Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра “Будівельні конструкції та мости” Лабораторна робота №1 З курсу “Металеві конструкції” Дослідження роботи сталевої прокатної балки під навантаженням Мета роботи: ознайомитися з роботою сталевої прокатної балки під навантаженням, дослідити характер розподілу нормальних напружень в перетиних балки та її деформативність. 1. Підготовчі роботи 1.1 Скласти схему установки для випробування балки.
Сталева балка випробовується за схемою шарнірно опертої одно пролітної балки під дією вертикального навантаження, яке створюється гідравлічним домкратом. Величина навантаження контролюється пружним динамометром 10., а величина тиску масла в гідравлічні системі- зразковим манометром 9. 1.2 Прилади та обладнання Для визначення деформацій сталі використовуються тензорезистори. Тензорезистор- це датчик, що наклеюється на поверхню металу. При виникненні деформацій поверхні відбувається зміна внутрішнього опору чутливого елементу датчика. Для реєстрації зміни цієї зміни служать спеціальні Прилади ( наприклад АИД), проградуйовані в одиницях відносної деформації
, де l- база датчика. Для вимірювання переміщень балки (прогинів) і осідання опор використовуються індикатори годинникового типу з точністю вимірювання 0,01 мм. Розміри балки, її елементів і зварних швів вимірюються лінійкою, рулеткою та штангенциркулем. Схема розміщення вимірювальних приладів показана на рис.1.2

2. Випробування балки Перед початком випробування проводиться візуальний огляд дослідного зразка, приладів і устаткування на предмет виявлення дефектів зразка і відхилення від заданої схеми випробування. Дані вимірювань геометричних розмірів записують у протокол випробувань. Перевірять умови дотримання правил техніки безпеки при проведення випробувань. Навантаження на балку прикладають ступінчасто до величини, при якій напруження в балці досягають 50…80% від межі текучості. До початку прикладання навантаження і на кожному ступені знімають покази приладів і заносять у протокол випробувань. 3. Протокол випробувань 3.1 Прийнята розрахункова схема балки
Розміри, см. Таблиця 3.1
в 



l  70.0 60.0 70.0 200.0 5.0 5.0 210.0   3.2 Характеристики сталі марки ВСт3
МПа.
МПа.
МПа. 3.3 Геометричні характеристики прокатної балки зі сталі марки ВСт3 Таблиця 3.2 № профілю Висота H,мм Ширина полички В,мм Товщина,мм Момент інерції
Момент опору
Площа перетину
Лінійна маса g,кг/м     Стінки d Полички t      18 180 90 5.1 8.1 1290 143 23.4 14.4   3.4Несуча здатність балки (за межею текучості)
Кнм.
Кн. 3.5 Розміщення тензорезисторів ( див.рис.1.2) Таблиця 3.3





 90 59 30 28 57 90   4.Обробка результатів випробування 4.1 Обчислити заміряні деформації сталі у точках 1…7 на всіх ступенях завантаження, результати занести в таблицю 3.4 4.2 Визначити вертикальне переміщення балки посередині прольоту і осідання опор.Обчислити прогин балки за формулою
Дані занести в таблицю 3.5. 4.3 Побудувати графіки залежності деформацій сталі
від навантаження F (за замірами T1-T7). 4.4 Визначити теоретично і за результатами експерименту максимальні нормальні напруження стиску і розтягу, що виникали в балці, визначити недонапруження в балці.
МПа.
МПа.
МПа. Недонапруження:
4.5 Побудувати теоретично і експериментально визначені епюри нормальних напружень по висоті перерізу балки по середині прольоту для одного із ступенів завантаження (задається викладачем). Таблиця 3.4 №№ ступенів Динамометр Манометр Тензорезистори       Т1 Т2 Т3 Т4 Т5 Т6 Т7   Відл F,кгс Відл F,кгс Відл 
Відл 
Відл 
Відл 
Відл 
Відл 
Відл 
 0 0 0 0 0 160 0 164 0 130 0 375 0 207 0 250 0 605 0  1 83 1000 21  142 -18 152 -12 126 -6 376 1 211 4 262 12 624 19  2 184 2000 38  120 -40 136 -28 116 -14 372 -3 217 10 275 25 643 38  3 288 3000 58  095 -65 121 -43 110 -20 375 0 226 19 285 35 670 65  4 390 4000 75  067 -93 104 -60 101 -29 378 3 234 27 307 57 700 95  5                    6                    7                     Покази індикаторів Таблиця 3.5 №№ ступенів F,кгс I1 I2 I3 Прогин, F,мм Примітки    Відл 

Відл 

Відл 

   0 0 03,56 0 0 0,443 0 0 02,09 0 0    1 1000 03,74 0,18 0,18 03,27 -1,16 -1,16 0,231 0,22 0,22 0,96   2 2000 04,10 0,36 0,54 01,81 -1,46 -2,62 0,262 0,32 0,54 2,08   3 3000 04,26 0,16 0,70 00,50 -1,31 -3,93 0,274 0,14 0,68 3,24   4 4000 04,36 0,12 0,82 0,951 -0,99 -4,92 0,282 0,10 0,78 4,12   5              6               № точки 1 2 3 4 5 6 7  
191,60 123,60 59,7 6,5 55,60 117,40 195,70  
195,40 128,10 65,10 0 60,80 123,70 195,40   4.6 Побудувати графік залежності прогину ( експериментального і теоретичного значень) від навантаження. Експериментальні значення приймаються з табл..3.5, а теоретичні вираховуються за формулою :

, де
м.
мм.
мм.
мм.
мм.
4.7 Визначити теоретично власну вагу прокатної балки. Визначити відсоток від несучої здатності балки, який вона складає.
кг.=0.368 Кн.
Кнм.,
Кнм, тоді :
Висновок: В даній лабораторні роботі я ознайомився з роботою сталевою прокатної балки під навантаженням. Були дослідженні розподіл нормальних і дотичних напружень в перетині балки і її деформативність під навантаженням і межах пружності. Отримані фактичні результати напружень і прогинів відрізняються від теоретичних через неточності при знятті показів з вимірювальних приладів.