Учебники 80255
.pdf165. Определить, сколько потребуется поездок автосамосвалу с грузоподъемностью Q = 5 т для перевозки 450 м двутавровых балок №12 и 500 м бесшовных горячекатаных труб с наружным диаметром 42 мм и толщиной стенки 3 мм.
Методические указания к решению задач по разделу 12
151. Стандартный шарик при определении твердости по Бринеллю имеет диаметр 0,3∙10-2 м.
Твердость по Бринеллю рассчитывается по формуле
НВ = |
2Р |
|
|
10−6 , МПа, |
||
|
|
|
|
|||
πD(D − D2 |
− d 2 |
) |
||||
|
|
где d – диаметр лунки от шарика, м.
Диаметр лунки определяют согласно чертежу (рис. 2).
О
В |
А |
h |
|
||
|
|
С
d
Рис. 2. Схема определения твердости по Бринеллю
ОА = D/2;
ОВ = ОС – ВС = D/2 – h;
АВ = ОА2 −ОВ2 ;
отсюда d = 2АВ, см.
152. Твердость по Виккерсу определяют, пользуясь формулой
НV =1,8544(dР2 ) 10−6 , МПа,
где Р – нагрузка на алмазную пирамиду, Н;
d – среднеарифметическое значение двух диагоналей отпечатка, м.
81
153. Чугуном называют железоуглеродистый сплав, содержащий углерода С более 2 %. Сталь содержит углерода менее 2 %.
При доменном процессе выплавки чугуна последовательно происходят следующие химические реакции:
С (кокс) + О2 → СО2 + Q;
СО2 + С → 2СО – Q;
3Fe2O3 (железная руда) + CO → 3FeO + CO2; FeO + CO → Fe + CO2;
3Fe + 2CO → Fe3C (чугун) + CO2.
Различают три разновидности чугуна:
-передельный (белый);
-литьевой (серый);
-специальный (ферросплав).
154.Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и примесей. Существует следующие способы получения стали:
-конверторный (кислый – бессемеровский и основный - томасовский);
-мартеновский (скрап-процесс, рудный процесс и скрап-рудный про-
цесс);
-электроплавильный.
Сущность каждого из указанных способов получения стали изложить, используя [6].
155.В ответе использовать данные, приведенные в прил. 22.
156.Основными способами термической обработки стали являются: - закалка; - отпуск;
- отжиг (отжиг на равновесное состояние, отжиг на мелкое зерно); - нормализация.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
157.К химико-термическим способам обработки относят:
-цементацию;
-азотирование;
-цианирование;
-диффузионную цементацию.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
82
158. В ответе на вопрос использовать прил. 22.
Легированная сталь 12ХН3 содержит: 0,12 % углерода, менее 1 % хрома,
3% никеля.
159.При ответе пользоваться данными, изложенными в [6].
160.По прил. 22 выбираем величину предела прочности (σв) при растяжении для стали Ст3пс.
Значение твердости по Бринеллю находим, используя эмпирическую зависимость
НВ = 0,36 σв, МПа.
161. Марку стали можно определить, зная значения предела текучести (σs), предела прочности при растяжении (σв) и относительного удлинения ( l).
σs = PsS , МПа,
где S – площадь поперечного сечения образца, S = π 4d 2 , см2. σв = PSв , МПа.
∆l = l1 l−l0 100, %.
0
Зная величины σs, σв и l, по прил. 22 находим марку стали.
162. По прил. 22 находим значение предела текучести (σs) для низколегированной стали марки 30ХГС2.
Предварительное натяжение арматуры производят до напряжения, соответствующего 90 % от предела текучести.
В связи с этим усилие для стали не должно превышать величины
РТ =σs S 0,9, кгс,
где S – площадь поперечного сечения образца, S = π 4d 2 , см2.
163. Диаметр электрода рассчитывается по следующей формуле: d = S2 +1, мм.
83
Результаты записывают в виде таблицы.
Толщина металла, мм |
4 |
8 |
12 |
Диаметр электрода, мм |
|
|
|
164. Определяется масса наплавленного металла:
Qн = F l ρ, г, где F – площадь поперечного сечения шва, см2;
l – длина шва, см;
ρ – плотность металла, г/см3.
Зная размер электрода (его диаметр и длину), вычисляют массу электрода:
mэ = |
π d 2 |
lэ ρ, |
г. |
|
4 |
||||
|
|
|
Количество необходимых электродов с учетом потерь определяется по формуле
nэ = Qн 1,25, шт. mэ
165. По прил. 22 определяется масса 1 м двутавровых балок №12 (mдв) и масса 1 м бесшовных горячекатаных труб (mтр).
Рассчитывается масса 450 м двутавров:
mдв450 =150 mдв , кг.
Рассчитывается масса 500 м труб:
mтр500 = 200 mтр , кг.
Определяется количество поездок автосамосвала:
n = mдв450 + mтр500 .
Q
84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Включение в рабочие планы дисциплин «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» решение задач способствует повышению практических навыков, возникающих при повседневной деятельности инжене- ра-строителя-дорожника.
Тематика представленных в учебном пособии задач охватывает все разделы курса дисциплин, начиная с физических и механических свойств различных строительных материалов и изделий и заканчивая изучением конкретных материалов с присущими им специфическими свойствами.
Знания и умения, закрепленные при решении задач, окажут несравненную помощь будущим специалистам при проведении проектных, а также линейных работ в дорожно-строительной практике.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: лаб. практикум / О.А. Чернушкин, С.В. Черкасов, Ю.И. Калгин. Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т. – Воронеж, 2006. – 90 с.
2.Чернушкин, О.А. 10. Архитектурное материаловедение: лаб. практикум
/О.А. Чернушкин, А.А. Суслов, В.Я. Мищенко. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.
– Воронеж, 2003.– 224 с.
3.Грушко, И.М. Дорожно-строительные материалы: учеб. / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. – М.: Транспорт, 1991. – 357 с.
4.Попов, Л.Н. Строительные материалы и изделия в примерах и задачах: учеб. пособие / Л.Н. Попов, Е.Н. Ипполитов, И.Б. Зеленов и др. – М.: Изд-во ВЗПИ, 1992. – 192 с.
5.Скрамтаев, Б.Г. Примеры и задачи по строительным материалам: учеб. пособие / Б.Г Скрамтаев, В.Д. Буров, Л.И. Панфилова и др. – М.: Высшая шко-
ла. 1970. – 230 с.
6.Микульский, В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учеб. пособие / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. -
М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
7.Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: учеб. по-
собие / О.А. Чернушкин, А.М. Усачев. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т . – Воро-
неж, 2008. – 191 с.
85
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные физико-механические свойства строительных материалов
|
|
|
Порис- |
Предел |
|
Коэффи- |
|
|
Истинная |
Средняя |
прочно- |
Водопо- |
циент те- |
||
Материал |
плотность, |
плотность, |
тость |
сти при |
глощение, |
плопро- |
|
общая, |
|||||||
|
кг/м3 |
кг/м3 |
сжатии, |
% |
водности, |
||
|
|
|
% |
МПа |
|
Вт/(м·0С) |
|
Гранит |
2800…2900 |
2530…2700 |
0,2…1,5 |
80…285 |
0,1…1 |
3,49 |
|
Известняк плотный |
2400…2600 |
2100…2400 |
5…10 |
20…200 |
1,2…2 |
0,21…2,4 |
|
Туф вулканический |
2600…2800 |
950…2100 |
4…40 |
6…19 |
до 16 |
0,21…1,05 |
|
Пемза |
2000…2500 |
300…900 |
40…80 |
0,4…2 |
- |
- |
|
Базальт |
3300 |
2700…3200 |
0,6…19 |
100…500 |
1,0…4,9 |
3,49 |
|
Мрамор |
3000 |
2600…2850 |
0,4…3 |
50…300 |
0,1…0,7 |
2,91 |
|
Песчаник |
2700 |
2300…2800 |
2,0…3,0 |
30…300 |
0,2…0,25 |
2,2…2,4 |
|
Песок кварцевый |
2600…2700 |
2500…2600 |
0,1…0.2 |
200…300 |
- |
0,35…0,58 |
|
Сталь строительная |
7800…7850 |
7800…7850 |
0 |
390 |
- |
58 |
|
Чугун серый |
7800 |
6900…7400 |
0 |
380 |
- |
50 |
|
Стекло строительное |
2400…2700 |
2400…2700 |
0 |
700 |
- |
0,55…0,76 |
|
Оргстекло |
1100…1250 |
1100…1250 |
0 |
- |
- |
- |
|
Стеклопластик |
1800…2000 |
1800…2000 |
0 |
90…580 |
1,5…3 |
0,5 |
|
Пеностекло |
2400…2700 |
100…700 |
70…90 |
0,7…15 |
- |
0,04…0,14 |
|
Древесина сосны |
1500…1600 |
400…600 |
53…70 |
44…50 |
- |
0,17…0,34 |
|
Древесновлокнистая |
1500 |
250…950 |
36…84 |
- |
6…10 |
0,07…0,29 |
|
плита |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Фибролит |
- |
50…500 |
- |
- |
- |
0,08…0,23 |
|
Фанера |
1500…1600 |
600 |
30…40 |
- |
- |
0,12…0,18 |
|
Древесно-слоистый пла- |
- |
1250…1330 |
- |
120…125 |
15 |
- |
|
стик |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Бетон: |
|
|
|
|
|
|
|
тяжелый |
2500…2600 |
1800…2500 |
5…10 |
40…60 |
- |
1,28…1,86 |
|
легкий |
2500…2600 |
500…1800 |
10…60 |
2,5…40 |
- |
0,12…0,81 |
|
ячеистый |
2500…2600 |
300…1200 |
55…85 |
0,4…20 |
- |
0,08…0,58 |
|
Асфальтобетон |
2500 |
2000…2200 |
5…7 |
0,8…2,4 |
- |
1,05 |
|
Полимербетон |
- |
- |
|
60…120 |
- |
- |
|
Строительные растворы |
|
|
|
|
|
|
|
на кварцевом песке: |
2800 |
1500…1600 |
43…46 |
0,4…20 |
- |
0,47…0,81 |
|
известковые |
|||||||
цементные |
2700 |
1700…1800 |
33…37 |
0.4…20 |
- |
0,58…0,93 |
|
Раствор легкий |
2000 |
1000…1400 |
30…40 |
- |
- |
0,21…0,30 |
|
Кирпич керамиче- |
|
|
|
|
|
|
|
ский: |
|
|
|
|
|
|
|
обыкновенный |
2500…2700 |
1600…1800 |
18…25 |
7,5…40 |
8…10 |
0,80 |
|
пустотелый |
2500…2700 |
1300…1400 |
18…40 |
7,5…20 |
8…10 |
0,65 |
|
Кирпич силикатный |
2500…2600 |
1800…2000 |
12…30 |
10…35 |
16 |
0,75…0,85 |
|
Клинкерный кирпич |
2500…2700 |
1900 |
- |
40…100 |
2…6 |
- |
|
Линолеум |
- |
1400…1800 |
- |
- |
1…5 |
0,23…0,38 |
|
Асбестоцементные вол- |
- |
1600…1750 |
- |
60…100 |
- |
0,23…0,52 |
|
нистые листы (шифер) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Минераловатная |
2400…2700 |
25…350 |
80…90 |
0,5…1,0 |
- |
0,04…0,11 |
|
плита |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Пенопласт |
1050…1070 |
35…400 |
80…95 |
0,4…0,5 |
- |
0,03…0,06 |
86
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Атомные массы элементов, входящих в состав строительных материалов
Алюминий Al |
26,97 |
Медь Cu |
63.57 |
Водород Н |
1,00 |
Натрий Na |
23,00 |
Железо Fe |
55,84 |
Сера S |
32,06 |
Калий К |
39,10 |
Углерод C |
12,00 |
Кальций Ca |
40,07 |
Фосфор P |
31,02 |
Кислород О |
16,00 |
Фтор F |
19,00 |
Кремний Si |
28,06 |
Хлор Cl |
35,46 |
Магний Mg |
24,32 |
Цинк Zn |
65,38 |
Марганец Mn |
54,93 |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Формулы для определения коэффициента теплопроводности
Для определения коэффициента теплопроводности λ часто пользуются формулами В.П. Некрасова, Б.Н. Кауфмана, О.Б. Власова, связывающими теплопроводность с относительной плотностью материала:
λ=1,160,0196 +0, 22dm2 −0,16, Вт/(м∙0С),
λ= 0,11d1,1 1,68d +0,022, Вт/(м∙0С),
λ = 0, 2d +0,05d 2 , Вт/(м∙0С),
где dm – относительная плотность, равная отношению средней плотности мате-
риала к плотности воды (безразмерная величина).
Для расчета коэффициента теплопроводности можно также использовать следующую формулу: λ = λв+2, 44 10−4 ρm ,
где λв – теплопроводность воздуха, равная 0,023 Вт/(м·0С); ρm – средняя плотность материла, кг/м3.
87
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками
Зависимость между классом бетона по прочности и его средней прочностью в контролируемой партии бетона определяется по формуле
В=Rсж (1−t Cv),
где В – класс бетона по прочности, МПа; Rсж - средняя прочность бетона,
кгс/см2 (МПа); Cv – коэффициент вариации прочности бетона; t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона.
Таблица П.4.1 Соотношение между классами и марками тяжелого бетона
по прочности на сжатие
Класс бетона |
Средняя прочность бетона, |
Ближайшая марка |
|
бетона по прочности на |
|||
по прочности |
кгс/см2 |
||
|
|
сжатие |
|
В3,5 |
45,8 |
М50 |
|
В5 |
65,5 |
М75 |
|
В7,5 |
98,2 |
М100 |
|
В10 |
131,0 |
М150 |
|
В12,5 |
163,7 |
М150 |
|
В15 |
196,5 |
М200 |
|
В20 |
261,9 |
М250 |
|
В22,5 |
294,5 |
М300 |
|
В25 |
327,4 |
М350 |
|
В27,5 |
359,9 |
М350 |
|
В30 |
392,9 |
М400 |
|
В35 |
458,4 |
М450 |
|
В40 |
523,9 |
М550 |
|
В45 |
589,4 |
М600 |
|
В50 |
654,8 |
М700 |
|
В55 |
720,3 |
М700 |
|
В60 |
785,8 |
М800 |
|
В65 |
851,5 |
М900 |
|
В70 |
917,0 |
М900 |
|
В75 |
932,5 |
М1000 |
|
В80 |
1048,0 |
М1000 |
Средняя прочность бетона рассчитывается при коэффициенте вариации Сv, равном 13,5 %, и обеспеченности t = 0,95 для всех видов бетонов, а для массивных гидротехнических конструкций при коэффициенте вариации Cv, равном 17 %, и обеспеченности t = 0,9.
88
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Нормативные требования к керамическому кирпичу (по ГОСТ 530-2007)
Керамические кирпичи изготовляют в форме прямоугольного параллелепипеда размером:
одинарный (нормального формата) – 250×120×65 мм; утолщенный – 250×120×88 мм.
Таблица П.5.1
Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе
|
|
|
|
Предел прочности, МПа |
|
|
|
|||
|
|
при сжатии |
|
|
|
при изгибе |
|
|
||
|
одинарных, |
|
|
одинарных |
одинарных |
|
|
|||
|
«евро» и |
|
|
утолщенных |
||||||
|
крупноформат- |
и «евро» пол- |
и «евро» пус- |
|||||||
|
утолщенных |
пустотелых |
||||||||
изделий |
кирпичей; |
ных камней |
нотелых кир- |
тотелых кир- |
кирпичей |
|||||
|
|
пичей |
пичей |
|||||||
камней |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
наи- |
|
наи- |
|
наи- |
Марка |
сред- |
наи- |
ний для |
наи- |
сред- |
мень- |
ний для |
мень- |
ний для |
мень- |
для |
ший |
ший |
ний |
для |
для |
для |
||||
|
ний |
мень- |
сред- |
мень- |
|
ший |
сред- |
ший |
сред- |
ший |
|
пяти |
для от- |
пяти |
для от- |
для |
от- |
пяти |
от- |
пяти |
от- |
|
пяти |
|||||||||
|
об- |
дель- |
образ- |
дель- |
образ- |
дель- |
образ- |
дель- |
образ- |
дель- |
|
раз- |
ного |
цов |
ного |
цов |
ного |
цов |
ного |
цов |
ного |
|
цов |
образца |
|
образца |
образ- |
|
образ- |
|
образ- |
|
|
|
|
|
|
|
ца |
|
ца |
|
ца |
М300 |
30,0 |
25,0 |
30,0 |
25,0 |
4,4 |
2,2 |
3,4 |
1,7 |
2,9 |
1,5 |
М250 |
25,0 |
20,0 |
25,0 |
20,0 |
3,9 |
2,0 |
2,9 |
1,5 |
2,5 |
1,3 |
М200 |
20,0 |
17,5 |
20,0 |
17,5 |
3,4 |
1,7 |
2,5 |
1,3 |
2,3 |
1,1 |
М175 |
17,5 |
15,0 |
17,5 |
15,0 |
3,1 |
1,5 |
2,3 |
1,1 |
2,1 |
1,0 |
М150 |
15,0 |
12,5 |
15,0 |
12,5 |
2,8 |
1,4 |
2,1 |
1,0 |
1,8 |
0,9 |
М125 |
12,5 |
10,0 |
12,5 |
10,0 |
2,5 |
1,2 |
1,9 |
0,9 |
1,6 |
0,8 |
М100 |
10,0 |
7,5 |
10,0 |
7,5 |
2,2 |
1,1 |
1,6 |
0,8 |
1,4 |
0,7 |
М75 |
- |
- |
7,5 |
5,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
М50 |
- |
- |
5,0 |
3,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
М35 |
- |
- |
3,5 |
2,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот |
|
||||||||
М100 |
10,0 |
7,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
М75 |
7,5 |
5,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
М50 |
5,0 |
3,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
М35 |
3,5 |
2,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
М25 |
2,5 |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
89
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Зависимость основных свойств древесины от влажности
|
|
Физико-механические свойства древесины |
Таблица П.6.1 |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность, кг/м3 |
|
|
Предел прочности, МПа, при |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
влажности 12 % |
|
|
|
в абсо- |
|
при |
|
све- |
Порис- |
Сжа- |
|
Скалывание |
|
|
лютно |
|
стан- |
при |
Ста- |
вдоль волокон |
||||
Порода |
сухом |
|
дартной |
15 % |
жес- |
тость, |
тие |
тиче- |
|
|
|
танген |
|||||||||
|
состоя- |
|
влажно- |
влаж- |
руб- |
% |
вдоль |
ский |
ради- |
|
|
нии |
|
сти |
ности |
лен- |
|
воло- |
изгиб |
аль- |
саль- |
|
|
|
(12 %) |
|
ной |
|
кон |
|
ное |
ное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хвойные породы |
|
|
|
|
||
Листвен- |
600 |
|
630 |
680 |
840 |
46…73 |
65 |
112 |
9,9 |
9,4 |
ница |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сосна |
470 |
|
500 |
530 |
860 |
53…70 |
49 |
86 |
7,5 |
7,3 |
Ель |
420 |
|
445 |
460 |
790 |
62…75 |
45 |
80 |
6,9 |
6,8 |
Пихта |
350 |
|
375 |
390 |
800 |
55…81 |
39 |
69 |
6,4 |
6,5 |
|
|
|
|
Лиственные породы |
|
|
|
|
||
Дуб |
650 |
|
690 |
720 |
1030 |
32…61 |
58 |
108 |
10,2 |
12,2 |
Ясень |
640 |
|
680 |
- |
- |
55…60 |
59 |
123 |
13,9 |
13,4 |
Бук |
640 |
|
650 |
670 |
950 |
40…70 |
56 |
109 |
11,6 |
14,5 |
Береза |
600 |
|
640 |
650 |
880 |
50…61 |
55 |
110 |
9,3 |
11,2 |
Осина |
470 |
|
495 |
500 |
760 |
62…80 |
43 |
78 |
6,3 |
8,6 |
Липа |
470 |
|
495 |
- |
- |
50…70 |
46 |
88 |
8,6 |
8,1 |
По содержанию влажности различают следующие состояния древесины:
-сплавная (W ≥ 100 %),
-свежесрубленная (W = 35 % и более),
-воздушно-сухая (W = 15…20 %),
-комнатно-сухая (W = 8…13 %),
-абсолютно сухая (W = 0 %).
За стандартную влажность древесины принята влажность W = 12 %.
90