavljene su sa po 3 uzastopno ispitane čvrstoće pri pritisku
partija (1) 33 MPa 38 MPa i 43 MPa partija (2) 33 MPa 39 MPa i 45 MPa
Ako je projektovana marka betona MB 35 i ako se rezultati odnose na period uhodavanja proizvodnje uslove BAB-a 87 za projektovanu marku betona MB 35
(A) ispunjavaju obe partije(B) ispunjava partija (1) ne ispunjava partija (2)(C) ne ispunjava ni jedna partija(D) ispunjava partija (2) ne ispunjava partija (1)
RešenjePartija (1)MB 35
383
4338333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
Radi se o periodu uhodavanja proizvodnje pa zaključujemo da je reč o prvom kriterijumu za dokazivanje MB
)(333323533)(393843538
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeperpgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kako prvi uslov nije ispunjen zaključujemo da s obzirom da potvrda određene marke betona zahteva zadovoljenje oba uslova (bez obzira o kom se kriterijumu radilo) MB 35 za partiju (1) nije dokazana
Partija (2)MB 35
393
4539333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
)(333323533)(393943539
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
Oba uslova su ispunjena pa zaključujemo da je u slučaju partije (2) MB 35 zadovoljenaOdgovor je D
32) U priloženoj tablici dati su rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku 15 kocki ivica 20 cm starosti od 28 dana Ako je standardna devijacija poznata na osnovu ranijeg ispitivanja i iznosi 30 MPa oceniti (dokazati) da li je ostvarena marka betona MB 30
26 32 34 35 3730 34 34 35 3831 34 34 36 40
(A) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 2(B) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 3(C) nije ostvarena MB 30 jer nisu ispunjena oba uslova kriterijuma 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
RešenjeMB 30 σ=30 MPa
Koristimo drugi kriterijum pošto nam je data standardna devijacijaNa osnovu datih rezultata sledi
)(2626430264)(63334321303421
26
3415
min
min
15
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
=
==sum
MBXMBX
MPaX
MPaX
Xi
σ
Na osnovu dobijenih rezultata pošto su oba uslova kriterijuma zadovoljena zaključujemo da je MB 30 dokazanaOdgovor je A
34) Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku na 15 uzoraka (kocke ivica 20 cm) prikazani su u priloženoj tablici
34 36 40 42 4434 38 40 43 4535 39 40 44 46
Ukoliko standardna devijacija nije poznata iz ranijih ispitivanja oceniti (dokazati) koja marka betona (MB) je u pitanju tj za koju marku su ispunjeni uslovi
(A)
(B)
(C)
MPa 5 = S MPa 415 = X 1515
35 MB MPa 38 = 4 + 34 MB le
MPa35 = 65 - 415 = 5 13 - 415 MB sdotle
MPa 4 = S MPa 40 = X 1515 MPa348 = 52 - 40 = 4 13 - 40 MB sdotle
30 MB MPa 38 = 4 + 34 MBle MPa 3 = k = k MPa 40 = X 2115 MPa 37 = 3 - 40 MB le
35 MB MPa 37 = 3 + 34 MB le
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
OČVRSLI BETON I NJEGOVA SVOJSTVA
Marka klasa i vrsta betona30) Partije betona 1 i 2 predstavljene su sa po 3 uzastopno ispitane čvrstoće pri pritisku
partija (1) 33 MPa 38 MPa i 43 MPa partija (2) 33 MPa 39 MPa i 45 MPa
Ako je projektovana marka betona MB 35 i ako se rezultati odnose na period uhodavanja proizvodnje uslove BAB-a 87 za projektovanu marku betona MB 35
(A) ispunjavaju obe partije(B) ispunjava partija (1) ne ispunjava partija (2)(C) ne ispunjava ni jedna partija(D) ispunjava partija (2) ne ispunjava partija (1)
RešenjePartija (1)MB 35
383
4338333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
Radi se o periodu uhodavanja proizvodnje pa zaključujemo da je reč o prvom kriterijumu za dokazivanje MB
)(333323533)(393843538
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeperpgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kako prvi uslov nije ispunjen zaključujemo da s obzirom da potvrda određene marke betona zahteva zadovoljenje oba uslova (bez obzira o kom se kriterijumu radilo) MB 35 za partiju (1) nije dokazana
Partija (2)MB 35
393
4539333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
)(333323533)(393943539
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
Oba uslova su ispunjena pa zaključujemo da je u slučaju partije (2) MB 35 zadovoljenaOdgovor je D
32) U priloženoj tablici dati su rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku 15 kocki ivica 20 cm starosti od 28 dana Ako je standardna devijacija poznata na osnovu ranijeg ispitivanja i iznosi 30 MPa oceniti (dokazati) da li je ostvarena marka betona MB 30
26 32 34 35 3730 34 34 35 3831 34 34 36 40
(A) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 2(B) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 3(C) nije ostvarena MB 30 jer nisu ispunjena oba uslova kriterijuma 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
RešenjeMB 30 σ=30 MPa
Koristimo drugi kriterijum pošto nam je data standardna devijacijaNa osnovu datih rezultata sledi
)(2626430264)(63334321303421
26
3415
min
min
15
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
=
==sum
MBXMBX
MPaX
MPaX
Xi
σ
Na osnovu dobijenih rezultata pošto su oba uslova kriterijuma zadovoljena zaključujemo da je MB 30 dokazanaOdgovor je A
34) Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku na 15 uzoraka (kocke ivica 20 cm) prikazani su u priloženoj tablici
34 36 40 42 4434 38 40 43 4535 39 40 44 46
Ukoliko standardna devijacija nije poznata iz ranijih ispitivanja oceniti (dokazati) koja marka betona (MB) je u pitanju tj za koju marku su ispunjeni uslovi
(A)
(B)
(C)
MPa 5 = S MPa 415 = X 1515
35 MB MPa 38 = 4 + 34 MB le
MPa35 = 65 - 415 = 5 13 - 415 MB sdotle
MPa 4 = S MPa 40 = X 1515 MPa348 = 52 - 40 = 4 13 - 40 MB sdotle
30 MB MPa 38 = 4 + 34 MBle MPa 3 = k = k MPa 40 = X 2115 MPa 37 = 3 - 40 MB le
35 MB MPa 37 = 3 + 34 MB le
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kako prvi uslov nije ispunjen zaključujemo da s obzirom da potvrda određene marke betona zahteva zadovoljenje oba uslova (bez obzira o kom se kriterijumu radilo) MB 35 za partiju (1) nije dokazana
Partija (2)MB 35
393
4539333
321 MPaXXXX =++
=++
= 33min MPaX =
)(333323533)(393943539
24
2min
1
2
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
==
KMBXKMBX
MPaKMPaK
Oba uslova su ispunjena pa zaključujemo da je u slučaju partije (2) MB 35 zadovoljenaOdgovor je D
32) U priloženoj tablici dati su rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku 15 kocki ivica 20 cm starosti od 28 dana Ako je standardna devijacija poznata na osnovu ranijeg ispitivanja i iznosi 30 MPa oceniti (dokazati) da li je ostvarena marka betona MB 30
26 32 34 35 3730 34 34 35 3831 34 34 36 40
(A) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 2(B) ostvarena je MB 30 jer su ispunjena oba uslova kriterijuma 3(C) nije ostvarena MB 30 jer nisu ispunjena oba uslova kriterijuma 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
RešenjeMB 30 σ=30 MPa
Koristimo drugi kriterijum pošto nam je data standardna devijacijaNa osnovu datih rezultata sledi
)(2626430264)(63334321303421
26
3415
min
min
15
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
=
==sum
MBXMBX
MPaX
MPaX
Xi
σ
Na osnovu dobijenih rezultata pošto su oba uslova kriterijuma zadovoljena zaključujemo da je MB 30 dokazanaOdgovor je A
34) Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku na 15 uzoraka (kocke ivica 20 cm) prikazani su u priloženoj tablici
34 36 40 42 4434 38 40 43 4535 39 40 44 46
Ukoliko standardna devijacija nije poznata iz ranijih ispitivanja oceniti (dokazati) koja marka betona (MB) je u pitanju tj za koju marku su ispunjeni uslovi
(A)
(B)
(C)
MPa 5 = S MPa 415 = X 1515
35 MB MPa 38 = 4 + 34 MB le
MPa35 = 65 - 415 = 5 13 - 415 MB sdotle
MPa 4 = S MPa 40 = X 1515 MPa348 = 52 - 40 = 4 13 - 40 MB sdotle
30 MB MPa 38 = 4 + 34 MBle MPa 3 = k = k MPa 40 = X 2115 MPa 37 = 3 - 40 MB le
35 MB MPa 37 = 3 + 34 MB le
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
RešenjeMB 30 σ=30 MPa
Koristimo drugi kriterijum pošto nam je data standardna devijacijaNa osnovu datih rezultata sledi
)(2626430264)(63334321303421
26
3415
min
min
15
1
ΤgerArrminusgerArrminusgeΤgerArr+gerArr+ge
=
==sum
MBXMBX
MPaX
MPaX
Xi
σ
Na osnovu dobijenih rezultata pošto su oba uslova kriterijuma zadovoljena zaključujemo da je MB 30 dokazanaOdgovor je A
34) Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku na 15 uzoraka (kocke ivica 20 cm) prikazani su u priloženoj tablici
34 36 40 42 4434 38 40 43 4535 39 40 44 46
Ukoliko standardna devijacija nije poznata iz ranijih ispitivanja oceniti (dokazati) koja marka betona (MB) je u pitanju tj za koju marku su ispunjeni uslovi
(A)
(B)
(C)
MPa 5 = S MPa 415 = X 1515
35 MB MPa 38 = 4 + 34 MB le
MPa35 = 65 - 415 = 5 13 - 415 MB sdotle
MPa 4 = S MPa 40 = X 1515 MPa348 = 52 - 40 = 4 13 - 40 MB sdotle
30 MB MPa 38 = 4 + 34 MBle MPa 3 = k = k MPa 40 = X 2115 MPa 37 = 3 - 40 MB le
35 MB MPa 37 = 3 + 34 MB le
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Rešenje
Standardna devijacija nije poznata pa računamo procenjenu standardnu devijaciju na osnovu datih rezultata ispitivanja a za dokaz marke betona koristimo treći kriterijum
)2(3843444)1(834431403131
4115
)40(
1
)(
34
4015
minmin
15
1
2
1
2
min
15
1
MPaMBMBXMBMBXMPaMBMBSXMBSMBX
MPaX
n
XXS
MPaX
MPaX
X
nn
i
n
i
n
i
lerArr+lerArr+lerArrminusgelerArrminuslerArrminuslerArr+ge
=minus
minus=
minus
minus=
=
==
sumsum
sum
Prva MB koja zadovoljava relacije (1) i (2) je MB 30
Odgovor je B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ukupna poroznost betona
chG mp α0220=
Kapilarna poroznost betona
)40(10 hcK mp αω minus=
Zaostala poroznost betona
()100Vsp =∆Gelska i kapilarna poroznost se određuju isključivo računskim putem a zaostala poroznost računski (iz zapreminske jednačine) ili eksperimentalnim putem (sadržaj vazduha u svežem betonu)Ako je pri potpunoj hidrataciji kapilarna poroznost 15 puta veća od gelske koliki je vodocementni faktor
Rešenjeαh=1 (hidratacija je potpuna)
730073010
03300401002205104010
022051)40(1051
==
+==minus
=minus=
ωωωω
ααω chhc
GK
mmpp
Gelska poroznost betona
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Skupljanje i tečenje betona
184) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona za izradu armiranobetonskog potpornog zida negovanim neposredno pored zida na isti način kao i sam zid nakon godinu dana registrovana je prosečna veličina skupljanja od 040 permil Kako je skupljanje navedenog zida armaturom i podlogomna kojoj leži sprečeno to su se kao rezultat skupljanja na njemu pojavile prsline prosečne širine(debljine) od 06 mm Ako se pretpostavi da je razmak prslina u zidu konstantan i da skupljanje zidacelom svojom dužinom odgovara izmerenoj vrednosti na uzorcima razmak između prslina u ziduiznosiće
(A) 080 m (B) 300 m (C) 160 m (D) 150 m
Rešenje
5110004010601000
1000)(1000
4040
60
3
000
000
mxx
xx
ll
mmm
mmxd
sk
sk
sk
p
==∆
=rArr
∆=
∆=
==
=∆=
minus
ε
ε
ε
Odgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
202) Očitavanja dva ugibomer sata postavljena na bazama dužine l0=200 mm jedne betonskeprizme dimenzija 202060 cm data su u priloženoj tablici Kolika je u datom slučaju ukupnapromena dužine prizme usled skupljanja betona
Starost betona - t (dana) 3 4 7 14 28 90 180
Čitanja na instrumentima I1(mm) I2
03801410
03931421
04061432
04291457
04661492
05051533
05101536
Promena dužine prizme (A)(mm) (B)
(C)(D)
0000
0300 001201000036
0600002402000072
1200004804000144
2100008407000252
3100012410330372
3200012810660384
Rešenje
Prizma 202060 cmh=60cmDužina merne baze je l0=200mms(t) ndash čitanja na instrumentima kojima se meri skupljanje nakon t dana od spravljanja uzorka skupljanje počinjemo da merimo od trećeg dana (to je početno merenje)
06006020
201100130
20)4()4(
)(20
)3()(200
)3()()(1000
000
000
000
0
mmml
stsstsll
srsk
sk
==
+
=∆
=
minus=
minus=
∆=
ε
ε
Kada se traži ukupna promena visine prizme εsk se množi sa h
)7(036060060
====∆
sk
sk mmhhε
εOdgovor je D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
203) Na uzorcima izrađenim od jedne vrste betona ispitivano je skupljanje i tečenje pri čemu su uzorci zaispitivanje tečenja opterećeni naponom od 136 MPa pri starosti od 14 dana kojoj odgovara skupljanjeod 045 mmm i modul elastičnosti betona od 34 GPa Sa registrovanjem ukupnih deformacijaopterećenih uzoraka početo je neposredno posle nanošenja opterećenja Ako je nakon određenogvremena izmereno ukupno prosečno skupljanje betona od 073 mmm i ukupna prosečna deformacijaopterećenih uzoraka po nanošenju opterećenja od 132 mmm trenutna (elastična) dilatacija - εe tečenje - εt i koeficijent tečenja betona ϕt iznose
(A) εe=040 mmm εt=059 mmm ϕt=118(B) εe=040 mmm εt=104 mmm ϕt=260(C) εe=040 mmm εt=014 mmm ϕt=035(D) εe=040 mmm εt=087 mmm ϕtasymp218
tk=14 danaσk=136 MPaεsk(14)=045 mmmE=34 GPaεsk(t)=073 mmmεuk
(t)=132 mmm
60240
041
041)(
)450730(321))14()(()()()()(
4034
613)( 000
===
=
minusminus=minusminus=∆minus=
====
el
tectec
tec
skskukskuktec
kelel
mmmt
tttttEkt
εε
ϕ
ε
εεεεεε
σεε
NapomenaSa merenjem deformacija možemo početi od trenutka spravljanja uzorka (t=0 dana)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
126) Ispitivanjem metodom ultrazvuka vršenom na armiranobetonskom zidu u ciljuodređivanja dubine prsline (c) prema priloženoj skici predajnik je bio postavljen u položaj (1) a prijemnik najpre u položaj (2) a zatim u položaj (3) Za vrednosti rastojanjapredajnika i prijemnika (a) i (b) odnosno za vrednosti očitavanja na aparaturi (t1-2) i (t1-3) date u okviru skice dubina prsline (c) iznosi
(A) c = 9 cm(B) c = 15 cm sl 63(C) c = 21 cm sl za a = 20 cm(D) c = 24 cm
Određivanje dubine prslineRešenje
cmmc
atvc
tvca
tvca
tvssm
tb
tsv
cmbcma
stst
b
b
b
b
b
15150022500404250
204
)10125()104(4
4
2
400010751030
3020
12575
22623
22
312
231
222
3122
3131
6
2
2121
21
31
21
===minus=
rArrminus=minus=
rArr=+
rArr=+
=
====
==
==
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
128) U cilju određivanja debljine zidova (d1) i (d2) jednog šupljeg betonskog stuba (prema skici) primenom metode ultrazvuka najpre je na betonskim uzorcima uzetim pri betoniranjustuba određena brzina ultrazvuka v = 4000 ms a zatim prozvučavanje po sredini poprečnogpreseka duž obe ose preseka Ako su dobijena očitavanja t1-1 i t3-3 odnosno dimenziješupljine stuba predstavljene vrednostima datim u okviru skice debljine zidova stuba (d1) i (d2) iznose
(A) d1 = 12 cm d2 = 1500 cm(B) d1 = 9 cm d2 = 1125 cm sl 72(C) d1 = 6 cm d2 = 750 cm sl za a = 60 cm(D) d1 = 18 cm d2 = 2250 cm
cmmd
dbavtd
v
abdt
smv
cmbcma
stst
b
b
b
1818036021
480)60400010300(21)(
21
)2
(2
4000
4860
5307300
1
2261
22111
221
11
33
11
===
rArrminusminus=rArrminusminus=
rArr++
=
=
==
==
minusminus
minus
minus
minus
micromicro
Za put 3-3rsquo postupak je potpuno isti
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat zida i efekat rešetke
Efekat zidaBetonski elementi se izrađuju tako što se svež beton sipa u oplate (koje su od drveta metala ili drugih materijala koji služe kao kalupi za dobijanje željenih geometrijskih oblika) Naš je cilj da ostvarimo što je moguće bolju upakovanost zrna agregata da bismo dobili beton boljih mehaničkih karakteristika To je međutim nemoguće u zonama kontakta između oplate i svežeg betona jer ovde zrna agregata prilikom kompaktiranja (ugrađivanja) ne mogu slobodno da se kreću u svim pravcimaveć samo paralelno sa oplatom Uz oplatu se slažu većinom najkrupnija zrna agregata tj dolazi do segregacije betona što nepovoljno utiče na mehaničke karakteristike očvrslog betona To je tzv efekat zida koji zavisi kako od Dmax tako i od geometrijskih karakteristika oplate - odnosno betonskog elementa
RDEz
max=
Dmax - maksimalno zrno agregataR - srednji radijus oplate
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
aropl
aropl
SSVV
SVR
+minus
==
V - zapremina koja se ispunjava betonomS - ukupna površina zidova i armature koja je u kontaktu sa betonomOptimalni efekti
900180
asymplele
z
z
EE
09 se usvaja ako se ne traži minimalno ili maksimalno zrno
aaDaaaR 180
590
55max2
3
==rArr==
Kalup oblika prizme
ahahaD
ahahaR
3290
32 2
2
max2
2
+=rArr
+=
Kalup oblika kocke
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Efekat rešetke
Kod armiranobetonskih konstrukcija je bitno poznavanje veličine maksimalnog zrna agregata da bi se obezbedilo da svež beton tokom ugrađivanja može da prođe kroz rešetku (mrežu armature) i da armaturu u potpunosti obavije Ovo se naziva efekat rešetke
ρmaxDEr =
Dmax - maksimalno zrno agregataρ - srednji radijus rešetke
2
)(2
eb
baba
=rArr+infinrarr
+=
ρ
ρ
a b - čista rastojanja (horizontalno i vertikalno) između šipki armature koje formiraju jedno okce (vidi sliku)
Optimalni efekti
Er le14 za rečni agregatEr le12 za drobljeni agregat
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
30)clubs Paralelnim ispitivanjima 4 uzorka betona bez razaranja-metodom sklerometra a zatim i sa razaranjem-opterećenjem uzoraka do loma dobijeni su parovi vrednosti indeksa sklerometra Ii i čvrstoće pri pritisku fpi prikazani u okviru priložene tablice Primenom metode najmanjih kvadrata na ova 4 para vrednosti
(Ii fpi) pri čemu su vrednosti Ii umesto u (mm) izražavane u (cm) a fpi u (MPa) dobijena je odgovarajuća linearna funkcija aproksimacije data pod (A) (B) (C) ili (D)
i 1 2 3 4
Ii (mm) 287 314 335 368
fpi (MPa) 221 245 278 316
(A) fp(I)=1201sdotI - 1265 (B) fp(I)=1265sdot I + 1201(C) fp(I)=1265sdot I - 1201 (D) fp(I)=1201sdot I + 1265
Rešenje
Tražena zavisnost zapisuje se u linearnom obliku fp(I)=a1I + a2
Ovde je broj parova vrednosti n = 4Nepoznati parametri se određuju iz sledećeg sistema jednačina
sum sum
sum sum sum
= =
= = =
=sdot+sdot
sdot=sdot+sdot
4
1
4
121
4
1
4
1
4
12
21 )(
i ipii
i ipi
iiii
fnaIa
fIIaIa
U konkretnom slučaju je
4
106
775349)(
0413
861442
4
1
4
1
4
1
4
1
2
=
=
=sdot
=
=
sum
sum
sum
sum
=
=
=
=
n
f
fI
I
I
ipi
ipii
ii
ii
Sistem od dve jednačine sa dve nepoznate koji treba rešiti je
106404137753490413861442
21
21
=sdot+sdot
=sdot+sdot
aaaa
65120112
2
1
minus==
aa
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
74 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA
741 Ispitivanja čelika zatezanjem
Kontrakcija poprečnog preseka se definiše na sledeći način
A
A - A = u ()1000
0ψ
pri čemu je A0 površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete pre ispitivanja a Au površina poprečnog preseka uzorka na mestu prekida čelične epruvete po završetku ispitivanja(nakon loma)
24) Nakon prekida čelične proporcionalne kratke epruvete pravougaonog poprečnog preseka veličinastranica od 121 i 100 mm izmerene dimenzije na mestu prekida iznosile su 968mm i 750 mm a rastojanje krajnjih mernih tačaka 7458 mm Kolika je kontrakcija poprečnog preseka - ψ i procentualnoizduženje - δ ispitivanog čelika ako je do prekida došlo u srednjoj trećini merne dužine epruvete
(A) ψ = 40 δ = 20 (B) ψ = 40 δ asymp 167 (C) ψ asymp 667 δ = 20 (D) ψ = 20 δ = 40
Rešenje
672507689012100101012
507689
00101012
2
2000
0
0
mmabAmmbaA
mmbmma
mmbmma
===
===
====
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
gde su a0 i b0 dimenzije poprečnog preseka na mestu prekida pre ispitivanja a a i b su dimenzijepoprečnog preseka na mestu prekida nakon ispitivanja (nakon loma)Kako je reč o proporcionalno kratkoj čeličnoj epruveti njena dužina iznosi
00
00 655455 AAdl ===π
pri čemu je d0 prečnik epruvete ili ako dužinu izrazimo u funkciji površine poprečnog preseka dobijamo
dl 00 5=
Zamenom datih vrednosti dobijamo
58741562116551216550
mmlmml
u ====
Procentualno izduženje epruvete se definiše na sledeći način
()1000
0
lllu minus
=δ
pa zamenom dobijamo
40()10040()100121
672121()100
20()10020()10015624312()100
156215625874
0
0==
minus=
minus=
===minus
=
AAA u
ψ
δ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
mmlllll
lluu
u 2202001111)1( 000
0===rArr+=rArr
minus= δδ
31) Za glatki i rebrasti betonski čelik GA 240360 i RA 400500 zahteva se minimalno procentualno izduženje - δ od 18 i 10 respektivno Ako se ispitivanje na zatezanje oba čelika vrši na epruvetama merne dužine l0=200 mm i ako su dužine posle prekida respektivno luGA i luRA minimalne vrednosti ovih dužina iznose
(A) luGA=218 mm luRA=210 mm (B) luGA=236 mm luRA=220 mm(C) luGA=210 mm luRA=218 mm (D) luGA=220 mm luRA=236 mm
mml
RA
GA
RA
GA
200100
500400180
360240
0 ==
=
δ
δ
Rešenje
mmllll
ll
mmllll
ll
RAuRAuRAu
RA
GAuGAuGAu
GA
22020011)1(
236200181)1(
00
0
00
0
==rArr+=rArrminus
=
==rArr+=rArrminus
=
δδ
δδ
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
49) U toku merenja konvencionalne granice razvlačenja σ02 jednog čelika određena je i ukupna dilatacija ε(σ02) koja odgovara ovoj granici Ako je σ02=1755 MPa a ε(σ02)=11permil modul elastičnosti - E ispitivanog čelika i elastična dilatacija - εe(σ02) koja odgovara granici σ02 iznose
(A) E=195 GPa εe=9 permil (B) E=210 GPa εe= 8 permil(C) E=200 GPa εe=8 permil (D) E=220 GPa εe=12 permil
Rešenje
( ) ( )202020
20
00020
)(1755
011011)(
σεσεσεσ
σε
pluke
uk
MPaminus=
===
Po definiciji je
20)( 20 =σεpl
pa je
00909211)( 00020 ==minus=σεe
a modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
GPaEe
1950090
175520===
εσ
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
58) Prilikom ispitivanja modula elastičnosti jedne vrste čelika primenjena je epruveta čiji poprečni presek ima površinu F0 = 1 cm2 merna baza instrumenta je l0 = 20 mm a podeok instrumenta 001 mm Pri naizmeničnoj promeni sile između vrednosti 85 kN i 106 kN razlika očitavanja na instrumentu iznosi 10 podeoka Modul elastičnosti predmetnog čelika iznosi
(A) 195 GPa (B) 190 Gpa (C) 210 GPa (D) 195 GPa
Rešenje
GPaMPaMPaAllP
ll
AP
AP
E
mmpodeokalKNP
KNPmmpodeok
mmlcmA
eee195195000)(10
11020)58106(
1010106
580101
201
0
0
0
0
1
0
2
12
12
2
1
0
20
==minus
=∆∆
=∆
minus=
minusminus
=∆∆
=
==∆==
===
εεσσ
εσ
Odgovor D
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
72) Nakon dostizanja granice razvlačenja σs=390 MPa prilikom ispitivanja jednog čelika rasterećenjem i očitavanjem izduženja na instrumentu utvrđeno je da trajna (plastična) dilatacija koja odgovara ovoj granici iznosi 2 permil i da je modul elastičnosti čelika E=195 GPa Ukupna dilatacija - ε i elastična dilatacija εe koje odgovaraju granici razvlačenja - σs u ovom slučaju iznosi
(A) ε=4 permil εe=2 permil (B) ε=04 permil εe=02 permil (C) ε=40 permil εe=20 permil (D) ε=2 permil εe=1 permil
Rešenje
Obrati pažnju do rešenja se može doći i bez formalnog rešavanja već samo na osnovu uvida u ponuđene odgovore jer razlika između ukupne dilatacije i njenog elastičnog dela pri naponu koji je jednak naponu na granici razvlačenja po definiciji iznosi 2 permil a jedino ponuđeno rešenje koje to zadovoljava je rešenje pod A
Odgovor A
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
742 Tvrdoća i žilavost čelika
83) Na uzorku čelika koji nije površinski otvrdnjavan metodom Brinela dobijena je tvrdoća HB=1100MPa Odgovarajuća (srednja) zatezna čvrstoća čelika tada iznosi
(A) 450 MPa (B) 385 MPa (C) 350 MPa (D) 275 MPa
Rešenje
MPaHkfk
MPaH
Bz
B
3851100350350
1100
====
=
Napomena Uzeli smo k = 035 jer se tražila srednja zatezna čvrstoća
Odgovor B
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
87) Tvrdoća po Brinelu dobijena na uzorku glatkog betonskog čelika oznake GA 240360 iznosi 1000 MPa U kojim granicama se kreće zatezna čvrstoća ovog čelika
(A) 240-360 MPa (B) 340-360 MPa (C) 350-360 MPa (D) 340-350 MPa
Rešenje
[ ][ ] [ ]MPaffHkf
kMPaH
zzBz
B
36034010003601000340360340
1000
isinrArrisinrArr=isin
=
Odgovor B
ARMATURA
VRSTE ČELIKA ZA ARMIRANJE
Za armiranje AB konstrukcija koriste se glatki čelik (GA) rebrasti čelik (RA) hladno vučene glatke (MAG) ili orebrene žice (MAR) međusobno zavarene u obliku mreža (mrežasta armatura) i Bi -armatura Ovi čelici se međusobno razlikuju po fizičko - mehaničkim osobinama načinu izrade i načinu površinske obrade
Glatka armatura (GA)
Izrađuje se od mekog vruće valjanog betonskog čelika a isporučuje se u koturovima (kružni profili prečnika 56810 i 12 mm) odnosno šipkama dužine do 12 m za kružne profile prečnika 1416182022252832 i 36 mm
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Kvalitet čelika je 240360 pri čemu prvi broj predstavlja karakterističnu granicu razvlačenja izraženu u MPa a drugi broj karakterističnu čvrstoću pri zatezanju fzk Površina ovih profila je glatka odakle i potiče naziv a zbog velike duktilnosti (velike vrednosti procentualnog izduženja) i male čvrstoće često se za ovu armaturu koristi i naziv ldquomeka armaturardquo
Rebrasta armatura (RA)
Izrađuje se od visokovrednog prirodno tvrdog orebrenog čelika 400500 - 2 sa poprečnim rebrima promenljivog poprečnog preseka u obliku srpa a koriste se šipke prečnika 6 8 10 12 14 16 19 22 25 28 32 36 i 40 mm Rebrasta armatura sa oznakom 400500 - 1 koja se izrađuje od čelika sa nešto većim sadržajem ugljenika ne sme se koristiti za armiranje dinamički opterećenih konstrukcija a zbog malog izbora profila (prečnika od 6 do 14 mm) kod nas se retko koristi
Zavarene armaturne mrežeIzrađuju se od hladno vučene žice od glatkog (MAG) i orebrenog (MAR) čelika kvaliteta 500560 Mreže sa istim prečnicima šipki u oba pravca imaju kvadratna okca i označavaju se kao Q mreže Mreže sa glavnom armaturom u jednom pravcu i podeonom u drugom označavaju se kao R mreže
Bi ndash armatura
je specijalno oblikovana armatura od hladno vučene žice prečnika od 31 mm do 113 mm kvaliteta 600800 Prečke su od mekog čelika kvaliteta 240360 Kod nas se praktično i ne koristi
Za armiranje linijskih elemenata konstrukcija koriste se isključivo glatka i rebrasta armatura dok se za armiranje površinskih elemenata (ploče zidovi) pored ovih sve češće koriste i zavarene armaturne mreže
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
DRVO
TEORIJSKI PODSETNIK
Specifična masa (γs) praktično ne zavisi od vrste drveta i iznosi oko 1560 kgm3 dok zapreminska masa (γ) bitno zavisi od vrste drveta (manja je od 1000 kgm3) Zavisnost zapreminske mase od vlažnosti drveta H može se izraziti sledećom formulom
))15)(1(0101(15 HkH minusminus+= γγ
pri čemu je H = 15 standardna vlažnost drvetaγ15 je vrednost zapreminske mase koja odgovara standardnoj vlažnostiγH je vrednost zapreminske mase koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Koeficijent k ima vrednosti od 05 do 06 s tim što se najčešće koristi vrednost 055
Zapreminska masa drveta raste sa porastom vlažnosti drveta
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zavisnost čvrstoće drveta od vlažnosti pri različitim vidovima opterećenja
Generalno čvrstoća drveta opada sa porastom vlažnosti do vrednosti H = 30 a za veće vrednosti vlažnosti je konstantna (i jednaka čvrstoći pri vlažnosti od 30) Ta promena se najčešće opisuje formulom
))15(1(15 minus+= Hcff H
pri čemu suf15 - vrednost čvrstoće koja odgovara standardnoj vlažnostifH - vrednost čvrstoće koja odgovara nekoj vlažnosti H (0 le H le 30)Vrednosti koeficijenta c zavise od vrste opterećenja i iznosec = 004 za aksijalni pritisak odnosno zatezanjec = 002 za zatezanje savijanjemc = 003 za cisto smicanje
82 FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA DRVETA
Rešenje
9) Ako skupljanje odnosno bubrenje drveta u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu iznosi εl=02 εr=30 i εt=60 respektivno promena zapremine drveta - εv izračunava se nasledeći način
εv = 102+13+16 = 55 (B) εv = 102sdot13sdot16 asymp 0278 (C) εv = 02+3+6=92 (D) εv = 02sdot3sdot6=36
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
060320
===
t
r
l
εεε
Kubna dilatacija (relativna promena zapremine) se izračunava kao zbir dilatacija u podužnom radijalnom i tangencijalnom pravcu
29060320 =++=++== trlV e εεεεOdgovor C
Moment inercije kvadratnog poprečnog preseka u odnosu na težišnu osu preseka (sopstveni moment inercije) računamo po formuli
31) Drvena gredica dimenzija 5x5x80 cm opterećena je na savijanje silom Pe=8 kN u sredini raspona l=60 cm Ako je modul elastičnosti drveta EII=17280 MPa (=10sdot123 MPa) i ako se radi o savijanju u elastičnojoblasti ugib (f) u sredini raspona (l) iznosi
(A) 2 mm (B) 2 cm (C) 4 mm (D) 4 cm
Rešenje
MPaMPaEcmlKNPe
II3121017280
608
==
==
0835212625
125
124
44
cmaI ====
gde je a stranica kvadrata
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Ugib u sredini raspona izračunavamo po formuli
mmmIE
lPfwII
e 442352431997
17281008352101728048
6010848
386
333
====== minusminus
Odgovor C
35) Kolika je žilavost pri udaru (čvrstoća pri savijanju udarom) drveta - ρ ako rad utrošen na lomstandardne drvene gredice (mala epruveta) iznosi A = 40 Nm
(A) 5 Jcm2 (B) 1 Jcm2 (C) 10 Jcm2 (D) 40 Jcm2
Rešenje
JNmA 4040 ==Mala epruveta dimenzije uzorka su 20x20x300mm tj površina poprečnog preseka iznosi
20 4cmF =
Žilavost pri udaru (čvrstoću pri savijanju udarom) računamo po formuli
20
104
40cm
JFA
===ρ
Odgovor C
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Zadatak se rešava tako što se najpre izračunaju tražene veličine za standardnu vlažnost od 15 na osnovu sledećih formula
MPaff
mkg
MPaHcffmkgHk
H
H
08350414836
)1516(0401
9582699550
225823)1615)(5501(0101
4836))1522(0401(528))15(1(
225823))2215)(5501(0101(850))15)(1(0101(
1516
3
1516
15
315
==minus+
=
==minusminus+
=
rArr=minus+=minus+=
=minusminus+=minusminus+=
γγ
γγ
Još jedan primer Pri vlažnosti od 22 poznate su zapreminske mase γ=850 kgm3 i čvrstoća pri pritisku jedne vrste drveta fp=285 MPa Kolike su ove veličine u slučaju vlažnosti od 16
Rešenje
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje karakteristične vrednosti
RA 400500-2
560 550 558 550 554 550 560 556 552 551
551 568 558 551 560 565 545 559 557 545
553 562 548 569 559 565 555 551 557 553
Karakteristična vrednost čvrstoće
1 )( minussdotminus= nmkarm pf σσσ
gde je
n
n
iim
m
sum== 1
σσ
(iz tabele))( ==pf
Procenjena standardna devijacija
1
)(1
2
1 minus
minus=
sum=
minus n
n
iimm
n
σσσ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
U konkretnom slučaju je
7355530
30
1
==sum
=iim
m
σσ
6451)5( ==pf
2639629
)73555(30
1
2
1 =minus
=sum
=minus
iim
n
σσ
rArrgt=sdotminus=sdotminus= minus MPaMPapf nmkarm 50045452639664517555)( 1 σσσ
Zadovoljava uslove standarda kada je u pitanju čvrstoća pri zatezanju
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Određivanje dijagrama σ-ε čelika u bilinearnom obliku
Ako se dijagram σ-ε jedne vrste čelika u svom pravolinijskom delu može definisati izrazom
a u krivolinijskom delu izrazom
(za napone u MPa ε izražavati u permil) i ako dilatacija pri lomu ima vrednost od 48permil tada modul elastičnosti E napon σp i dilatacija εp u tački preseka pravolinijskog i krivolinijskog dela dijagrama konvencionalna granica razvlačenja σ02 i čvrstoća pri zatezanju čelika fz= σm imaju vrednosti date pod (A) (B) (C) ili pod (D)
Napone treba uvek predstavljati u MPa a dilatacije u permil
Najpre skiciramo dijagram σ-ε i označimo sve nepoznate parametre
142595181850)( 2 +sdot+sdotminus= εεεσ
εεσ sdot= 197)(
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Proračun
Sa dijagrama se vidi da je modul elastičnosti ovog čelika jednak koeficijentu pravca pravolinijskog dela dijagrama
GPaE 197=
Ordinata σp presečne tačke dve date linije (prave i parabole) predstavlja granicu proporcionalnosti
εσ sdot= 197
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850197 2 +sdot+sdotminus=sdot ppp εεε
01425051781850 2 =minussdot+sdot pp εε
0permil9379718502
)1425(185040517805178 2
gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=pε (dilatacija mora biti pozitivna)
MPap 761563142593797951893797185093797197 2 =+sdot+sdotminus=sdot=σ
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Konvencionalna granica razvlačenja σ02 dobija se u preseku prave koja prolazi kroz tačku ε=2permil (a paralelna je zadatoj pravoj) i već zadate parabole
)2(197 minussdot= εσ
142595181850 2 +sdot+sdotminus= εεσ
(1)
(2)
Rešavamo gornji sistem
142595181850394197 202
2020 +sdot+sdotminus=minussdot εεε
01819051781850 202
20 =minussdot+sdot εε
0permil111018502
)1819(185040517805178 2
20 gt=sdot
minussdotsdotminus+minus=ε
MPa68159714251110951811101850)21110(197 220 =+sdot+sdotminus=minussdot=σ
(dilatacija mora biti pozitivna)
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
Čvrstoću zadatog čelika određujemo na osnovu uslova da je to najveća vrednost napona na dijagramu odnosno ekstremum
0)( =mεσ
09518)1850(2 =+sdotminussdot mε
permil2251=mε
MPammm 27191014252251951822511850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus= εεσ
permil48permil2251 =gt= lm εε
Ali nismo uzeli u obzir da je
Odavde vidimo da je do loma došlo na uzlaznoj grani parabole pre dostizanja ekstremne vrednosti pa je čvrstoća ujedno i vrednost napona pri lomu
MPalllm 3619081425489518481850142595181850 22 =+sdot+sdotminus=+sdot+sdotminus== εεσσ
Ovo je očigledno i sa dijagrama
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom
PDF created with pdfFactory Pro trial version wwwpdffactorycom