Контрольная работа по Материаловедению строительные материалы

СОДЕРЖАНИЕ: Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кафедра инженерных наук и технологий

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 1 Вариант 1

Определение основных физических и технологических свойств строительных материалов.

1.1.1

Дано: m =15000 кг, =2800 кг/м³ , _s =1400

Определить: среднюю плотность _m , пористость n , и пустотность n_s образца материала заданного размера и массы :

1м

2м

3м

Решение:

_m = m / V_nat = 15000/6 = 2500 кг/м³ , где V_na _t =a * b * c = 2*3*1=6м³

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

n_s =1-( _s / _m ) = 1-(1400/2500)= 1 - 0,56=0,44*100%=44% - пустотность

1.1.2

Дано: масса сухого образца m_d =20 кг, масса образца, насыщенного водой m_w =22 кг

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

Решение:

W_m = (m_w - m_d ) / m_d =(22-20)/20 = 0,1*100%=10% - водопоглощение

1.1.3

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

Дано:

сталь _m = 7850 кг/м³ , алюминиевый сплав _m =2700 кг/м³

R _изг. = 2160 кгс/см² R _изг =500 кгс/см²

К= R _изг / _m = 2160/7850= 0,275 К= R _изг / _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, F_max =120000 кгс

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

10см Решение: R_c = F_max /А = (120000/100)=1200 МПа ,

Где А - площадь поперечного сечения образца до испыт.

10см F_max - разрушающая сила (нагрузка)

10см

2.4.2

Дано: F_max ^гипс =1000 кгс, F_max ^цем =7500 кгс

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

Решение:

R_c = F_max ^гипс /А =(1000/100)=10МПа

R_c = F_max ^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 _m всех образцов:

Решение:

_m =m/V_nat , где V_nat =a*b*c= 100 см³

_m _гранит = 2650/100=26,5*1000=26500 кг/м³

_m _гипс = 200/100=2*1000=2000 кг/м³

_m _цемент = 240/100=2,4*1000=2400 кг/ м³

2.4.4

Сравнить по эффективности рассмотренные материалы.

К= R_c / _m

Гранит Гипс Цемент

R_c = 1200 МПа R_c = 10МПа R_c = 75МПа

_m = 26500 кг/м³ _m = 2000 кг/м³ _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

15 см

15см

3.2.1

Дано: Тяжелый бетон, F_max =45000 кгс

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

Решение: R_c = F_max /А =(45000/225)=200 МПа

3.2.2

Дано: Керамзитобетон, F_max =22500 кгс

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

Решение: R_c = F_max /А =(22500/225)=100 МПа

3.2.3

Дано: Пенобетон, F_max =7000 кгс

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

10см

Решение: R_c = F_max /А =(7000/100)=70 МПа

3.2.4

Дано: m_{тяж.бетона} =7762,5 г; m_{керамзитобетона} =5737,5 г; m_{пенобетона} =900 г.

Определить: среднюю плотность _m

Решение: _m = m / V_nat , где V_nat = a * b *с

_m _тяж _. _бет _. = 7762,5/3375=2,3*1000=2300 кг/м³

_m _{керамзитобет} _. = 5737,5/3375=1,7*1000=1700 кг/м³

_m _{пенобет} _. = 900/1000=0,9*1000=900 кг/м³

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

К= R_c / _m

Тяжелый бетон Керамзитобетон Пенобетон

R_c = 20 МПа R_c = 10 МПа R_c = 7 МПа

_m = 2300кг/м³ _m = 1700 кг/м³ _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 R_c = 600 кгс/см² ; Прочность бетона R_b = 500 кгс/м² ; Осадка конуса h_q = 9,5 см ; Расчетное значение водоцементное соотношение M_w / M_c = 0,6

б) Прочность бетона на осевое сжатие и растяжение R_c = 500 кгс/см² ; Прочность бетона R_b = 300 кгс/м² ; Осадка конуса h_q = 12 см ; Расчетное значение водоцементное соотношение M_w / M_c = 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, F_max = 90000 кгс

Определить R_c , предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: R_c = F_max /А= (90000/78)=1153,84 МПа

5.1.2

Дано: Силикатный кирпич, F_max = 75000 кгс

Определить R_c , предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: R_c = F_max /А= (75000/78)=961,53 МПа

5.1.3

Дано: Шамотный кирпич, F_max = 60000 кгс

Определить R_c , предел прочности при сжатии, марку кирпича.

Решение: R_c = F_max /А= (60000/78)=769,23 МПа

5.1.4

Дано: m_керам. =3120 г; m_{силикатн.} =4095 г; m_{шамотн.} =3510 г.

Определить: среднюю плотность _m

Решение: _m = m / V_nat , где V_nat = a * b *с

_m _керам. = 3120/1950=1,6*1000=1600 кг/м³

_m _{силикат.} = 4095/1950=2,1*1000=2100 кг/м³

_m _{шамотн.} = 3510/1950=1,8*1000=1800 кг/м³

5.1.5 Сравнить по эффективности керамический, силикатный, шамотный кирпичи.

К= R_c / _m

Керамический Силикатный

R_c = 1153,84 МПа R_c = 961,53 МПа

_m _керам = 1600 кг/м³ _m _{силикат} = 2100 кг/м³

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

Шамотный

R_c = 769,23 МПа

_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 М_max

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

М_max =(10*220² )/8=60500 кгс/см

6.4.2

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

Решение: W_x = М_max /R=60500/2160=28,01см³

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

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

6.4.3

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

5 q l ⁴ 10 * 220⁴

Решение: _x = 384 ЕI_x =0,013* 2100000*174=0,8334 см

6.4.4

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

5 q l ⁴ 10 * 220⁴

Решение: _x = 384 ЕI_x =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