A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.

Samankaltaiset tiedostot
Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

Harjoitus 1. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa [a), b)] ja laske c) kohdan tehtävä.

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

LUJUUSOPPI. TF00BN90 5op. Sisältö:

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys 34

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

SUORAN SAUVAN VETO TAI PURISTUS

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

Ratkaisut 2. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä.

7. Suora leikkaus TAVOITTEET 7. Suora leikkaus SISÄLTÖ

LUJUUSHYPOTEESIT, YLEISTÄ

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

Harjoitus 10. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

8. Yhdistetyt rasitukset

Tasokehät. Kuva. Sauvojen alapuolet merkittyinä.

Ratkaisut 3. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Hitsattavien teräsrakenteiden muotoilu

CHEM-A1410 Materiaalitieteen perusteet

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

STATIIKKA. TF00BN89 5op

Tasakiilan mitoitus SFS 2636 mitottuksen mukaan. Peruspaineeksi saadaan Po navan paine onpa = 0,8 Po

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma BK10A0401 Kandidaatintyö ja seminaari

Harjoitus 6. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

Palkki ja laatta toimivat yhdessä siten, että laatta toimii kenttämomentille palkin puristuspintana ja vetoteräkset sijaitsevat palkin alaosassa.

SUORAN PALKIN TAIVUTUS

MEKAANINEN AINEENKOETUS

Liitos ja mitat. Lisäksi mitoitetaan 4) seinän suuntainen sideraudoitus sekä 6) terästapit vaakasuuntaisille voimille.

MODIX Raudoitusjatkokset

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

KUPARISAUVOJEN KOVUUS-, VETO-, JA VÄSYTYSKOKEET ANU VÄISÄNEN, JARMO MÄKIKANGAS, MARKKU KESKITALO, JARI OJALA

TERÄSRISTIKON SUUNNITTELU

Suorakulmainen kolmio

Analysoidaan lämpöjännitysten, jännityskeskittymien, plastisten muodonmuutosten ja jäännösjännityksien vaikutus

PROMATECT -200 Teräsrakenteiden palosuojaus

Esimerkkilaskelma. Palkin vahvistettu reikä

SUORAN PALKIN RASITUKSET

Tarkastellaan ympyräsylinterin käyttäytymistä eri muotoisilla tukipinnoilla. Oletetaan sylinterin vierintävastus merkityksettömäksi.

Kerto-Tyyppihyväksynnät. Toukokuu 2001

2. harjoitus - malliratkaisut Tehtävä 3. Tasojännitystilassa olevan kappaleen kaksiakselista rasitustilaa käytetään usein materiaalimalleissa esiintyv

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

3. SUUNNITTELUPERUSTEET

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Teräsbetonipaalun mitoitus PO-2016 mukaan

Mitoitetaan MäkeläAlu Oy:n materiaalivaraston kaksiaukkoinen hyllypalkki.

Tartuntakierteiden veto- ja leikkauskapasiteettien

semtu DEMU 2000 HARJATERÄSJATKOS KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE

Puurakenteet. Tomi Toratti

Q Q 3. [mm 2 ] 1 1 = L

Teräsrakenteiden palosuojaus

Luvun 5 laskuesimerkit

Ruuviliitoksen lujuus

Luentojen viikko-ohjelma

KJR-C1001: Statiikka L3 Luento : Jäykän kappaleen tasapaino

SIPOREX-HARKKOSEINÄÄN TUKEUTUVIEN TERÄSPALKKIEN SUUNNITTELUOHJE

RASITUSKUVIOT (jatkuu)

RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat

Materiaalien mekaniikka

normaali- ja leikkaus jännitysten laskemiseen pisteessä Määritetään ne tasot, joista suurimmat normaali- ja leikkausjännitykset löytyvät

Luvun 5 laskuesimerkit

RASITUSKUVIOT. Kuvioiden laatimisen tehostamiseksi kannattaa rasitukset poikkileikkauksissa laskea seuraavassa esitetyllä tavalla:

Avainsanat: geometria, kolmio, ympyrä, pallo, trigonometria, kulma

RAKENNEPUTKET EN KÄSIKIRJA (v.2012)

tutustuttaa materiaalien lujuusominaisuuksiin luentoja perusteellisemmin

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN EUROKOODI 3: TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU. Osa 1-1: Yleiset säännöt ja rakennuksia koskevat säännöt

Stalatube Oy. P u t k i k a n n a k k e e n m a s s o j e n v e r t a i l u. Laskentaraportti

SISÄLTÖ 1. Veto-puristuskoe 2. Jännitys-venymäpiirros 3. Sitkeitten ja hauraitten materiaalien jännitysvenymäkäyttäytyminen

LAATTATEORIAA. Yleistä. Kuva 1.

DEMU 2000 HARJATERÄSJATKOS KÄYTTÖ- ja SUUNNITTELUOHJE Käyttöseloste nro BY25

MEI Kontinuumimekaniikka

Lujuusopin jatkokurssi IV.1 IV. KUORIEN KALVOTEORIAA

POIKKILEIKKAUSTEN MITOITUS

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Teräsrakenteiden palosuojaus

YEISTÄ KOKONAISUUS. 1 Rakennemalli. 1.1 Rungon päämitat

Kuva 1. LL13 Haponkestävä naulalevyn rakenne.

MITOITUSTEHTÄVÄ: I Rakennemallin muodostaminen 1/6

Katso lasiseinän rungon päämitat kuvista 01 ja Jäykistys ja staattinen tasapaino

Teräsbetonisten lyöntipaalujen TUOTELEHTI. DI Antti Laitakari

Luentojen viikko-ohjelma

SEMKO OY RR-NOSTOANKKURIT KÄYTTÖOHJE, EUROKOODIEN MUKAINEN SUUNNITTELU

Ruuvien päiden muotoja. [Decker ja esimerkiksi: ]

OSIITAIN JA YKKIEN LIITOSTEN V AIKUTUS PORTAALIKEHAN VOI MASUUREISIIN. Rakenteiden Mekaniikka, Vol.27 No.3, 1994, s

Koesuunnitelma Kimmokertoimien todentaminen

Polarputki kumppanina takaa korkean laadun pyöröteräsvalinnoissa Polarputki on toimittanut pyöröteräksiä suomalaisille

HITSATUT PROFIILIT EN KÄSIKIRJA (v.2010)

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 3. Millerin indeksit Kidevirheet Röntgendiffraktio Elastisuusteoria

Mekaanisin liittimin yhdistetyt rakenteet. Vetotangolla vahvistettu palkki

Hitsaustekniikkaa suunnittelijoille koulutuspäivä Hitsattujen rakenteiden lujuustarkastelu Tatu Westerholm

Transkriptio:

Leikkausjännitys Kuvassa on esitetty vetosauvan vinossa leikkauksessa vaikuttavat voimat ja jännitykset. N on vinon tason normaalivoima ja on leikkausvoima. Q Kuvan c perusteella nähdään N Fcos Q Fsin A A/cos A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala. Oletetaan, että voimat N ja Q ovat jakautuneet tasaisesti koko vinolle leikkauspinnalle. Näiden voimien pintatiheyksiä sanotaan tämän leikkauspinnan normaalijännitykseksi ja leikkausjännitykseksi. Ne lasketaan kaavoilla N A Q A Jännityksiä ja kutsutaan leikkauspinnan pisteeseen kuuluviksi jännityskomponenteiksi. 1

ESIMERKKI Puinen vetosauva on jatkettu käyttämällä kuvan mukaista vinoa liimasaumaa. Puu on männyn sydänpuuta, jonka vetomurtolujuus syiden suunnassa on 130 Mpa. Käytetyn liiman leikkauslujuudeksi b valmistaja ilmoittaa 10 Mpa. Laske, miten suuren voiman F jatkettu sauva kestää. RATKAISU tan 150/ 30 5 78, 69 Sauvan poikkipinnan ala A 3050 1500 mm Vinon leikkauksen ala A 1500 78 69 7648 o /cos, mm o Leikkausjännitys Q Fsin A A Asettamalla ja merkitsemällä F F saadaan b F m b sin A b A 10N/mm 7648mm Fm 78, 0kN o sin sin 78, 69 Tarkistetaan vetokestävyys 3 Fm 78, 010 N 5, 0 MPa < 130 MPa A 1500mm joten vetokestävyys on riittävä m

Tapin palan nmpq vapaakappalekuvasta saadaan F Q F : QF 0 Q A A missä on tapin poikkileikkauksen keskimääräinen leikkausjännitys ja A tapin poikkileikkauspinnan ala. Todellisuudessa tappiin kohdistuu myös taivutusrasitus, mutta useissa käytännön sovellutuksissa se voidaan jättää ottamatta huomioon. Mikä on kuvan niittiliitoksen niittien halkaisijan d vähintään oltava, kun F 90 kn ja niittien suurin ittu leikkausjännitys 80 MPa? Vast: dmin 16 mm 3

Kolme puupalaa on liimattu yhteen kuvan mukaisesti. Kaikkien poikkileikkaus on sama ja niiden pituus kuvan tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa on 00 mm. Mikä on liimaliitosten keskimääräinen leikkausjännitys, kun F 90 kn? a 50 mm Vast: 4, 5MPa Puinen vetosauva on jatkettu kuvan vinolla liimasaumalla. Kyseessä on männyn sydänpuu, jonka vetomurtolujuus syiden suunnassa on 130 Mpa. Käytetyn liiman leikkauslujuudeksi b valmistaja ilmoittaa 10 Mpa. Määritä, mille matkalle L liimaviiste on tehtävä, jotta sauva kestäisi mahdollisimman suuren vetovoiman F. Kuinka suurin on tämä voima F? RATKAISU Vast: 388mm, 195 kn 4

Teräksen ja betonin tartuntaa testataan kuvan mukaisella järjestelyllä. Laske vetotangon betonin sisällä olevaan vaippaan kohdistuva keskimääräinen leikkausjännitys, kun F 3kN, d 10mm ja a50mm Vast: 41, MPa Liukuma Tarkastellaan tasapaksua, äärettömän pitkää levykaistaa. Kuormittamattoman levyn alun perin pystysuora jana kääntyy kuormituksen vaikutuksesta kulman verran. Kulmaa sanotaan liukukulmaksi ja sitä vastaavaa absoluuttista kulmaa liukumaksi ja merkitään. 5

Leikkausjännityksen ja liukuman välinen yhteys G Hooken laki leikkaukselle leikkausjännitys liukuma (abs. kulmanyksikkö) G liukumoduuli, liukukerroin Voidaan osoittaa, että kimmokertoimen, Poissonin vakion ja liukukertoimen välillä on yhteys E G 1 ( ) Kappale A on kiinnitetty jäykästi alustaan ja ohueen teräslevyyn. Laske levyn siirtymä, kun siihen kohdistetaan voima F 1kN. Kappaleen A materiaalin liukukerroin G 15MPa. Vast:, 9mm 6

Kahden betonilaatan liikuntasauma on täytetty elastisella saumausmasa. Laatat siirtyvät pystysuunnassa toisiinsa nähden matkan a 5mm. Laske keskimääräinen liukuma saumausmassassa sekä sauman leikkausvoiman arvo, kun materiaalin liukumoduuli G 04, MPa (EN8339). Laattojen leveys on m, t 1mm, h100mm Vast: 0, 395, 19, 0kN Alumiinilevyyn kohdistuu tasainen vetojännitys. Suoran BC kaltevuus bl / oli 0,800 ennen kuormitusta. Mikä on kaltevuus kuormituksen 150MPa vaikuttaessa? Levyn alumiiniseoksen Re 410 MPa, E 73MPa ja 033,. Vast: 0, 7984 7

SALLITUT JÄNNITYKSET JA VARMUUSLUKU EPÄVARMUUSTEKIJÖITÄ SUUNNITTELUSSA: Materiaaliominaisuuksien vaihtelut Kuormituksiin liittyvät epävarmuudet Ympäristöolosuhteiden vaikutus Koneen osien kuluminen Valmistuksen tarkkuus Muut Rajavarmuusluku eli varmuusluku ( tietämättömyyskerroin ) määritellään osamääränä Fkr n F missä F kr on kriittinen, kielletty kuormitus, joka johtaa epätyydyttävään tilanteeseen (esimerkiksi materiaalin murtuminen, myötääminen tai liian suuri siirtymä). F tarkoittaa vastaavaa laskennassa ittavaa kuormitusta. Usein varmuusluku määritellään jännityksen kriittisen arvon suhteena suurimpaan ittuun rakenteessa esiintyvään jännitykseen eli kr n 8

On luonnollista, että jännitys ei saa missään kohdassa rakennetta ylittää murtolujuutta. Kuitenkin myös myötörajan ylitystä ja siihen liittyviä suuria venymiä pidetään useimmissa tapauksissa mahdottomana ia. Yleisimmin varmuusluku määritelläänkin käyttäen laskentalujuutena myötörajaa, harvemmin murtolujuutta eli Re Rm n n Vastaavasti puhtaalle leikkaukselle käytetään ittua leikkausjännitystä ja laskentalujuutena käytetään joko leikkausmyötörajaa tai leikkausmurtolujuutta eli S n B n Standardin SFS 300 mukaan rakenneterästen itut jännitykset staattisessa kuormituksessa määritellään standardin piiriin kuuluvissa teräsrakenteissa vedolle, puristukselle ja taivutukselle materiaalin alemman myötörajan R el arvosta seuraavasti: ReL tavallisessa kuormituksessa 15, ReL harvinaisessa kuormituksessa 13, Sallittu leikkausjännitys saadaan kertomalla edellä mainitut arvot luvulla 0,6 eli 06, (tai tarkemmin / 3 ) 9

Lasketaan sauvavoimat: Itseisarvoltaan suurin jännitys: ESIMERKKI Kuvan teräsristikon kaikkien sauvojen pinta ala on 100mm. Myötöraja R. Laske varmuusluku myötöön nähden. e 35 MPa Ratkaisu: S 5, 963kN, S 5, 333kN, S, 667kN S 1 3 5333, kn, S 6667, kn 4 5 S 6667N i max max Ai 100mm Re 35 Varmuus myötöön : n 35, 66, 67 max (Totea!) 66, 67 MPa Vapaakplkuvasta: ESIMERKKI Laske vaijerien AC ja BC tarvittava halkaisija, kun niiden materiaalin murtolujuus Rm 800 MPa ja varmuudeksi murtoon nähden halutaan 8. Palkin päissä vaikuttava voima F 100 kn. Ratkaisu: arctan,, 53 13 15 o : 100 SAC sin 53, 13 0 SAC 15kN o 10

Lasketaan vaijerien ittu jännitys Rm Rm 800MPa n 100MPa n 8 Vaijerien jännityksen lausekkeesta saadaan pinta alalle SAC SAC AC AAC AAC AC Asettamalla saadaan tarvittavalle pinta alalle AC SAC 15000N AACtarv 150 mm 100N/mm A tarv mm d AC tarv, mm 150 AC 39 89 Valitaan vaijerien halkaisijaksi 40 mm. Mitoita oheisen kuvan ristikon sauvojen poikkileikkauksien pinta alat. Alapaarre ja vinotuet ovat puuta, jonka ittu jännitys on 7 MPa ja riipuke terästä S35JRG (EN1005). Kuormitus on tavallinen. Vast: 471mm, 857mm, 17mm 11

Kuvan ristikon kaikki sauvat tehdään samasta RHS tangosta, jonka materiaali on S35JRG (EN1005). Laske ristikon sauvojen tarvittava poikkipinnan ala, kun varmuusluvun myötöön nähden tulee olla 1,5. Vast: 71mm Määritä kuvan teräsristikon varmuusluku myötöön nähden, kun se on valmistettu teräksestä S35JRG (EN1005). Voima F 0 kn ja pinta alat ovat A A1 00mm, A3 100mm. Pituus L 1 m. Vast:, 35 1

Terässauvaa, jonka poikkileikkaus on ympyrä ja materiaali S35JRG (EN1005), vedetään voimalla F 7 kn. Määritä sauvan halkaisija, kun sauvan pituus L 6 m ja sen suurin ittu pituuden muutos L 5, mm. E 10 GPa. Vast: 10mm Kuvan puusauvaa kuormitetaan voimalla P 14 kn. Puun leikkauslujuus syiden suunnassa 130, MPa ja puristuslujuus syitä vastaan kohtisuorassa suunnassa 70, MPa. Sauvan poikkileikkaus on neliö. Kuvaan on merkitty syiden suunta ja sivumitta a 100 mm. Laske varmuusluku murtoon nähden. Vast:, 14 13

Pallon muotoinen paineastia, jonka sisähalkaisija on 6m, on valmistettu liittämällä ruuvein yhteen kaksi puolipalloa. Liitoksessa käytetään 8.8M4 ruuveja, joiden kierteen sisähalkaisija on 0,30mm. Astian käyttöpaine (ylipaine) on 0,14MPa ja ruuvien esikiristysvoima 10kN. Laske, montako ruuvia tarvitaan, kun ruuvin 100MPa. Vast: 177kpl Mitoita kuvan tasoristikon sauvojen poikkipinta alat, kun sauvat on tehdyt teräksestä S35JRG (EN1005). Puristetulle sauvalle tulee käyttää varmuuslukua 4. Kuormitus on tavallinen. Voima F 50 kn ja mitta a 1 m. Vast: 409mm, 1311mm, 1543mm. 14

Kuvan ruuvikorvake ja sen aluslevy on tehty teräksestä S75JRG (EN1005). Mitoita ruuvin halkaisija d ja betonilaatan paksuus h, kun betonin ittu leikkausjännitys on 5 MPa ja ittu pintapaine 35 Mpa. Aluslevyn paksuus on 5 mm. Voima F 14, 3 kn. Kuvan mitat ovat millimetrejä. Vast: d 10mm, h37mm 15

Kuvan ristikon sauva D 1 on 0 mm pyöröterästä S35JRG. Laske sauvan varmuus myötöön nähden. Laske myös sauvan pituuden muutos L ja suhteellinen venymä. Vast: n,, L0, 6mm, 510 16