Click here to load reader

Seminarski Rad Iz Građevinskh Materijala-FIZIČKO-MEHANIČKE OSOBINE MATERIJALA

  • View
    49

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Građevinski materijali

Text of Seminarski Rad Iz Građevinskh Materijala-FIZIČKO-MEHANIČKE OSOBINE MATERIJALA

Rudarsko-Geoloko-Graevinski fakultet TUZLAGraevinski materijali IBr.indexa:III-1051/13kolska godina:2013/14

FIZIKO-MEHANIKE OSOBINE GRAEVINSKIH MATERIJALA

Student:Ahmetovi Omer Profesor: dr.sc.Ali Nedad vanr.prof.

1.1.Deformaciona svojstvaPrva podjela fiziko-mehanikih svojstava su tzv. Deformaciona svojstva.Sam naziv deformacija predstavlja promjenu oblika nekog materijala,uzrokovanog djelovanjem nekog napona.Deformaciona svojstva materijala ispituju se na aksijalno optereenim uzrocima izloenim silama zatezanja ili pritiska.To se radi na nain da se odgovarajui uzorci stavljaju u ureaje za ispitivanje(hidraulike prese),te se na bazi napona koje nanosimo i izmejrenih dilatacija crtaju odgovarajui - dijagrami.

(Na slici su prikazane dispozicije ispitivanja uzoraka putem aksijalnog zatezanja i pritiska)

(Ispitivanje vrstoe betona na pritisak)Napon iz - dijagrama dobija se po formuli: =P/A0P-sila ; A0=poetna povrinaDilatacija iz iz - dijagrama dobija se po formuli: =l/l0l-promjena duine l0 izazvana optereenjem ; l0-poetna duinaOvakva ispitivanja najee se vre do loma uzorka.Duina l0 nikada ne predstavlja cjelokupnu duinu ve samo jedan njen mali dio tzv. BAZU MJERENJA.Vrlo bitno je spomenuti injenicu da na kontaktu uzorka i nalene ploe aparata dolazi do stvaranja znaajnih sila koje zajedno sa silom P stvaraju jedno sloeno naponsko stanje.Isto tako usvajanje mijerne baze koja je kraa od uzorka je uslovljeno karakteristikama i mogunostima instrumenta jer neki od njih bez obzira na duinu samog uzorka registruju promjenu one duine koja predstavlja njihovu sopstvenu mijernu duinu.Instrumenti za mjerenje deformacija su:mijerne trake,tenzometri,deformetri.

(Tenzometarska mjerna traka)

- dijagrami koji su dobijeni po opisanom procesu definiu se kao USLOVNI.Osnovni razlog je to to se prilikom izraunavanja napona uvijek uzima u obzir poetna povrina presjeka A0.Meutim realno to nije tako jer dolazi do promjene poprenog presjeka uzorka prilikom nanoenje sile.

(Tipini oblici uslovnih - dijagrama)Na bazi ovih dijagrama definiu se jako bitne osobine materijala: Modul elastinosti Modul deformacije Sekantni modul elastinosti Dinamiki modul elastinosti

A takoe se dobijaju i dvije jako bitne konstante: Zapreminski modul elastinosti Modul smicanja (klizanja)

MODUL ELASTINOSTIModul elastinosti predstavlja tanges ugla koji tangenta na proizvoljnom mjestu krive - zaklapa sa apcisnom osom.Odnosno: Ova karakteristika materijala mijenja se od take do take krive,tj. Zavisi od napona.U praksi se najee upotrebljava modul elastinosti koji odgovara pravolinijkom dijelu - dijagrama te imamo E=tg0

MODUL DEFORMACIJEKao i modul elastinosti i ova veliina je u optem sluaju funkcija napona koja je evidentna iznad granice v.SEKANTNI MODUL ELASTINOSTIUkoliko na gornjoj slici primjetimo izvjesnu taku C za koju je >v onda se taj modul deformacije naziva sekantni modul elastinosti i rauna se: Esek=tg=/Pri dovoljno niskim vrijednostima napona,pri vrijednostima ispod granice v,veliine E,Etg,Esek biti e priblino ili gotovo jednake.

1.2. Stvarni radni dijagram materijalaSvi do sada spomenuti dijagrami bili su uslovni iz razloga to smo zanemarivali promjenu poprenog presjeka uzorka.U stvarnosti se ova povrina nanoenjem optereenja mijenja.To je naroito izraeno kod vrlo ilavih materijala koji se ispituju na zatezanje.Kod njih se kao i kod ostalih materijala,na poetku javlja ravnomjerno deformisanje kako u podunom tako i u poprenom pravcu,meutim ova ravnomjernost se pri odreenom nivou naprezanja naruava te dolazi do ojave kontrakcija presjeka.Kontrakcija se javlja oko sredine uzorka i njena pojava je nagovjetaj skorog loma.Nakon pojave kontrakcije poinje naglo poveavanje podunih deformacija.Premda se mi u graevinarstvu koristimo raznim vrstama materijala ne bi smjeli zanemariti stvarni radni dijagram materijala.Meutim posebno je zanimljiv - dijagram za elik,prikazan na slici.Potrebno je spomenuti dvije stvari:-Elastina deformacija je ona kod koje nakon rastereenja tijelo se vraa u prvobitni poloaj.-Plastina deformacija je ona kod koje nakon rastereenja tijelo ostaje deformisano.-Sposobnost materijala da se plastino deformira, prije nego to doe do loma, zove seduktilnost.

1-DUKTILNI ELIK2-VISOKO VRIJEDNI ELIKfe-elastinost fu-granina vrstoa fy-granica razvlaenja-procentualno izduenjeEt-tangentni modul-deformacija-napon1.3.vrstoe pod statikm optereenjimaOva oblast ovog kursa zasigurno je najvanija za nas graevince.U njoj emo se upoznati sa osnovnim naponskim stanjima.No prije toga potrebno je definisati samu vrstou.vrstoa je sposobnost materijala da se suprotstavi dejstvu unutranjih napona koji se javljaju pod djelovanjem razliitih vanjskih uticaja,kao i dugih promjena (skupljanje,promjena temperature i slino).Ispitivanja koja se najee vre jesu ispitivanje na pritisak i zatezanje,meutim spomenut emo jo i ispitivanja na savijanje,smicanje i torziju.Kod ispitivanja vrstoe materijala primjenjujemo statika i dinamika optereenja.Pod djelovanjem statikog optereenja podrazumijevamo djelovanje optereenja koje se u toku vremena ne mijenja nikako ili se mijenja u vrlo malim odnosno neznatnim koliinama,dok pod dinamikim optereenjem podrazumijevamo ona koja se u toku vremena poveavaju ili smanjuju, a tu spadaju i optereenja koja se deavaju jednokratno ali sa velikim brzinama (udari)U ovisnosti o trajanju opterenja imamo: Izuzetno kratkotrajna optereenja Optereenja normalnog trajanja Dugotrajna optereenjaSamo izuzetno kratkotrajna optereenja smatraju se dinamikim a ostala dva spadaju u statika optereenja.Takoe u statika optereenja moemo svrstati ona koja su promjenjiva u toku vremena ali pod uslovom da te promjene ne prate dinamiki efekti tj.da se promjena odvija jako sporo.

U ispitivanju vrstoa podrazumijevat e se da sva optereenja imaju normalno trajanje.

VRSTOA NA ZATEZANJEPri ispitivanju vrstoe uzorka na zatezanje dobijamo najbolji opis materijala koji se nalazi pod optereenjem.Sa tako dobijenim podacima vrimo razne proraune i dimenzioniranje a takoer u mogunosti smo izvriti kontrolu raznih tehnolokih procesa.Laboratorijsko ispitivanje materijala na zatezanje vri se posebnim ureajima KIDALICAMA

ema univerzalne kidalicePrilikom ispitivanja iz materijala se isjecaju uzorci koji se obrade u obliku epruveta duine 5 ili 10 poprenih presjeka krune epruvete.

Kod ispitivanja zavrtnjeva i slinih elemenata uzima se vie uzoraka iz jedne serije proizvodnje i kidalica se podesi sa posebnim eljustima.

VRSTOA NA PRITISAKvrstoa na pritisak je otpor koji stijena prua kada je izloena statikoj sili pritiska, sa kontinualnim prirastom, u momentu loma. Ispituje se u laboratoriji na uzorcima stijena oblika kocke, cilindra ili prizme. Opit se izvodi pomou hidraulike prese koja moe da proizvede pritisak od 100 i vie tona, tako to se uzorak optereti jednoaksijalnim optereenjem do momenta loma. Odnos optereenja u momentu loma i povrine poprenog presjeka uzorka predstavlja statiku vrstou na pritisak. p=F/A (MPa)gdje su: p jednoaksijalna vrstoa na pritisak (MPa) F oprereenje u momentu loma (MN) A povrina poprenog presjeka uzorka (m2) Ispitivanje se vri najmanje na tri uzorka. Uticaj vlanosti na vrstou stijena je jako znaajan kod higroskopnih stijena. Sa poveanjem vlanosti smanjuje se vrstoa na pritisak. vrstoa na pritisak krenjaka varira od 20 do 295 Mpa. Najmanju vrstou imaju organogeni krenjaci, a najveu silifikovani.

HIDRAULIKA PRESA ZA BETON ISPITIVANJE VRSTOE BETONA NA PRITISAKVRSTOA NA SAVIJANJESavijanje nastaje uslijed djelovanja momenata savijanja u poprenim presjecima Momenti savijanja javljaju se usljed djelovanja vanjskih sila koje su rasporeene okomito na os tapa.U graevinarstvu,odnosno vezano za graevinske materijale,vrstoa na savijanje uvodi se u oblasti Mehanike-Statika gdje se detaljno ispituju savijanja materijala uopteno,meutim u ostalim naukama,daljnjim proraunima uzimajui u obzir vrstu materijala kog ispitujemo,dolazimo do podataka tzv. Granine vrstoe na savijanje,koja se dobija eksperimentalno i u svim vidovima usvaja takva.Granine vrstoe na savijanje dobijaju se klasinim ispitivanjima poveavanjem optereenja i oitavanjem vrijednosti za dati materijal.

p=Mp/W---napon na savijanje u nekom presjeku p Gdje je: Mp-momenat u presjeku W-otporni momenatU zavisnosti od materijala imamo dozvoljeno naprezanje na savijanje i nae naprezanje u datom presjeku mora biti manje od dozvoljenog.

VRSTOA NA SMICANJEvrstoa na smicanje se odreuje laboratorijski, ali i terenski.Ispitivanje vrstoe na smicanje u laboratoriji se najee vri na prizmatinim, a rjee i cilindrinim uzorcima. U specijalnom aparatu istovremeno se nanose horizontalna sila smicanja (Fs) i normalna sila (Fn) na ravan smicanja. Pri konstantnom prirataju smiuih deformacija poveava se smiua sila sve do loma, dok se normalna sila odrava konstantnom. vrstoa na smicanje se prikazuje sledeim izrazom: = c + tg gdje su: smiui (tangencijalni) napon stijene (MPa) normalni napon kojem je stijena izloena (MPa) c kohezija (MPa) ugao unutranjeg trenja ()

TORZIONA VRSTOAUvijanje je naprezanje pri kome se u svakom poprenom preseku tapa javlja samo moment koji obre oko ose tapa moment uvijanja ili moment torzije Mt.Ako u preseku deluje samo moment torzije naprezanje je isto uvijanje torzija. Uzronici naprezanja su spoljanji obrtni momenti koji deluju na tap u ravnima upravnim na njegovu osu.Ispitivanja se najee vre na uzorcima krunog poprenog presjeka.Pri ovakvim ispitivanjima pretpostavlja se da: pri deformaciji tapa popreni presjeci ostaju ravni i okomiti na os tapa popreni presjeci rotiraju se oko osi tapa kao kruti diskovi razmak izmeu poprenih presjeka se ne mijenja

A zatim emo ponovo imati uvjete da naponi ne smiju biti vei od dozvoljnih napona koje eksperimentalno sraunavamo.Na osnovu tih podataka vre se daljnja dimenzioniranja.

ILAVOSTilavostje sposobnostmaterijalada plastinom deformacijom razgradinaprezanjai na taj nain povisi otpornost materijala nakrhki lom. Mjera za ilavost materijala je udarni rad loma.Ispitivanje udarne ilavosti izvodi se na arpijevom klatnu. Odreuje se sposobnost materijala da apsorbuje izvjesnu koliinu energije prije nego doe do loma.Ispituje se jednim udarcem,brzine obino 5 do 5,5m/s. Epruveta se postavlja centrino na oslonac s razmakom od 40 mm Klatno slobodno pada Rezultat mjerenja gleda se razlika izmeu poetne potencijalne energije koju posjeduje klatno i krajnje energije to se vei dio energije potroi na lom materijal je ilaviji