Методика проведения эксперимента и обработка результатов

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №3 на тему:

«Исследования напряженного состояния модели металлической сварной фермы при действии статической нагрузки»

 

Отчет выполнил

студент Бурмин А.В.

шифр 210199

201 учебной группы 4-го курса

Специальности

«Промышленное и гражданское строительство»

Проверил Рудомин Е.Н.

 

Рязань 2013

Лабораторная работа № 3

 

Исследования напряженного состояния модели металлической сварной фермы при действии статической нагрузки

Цели и задачи работы:

1. Ознакомление с методикой и техникой проведения статических испытаний элементов строительных конструкций на примере испытания модели металлической фермы

2. Определение экспериментальным путем напряженного состояния элементов (поясов, стоек, раскосов) фермы и действующих в них усилий при заданной схеме нагружения.

3. Выполнение расчета фермы в программном комплексе ЛИРА 9.6.

4. Сравнение полученных усилий в стержнях по результатам расчета и эксперимента.

5. Выявление особенностей действительной работы исследованной фермы и причин возможных различий между экспериментальными и расчетными данными.

 

Оборудование:

Лабораторная установка со стальной фермой, индикатор часового типа, прогибомер, тензорезисторы, мост постоянного тока, электронный тензометрический измеритель деформаций АИД-4, электромеханический тензометр, металлическая линейка, штангенциркуль.

Схема модели фермы

 

 

Рисунок 1 – Расположение тензорезисторов в сечениях элементов фермы

 

 

Рисунок 2 – Схема наклейки тензорезисторов в сечениях элементов фермы

Методика проведения эксперимента и обработка результатов

1. Проверка геометрических размеров исследуемой фермы и сечения ее элементов.

2. Определение по сортаменту геометрических характеристик сечений элементов.

3. Составление схемы приложения испытательных нагрузок с указанием их величин.

4. Выполнение расчета фермы на действие испытательной нагрузки и определение усилий в элементах фермы c использованием программного комплекса Лира.

5. Проверка и при необходимости корректировка расположения фермы на опорах с целью исключения случайных эксцентриситетов.

6. Проверка работы измерительных приборов при выполнении нескольких тренировочных загружений фермы. Величине тренировочной нагрузки принимается в пределах 0,2...0,4 от полного значения испытательной нагрузки.

7. Тщательный контроль расположения тензорезисторов в исследуемых сечениях и измерение расстояния от продольной оси тензорезисторов до кромок уголков.

8. Последовательное ступенчатое загружение фермы и регистрация на каждой ступени показаний измерительных приборов.

9. Запись результата измерений в табл. 2.

10. Напряжения в стержнях фермы (в точках измерения) вычисляют, предполагая одноосное напряжения состояние по закону Гука. Деформацию находят, умножая разность отсчетов на цену деления измерительного прибора 210-6.

11.Для каждого сечения необходимо построить эпюры напряжений и вычислить по экспериментальным данным осевое усилия NЭ, а также найти величину случайных изгибающих моментов Мх и My. Вычисление деформаций элементов фермы в указанных сечениях производится в табличной форме (см. табл. 2).

12. Сравнить экспериментальные данные усилий и напряжений в элементах фермы со значениями, полученными с помощью программного комплекса Лира.

13.Результаты обработки экспериментальных данных и расчета фермы записываются в табл. 3.

Таблица №1 –Основные значения равнополочного уголка по ГОСТ 8509-93

 

№ Наименование и обозначение  
1. Ширина полки мм
2. Толщина полки мм
3. Площадь поперечного сечения A, см2 3,28
4. Масса 1 метра уголка кг 2,58
5.   Z0, см 1.05
6.   Jxy, см4 2.1
7. Х - Х Jx, см4 3,61
8. Wx, см3 1,47
9. ix, см 1,05
10. Х0 – Х0 Jx0, см4 5,71
11. ix0, см 1,32
12. Y0 – Y0 Jy0, см4 1.52
13. Wy0, см3 1.02
14. iy0, см 0.68

Таблица №2 – Результаты измерений

№ стержня фермы и № сечения по схеме № тензорезисторов Отчеты по приборы при F=0 1 ступень нагружения 2 ступень нагружения
F= 2500, Н F= 5000, Н
отсчет по прибору при R Разность отсчетов , МПа отсчет по прибору Разность отсчетов , МПа
1 стержень                
№1 сечение     -3 -2 -6,18 -4,12 2,06 -2 2,06 -4,12 10,3 2,06
№2 сечение -1 2,06 -2,06 -4 2,06 -8,24 4,12
№3 сечение   3 стержень -2 -4,12 -3 -1 -6,18 -2,06 2,06
№7 сечение -2 -1 2,06 -4,12 -2,06 -3 10,3 -6,18 8,24
№8 сечение   2 стержень -4 -3 2,06 -8,24 -6,18 2,06 10,3 12,36
№6 сечение   4 стержень -1 -2,06 6,18 -3 -5 -6,18 -10,3 10,3
№9 сечение   2 стержень -2 -1 -4,12 -2,06 -3 -6,18 2,06
№5 сечение   №4 сечение   2,06 2,06 8,24 2,06 10,3 6,18
№4 сечение     4 стержень -4 -4 -8,24 -8,24 -2 -4,12 4,12 4,12
№10 сечение -1 -1 -2,06 -2,06 2,06

Таблица №3 – Сравнение расчетных и экспериментальных данных

 

Исследуемые элементы фермы Результаты расчета Результаты эксперимента
Np, kH р, МПа Nэ, кH э, МПа Мх , кНМ Мy, кНМ
1 стержень 2,43 2,04 2,5     2,75 3,48 1,61
2 стержень 2,33   0,98 2,4 0,69 2,41 1,85
3 стержень -2,01 -2,58 -2,1 -2,06 -2,62 -1,94
4 стержень -2,3 -1,48 -2,45 -1,37 -3,02 -2,13

Вывод:теоретические значения напряжений совпадают с экспериментальными значениями.

 

Эпюры стальной фермы из ПК Лира

 

 

 

 

 

 

 

Таблица узлов          
  Перемещения          
№ узла X (мм) Y (мм) Z (мм) UX (рад*1000) UY (рад*1000) UZ (рад*1000) № загруж
-0.038 0.000 0.000 0.000 0.184 0.000
-0.019 0.000 -0.115 0.000 0.002 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 -0.191 0.000
0.001 0.000 -0.062 0.000 0.116 0.000
-0.039 0.000 -0.067 0.000 -0.109 0.000

 

 

Таблица усилий (стержни)        
    Усилия          
№ элем № сечен N (кН) Mk (кН*м) My (кН*м) Qz (кН) Тип элем № загруж
-3.474 0.000 0.002 -0.004
-3.474 0.000 0.000 -0.004
3.701 0.000 -0.002 0.015
3.701 0.000 0.006 0.015
3.578 0.000 0.006 -0.015
3.578 0.000 -0.002 -0.015
-3.595 0.000 0.001 0.002
-3.595 0.000 0.002 0.002
2.595 0.000 -0.002 0.012
2.595 0.000 0.007 0.012
2.424 0.000 0.007 -0.012
2.424 0.000 -0.002 -0.012
-5.165 0.000 0.002 0.001
-5.165 0.000 0.003 0.001