Контрольная работа: Контрольная работа по Материаловедению строительные материалы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра инженерных наук и технологий

Контрольная работа

по дисциплине: «Материаловедение

(строительные материалы)»

Выполнил : __ _ ________

(Фамилия И.О.

студент _ _ курса _____ специальность _____________________

(срок обучения)

группа ________ № заченой книжки ________________________________

Номер варианта контрольной работы __№ 15 ___________________

Подпись: _____________________ Дата: ____________________________

Преподаватель: _________________________________________________

(Фамилия И.О.)

Оценка: _____________Дата: _______________________________________

Подпись: ________________________________________________________

Санкт-Петербург

20_

Содержание:

Задача 1 Вариант 1

Определение основных физических и технологических свойств строительных материалов.

Задача 2 Вариант 4

Определение основных механических свойств естественных каменных материалов и неорганических вяжущих веществ

Задача 3 Вариант 2

Определение основных физических и механических свойств бетонных смесей.

Задача 4 Вариант 15А, 15В

Подбор состава смеси тяжелого бетона.

Задача 5 Вариант 1

Определение физических механических свойств каменных материалов.

Задача 6 Вариант 4

Выбор и расчет свойств балки-швеллера и балки двутавра.

Задача 7 Вариант 4

Определение физических и механических свойств древесины.

Задача 1Вариант 1

Определение основных физических и технологических свойств строительных материалов.

1.1.1

Дано: m =15000 кг, ρ =2800 кг/м3, ρ s =1400

Определить: среднюю плотность ρ m, пористость n, и пустотность ns образца материала заданного размера и массы :

1м

2м

3м

Решение:

ρ m = m / Vnat = 15000/6 = 2500 кг/м3, где Vna t =a * b * c = 2*3*1=6м3

n =1-(ρm / ρ ) = 1-(2500/2800)=1 — 0,893=0,107*100%=10,7% — пористость

ns =1-(ρ s / ρm ) = 1-(1400/2500)= 1 — 0,56=0,44*100%=44% — пустотность

1.1.2

Дано: масса сухого образца md =20 кг, масса образца, насыщенного водой mw =22 кг

Определить: водопоглощение W m материала, зная массы образца в сухом и насыщенном водой состоянии.

Решение:

Wm = (mw — md ) / md =(22-20)/20 = 0,1*100%=10% — водопоглощение

1.1.3

Сравнить по эффективности материалы с известными значениями средней плотности ρ m и предела прочности R :

Дано:

сталь ρ m = 7850 кг/м3, алюминиевый сплав ρ m =2700 кг/м3

R изг. = 2160 кгс/см2R изг =500 кгс/см2

К= R изг /ρ m = 2160/7850= 0,275 К= R изг /ρ m =500/2700=0,185

Ответ: Сталь эффективнее алюминиевого сплава.

Чем выше значение коэффициента, тем более эффективным является материал.

Задача 2 Вариант 4

2.4.1

Дано: Гранит, Fmax =120000 кгс

Определить: предел прочности при сжатии Rc заданного образца естественного каменного материала с известными размерами и максимально-допустимой нагрузкой:

10см Решение: Rc = Fmax /А = (120000/100)=1200 МПа ,

Где А — площадь поперечного сечения образца до испыт.

10см Fmax — разрушающая сила (нагрузка)

10см

2.4.2

Дано: Fmax гипс =1000 кгс, Fmax цем =7500 кгс

Определить предел прочности при сжатии Rc и марку заданных образцов, изготовленных из гипса и цемента:

Решение:

Rc = Fmax гипс /А =(1000/100)=10МПа

Rc = Fmax цем /А =(7500/100)=75МПа

2.4.3

Дано: m гранита =2650 г

6,25 см

m гипса = 200 г

4 см

m цемента = 240 г

4 см

Зная массы и размеры определить среднюю плотность ρ m всех образцов:

Решение:

ρ m =m/Vnat, гдеVnat =a*b*c= 100 см3

ρ m гранит = 2650/100=26,5*1000=26500 кг/м3

ρ m гипс = 200/100=2*1000=2000 кг/м3

ρ m цемент = 240/100=2,4*1000=2400 кг/ м3

2.4.4

Сравнить по эффективности рассмотренные материалы.

К= Rc /ρ m

Гранит Гипс Цемент

Rc = 1200 МПа Rc = 10МПа Rc = 75МПа

ρ m = 26500 кг/м3ρ m = 2000 кг/м3ρ m = 2400 м3

К=1200/26500=0,0453 К=10/2000=0,005 К=75/2400=0,0313

Ответ: Гранит эффективнее цемента и гипса.

Задача 3 Вариант 2

Определение основных физических и механических свойств бетонных смесей.

15 см

15см

3.2.1

Дано: Тяжелый бетон, Fmax =45000 кгс

Определить: Rc предел прочности при сжатии, марку и класс бетона.

Решение: Rc = Fmax /А =(45000/225)=200МПа

3.2.2

Дано: Керамзитобетон, Fmax =22500 кгс

Определить: Rc предел прочности при сжатии, марку и класс бетона.

Решение: Rc = Fmax /А =(22500/225)=100МПа

3.2.3

Дано: Пенобетон, Fmax =7000 кгс

Определить: Rc предел прочности при сжатии, марку и класс бетона.

10см

Решение: Rc = Fmax /А =(7000/100)=70 МПа

3.2.4

Дано: mтяж.бетона =7762,5 г; mкерамзитобетона =5737,5 г; mпенобетона =900 г.

Определить: среднюю плотность ρ m

Решение: ρ m = m / Vnat , где Vnat = a * b *с

ρ m тяж . бет . = 7762,5/3375=2,3*1000=2300 кг/м3

ρ m керамзитобет . = 5737,5/3375=1,7*1000=1700 кг/м3

ρ m пенобет . = 900/1000=0,9*1000=900 кг/м3

3.2.5 Сравнить по эффективности тяжелый бетон, керамзитобетон, пенобетон, используя полученные данные.

К= Rc /ρ m

Тяжелый бетон Керамзитобетон Пенобетон

Rc = 20МПа Rc = 10МПа Rc = 7 МПа

ρ m = 2300кг/м3ρ m = 1700 кг/м3ρ m = 900 кг/м3

К=200/2300=0,0869 К=100/1700=0,0588 К=70/900=0,078

Ответ: Эффективнее тяжелый бетон.

Задача 4 Вариант 15А, 15В

Подбор состава смеси тяжелого бетона.

Дано: а) Прочность бетона на осевое сжатие и растяжение Rc = 600 кгс/см2; Прочность бетона Rb = 500 кгс/м2; Осадка конуса hq = 9,5 см; Расчетное значение водоцементное соотношение Mw / Mc = 0,6

б) Прочность бетона на осевое сжатие и растяжение Rc = 500 кгс/см2; Прочность бетона Rb = 300 кгс/м2; Осадка конуса hq = 12 см; Расчетное значение водоцементное соотношение Mw / Mc = 0,56

Определить состав бетонной смеси (расход воды, цемента, щебня, песка, фракционный состав щебня). Проверить точность расчета и выполнить корректировку состава, если разница между полученным и расчетным значениями водоцементного соотношения составит более 10%.

Задача 5 Вариант 1

Определение физических механических свойств каменных материалов.

6,5 см

12 см

25 см

5.1.1

Дано: Керамический кирпич, Fmax = 90000 кгс

Определить Rc, предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: Rc = Fmax /А= (90000/78)=1153,84 МПа

5.1.2

Дано: Силикатный кирпич, Fmax = 75000 кгс

Определить Rc, предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: Rc = Fmax /А= (75000/78)=961,53 МПа

5.1.3

Дано: Шамотный кирпич, Fmax = 60000 кгс

Определить Rc, предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: Rc = Fmax /А= (60000/78)=769,23 МПа

5.1.4

Дано: mкерам. =3120 г; mсиликатн. =4095 г; mшамотн. =3510 г.

Определить: среднюю плотность ρ m

Решение: ρ m = m / Vnat , где Vnat = a * b *с

ρ m керам. = 3120/1950=1,6*1000=1600 кг/м3

ρ m силикат. = 4095/1950=2,1*1000=2100 кг/м3

ρ m шамотн. = 3510/1950=1,8*1000=1800 кг/м3

5.1.5 Сравнить по эффективности керамический, силикатный, шамотный кирпичи.

К= Rc /ρ m

Керамический Силикатный

Rc = 1153,84 МПа Rc = 961,53 МПа

ρ m керам = 1600 кг/м3ρ m силикат = 2100 кг/м3

К=1153,84/1600=0,7212 К=961,53/2100=0,4579

Шамотный

Rc = 769,23 МПа

ρ m шамотн. = 1800 кг/м3

К=769,23/1800=0,4274

Ответ: Керамический кирпич эффективнее.

Задача 6 Вариант 4

Выбор и расчет свойств балки-швеллера и балки двутавра.

L [R]=2160 кгс/см2

6.4.1

Дано: погонная нагрузка q=10 кгс/смп, длина l=220 см.

Определить: мах момент посередине балки Мmax

Решение: Мmax = (q*l2 )/8, где 8- γ коэффициент надежности по нагрузке.

Мmax =(10*2202 )/8=60500 кгс/см

6.4.2

Определить момент сопротивления Wx и выбрать по сортаменту (прилож. 4,5 методических указаний) № швеллера и № двутавра, их моменты инерции Ix и вес 1 м.п.

Решение: Wx = Мmax /R=60500/2160=28,01см3

По прилож. 4 № балки-швеллера – 10, Ix =174 см4, вес 1 п.м.- 8,59 кг

По прилож. 5 № двутавра – 10, Ix =198 см4, вес 1 п.м. – 9,46 кг

6.4.3

Определить прогиб швеллера ƒx и сравнить с допустимым, если Е=2100000 кгс/см2.

5 q l 4 10 * 2204

Решение: ƒx = 384 ЕIx =0,013* 2100000*174=0,8334 см

6.4.4

Определить прогиб двутавра ƒx и сравнить с допустимым, если Е=2100000 кгс/см2 .

5 q l 4 10 * 2204

Решение: ƒx = 384 ЕIx =0,013* 2100000*198=0,7324 см

6.4.5

Определить вес швеллера и двутавра. Сравнить вес и сделать вывод.

2,20 (м)*8,59(кг/мп) = 18,898 кг вес балки-швеллера

2,20 (м)*9,46(кг/мп) = 20,812 кг вес двутавра

Вывод: При одинаковой длине вес двутавра больше балки-швеллера. При необходимости облегчить строительную конструкцию, если возможно заменить двутавр на балку-швеллер, то лучше использовать второе.

Задача 7 Вариант 4

Определение физических и механических свойств древесины.

Два образца пород дерева: Лиственница и Осина.

F max

2 см

L=24см 30 см

7.4.1

Дано: Коэффициент усушки лиственницы K у лист = 0,56

Разрушающая нагрузка F max лист = 249,50 кгс;

Коэффициент усушки осины K у осины =0,43

Разрушающая нагрузка F max осины =170,05 кгс.

Определить: предел прочности при изгибе Rƒ