STAVEBNÍ LÁTKYlences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BI01... · 2014. 3. 26. · STAVEBNÍ LÁTKY MODUL BI01 M07 ... Zkušební tělesa mají tvar krychle o hraně (50

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

Ing. Petr Cikrle, Ph.D. Ing. Věra Heřmánková

Ing. Richard Mařík Ing. Petr Havlan

Ing. Petr Mitrenga

STAVEBNÍ LÁTKY MODUL BI01-M07

LABORATORNÍ CVIČENÍ 2

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídá autor

© Ing. Petr Cikrle, Ph.D.

Ing. Petr Havlan

Ing. Věra Heřmánková

Ing. Richard Mařík

Ing. Petr Mitrenga

Stavební látky - laboratorní cvičení 2

Obsah

OBSAH

1 Úvod............................................................................................................5 1.1 Cíle ......................................................................................................5

1.1 Doba potřebná ke studiu......................................................................5

1.2 Záznamy a protokoly o zkouškách......................................................5

2 Zkouġen² kamene.......................................................................................6 2.1 Cíle ......................................................................................................6

2.2 Doba potřebná ke studiu......................................................................6

2.3 Stanovení pevnosti v tlaku (ČSN EN 1926)........................................6

2.4 Stanovení ukazatele změknutí kamene po nasáknutí vodou ...............8

2.5 Stanovení nasákavosti za atmosférického tlaku ..................................8

3 Zkoušení cihlářských výrobků ...............................................................10 3.1 Cíle ....................................................................................................10

3.2 Doba potřebná ke studiu....................................................................10

3.3 Stanovení pevnosti v tlaku ................................................................10

3.4 Stanovení skutečných rozměrů cihel.................................................10

3.5 Objemová hmotnost výrobku ............................................................11

3.6 Nasákavost (ČSN 72 2603) ...............................................................12

3.7 Objemová hmotnost střepu (ČSN 72 2603) ......................................13

3.8 Stanovení mechanických vlastností (ČSN 72 2605) .........................15

3.9 Pevnost v tahu za ohybu (ČSN 72 2605) ..........................................15

3.10 Pevnost v tlaku (ČSN 72 2605).........................................................17

4 Zkoušení dřeva ........................................................................................18 4.1 Cíle ....................................................................................................18

4.2 Doba potřebná ke studiu....................................................................18

4.3 Řezy dřevem a směry zkoušení.........................................................18

4.4 Objemová hmotnost dřeva (ČSN 49 0108) .......................................19

4.5 Vlhkost dřeva (ČSN 49 0103)...........................................................20

4.6 Zjišťování bobtnání dřeva (ČSN 49 0126)........................................21

4.7 Pevnost v tlaku ve směru vláken (ČSN 49 0110)..............................22

4.8 Konvenční mez pevnosti v tlaku napříč vláken ................................24

(ČSN 49 0112) ..............................................................................................24

4.9 Rázová houževnatost v ohybu...........................................................26

Korespondenční úkol.....................................................................................27

- 3 (44) -

5 Zkoušení polymerů ................................................................................. 28 5.1 Cíle.................................................................................................... 28

5.2 Doba potřebná ke studiu ................................................................... 28

5.3 Stanovení tahových vlastností folií z plastů a trubek z termoplastů. 28

5.4 Identifikační zkoušky ....................................................................... 30

6 Zkoušení stavební oceli .......................................................................... 33 6.1 Cíle.................................................................................................... 33

6.2 Doba potřebná ke studiu ................................................................... 33

6.3 Stavební ocel..................................................................................... 34

6.4 Identifikace betonářských ocelí ........................................................ 35

6.5 Měření rozměrů ................................................................................ 36

6.6 Zkouška tahem za okolní teploty ČSN EN 10002-1 ........................ 37

7 Závěr ........................................................................................................ 43

7.1 Shrnutí .............................................................................................. 43

7.2 Klíč ................................................................................................... 43

8 Studijní prameny .................................................................................... 44 8.1 Seznam použité literatury ................................................................. 44

8.2 Seznam doplňkové studijní literatury ............................................... 44


Đvod

1

1.1

ÚVOD

Cíle

V této kapitole se seznámíte se základními údaji potřebnými ke správnému zápisu a vyhodnocení hodnot naměřených při praktických cvičeních.

1.1 Doba potřebná ke studiu

Časová náročnost této kapitoly je 100 minut.

1.2 Záznamy a protokoly o zkouškách

Pracovník provádějící zkoušku musí o ní provést prvotní záznam obsahující všechny informace o naměřených hodnotách jednotlivých veličin a další údaje, které budou potřebné pro provedení výpočtů a vypracování závěrečného proto-kolu. Každá zkouška musí být uzavřena protokolem, ve kterém se přesně a jasně uvedou veškeré podstatné informace o zkoušce a její jednoznačné vý-sledky. Náležitosti protokolu jsou uvedeny pro konkrétní zkoušky v příslušných technických normách, obecně pak v [1]. Protokoly z laboratorních cvičení v rámci našeho předmětu provedete ve zúžené formě a budou obsahovat:

• jméno studenta, studijní skupinu, datum zkoušky; • název protokolu (např. „Protokol o zkoušení kameniva hutného“); • teplotu a relativní vlhkost vzduchu; • popis zkušebního vzorku; • název každé úlohy (např. „1. Stanovení objemové hmotnosti v odměrném

válci“); • měřené veličiny; • obecný výpočtový vztah; • dosazení, výpočet, zaokrouhlení výsledku; • závěr = shrnutí a vyhodnocení výsledků, případně porovnání s technickými

předpisy; • na konci protokolu posluchač uvede: „Zkoušky provedl a protokol zpraco-

val: podpis“

Poznámka

Protokol musíte zpracovat pečlivě, jasně, přehledně a čitelně. Ke zpracování některých protokolů můžete použít formuláře obsažené v přílohách skript.

- 5 (44) -

2 ZKOUŠENÍ KAMENE

2.1 Cíle

V této kapitole se seznámíte s tradičním stavebním materiálem. Na vzorcích kamene stanovíte pevnost v tlaku ve stavu vysušeném a nasyceném vodou,z těchto hodnot vypočítáte ukazatel změknutí. Dále stanovíte objemovou hmot-nost, nasákavost kamene hmotnostní a otevřenou pórovitost.


Časová náročnost této kapitoly je 100 min.

2.3 Stanovení pevnosti v tlaku (ČSN EN 1926)

2.3.1 Podstata zkoušky

Stanovením pevnosti v tlaku se rozumí zjištění maximální síly, které je schop-no těleso odolávat při použití rovnoměrně rozloženého zatíženi, které je plynu-le zvyšováno, dokud nedojde k porušení.

2.3.2 Příprava zkušebních těles

Obrázek 2.1 Krychlová zkušební tělesa - zatížení kolmo k plochám anisotropie, rovnoběžně s plochami anisotropie

Obrázek 2.2 Válcová zkušební tělesa - zatížení kolmo k plochám anisotro-pie, rovnoběžně s plochami anisotro-pie

Pro zkoušku použijeme brusku povrchu, leštící zařízení, pokud je nutná koneč-ná úprava zkušebních těles. Kalibrovaný zkušební lis, stopky s přesnosti 1 s,


Zkouġen² kamene

sušárnu s ventilací, umožňující udržet teplotu (70 ±5)°C, váhy s přesností 0,01 g, délkové měřidlo s přesnosti 0,05 mm, klimatizovanou místnost na teplotu (20 ±5) °C.

Má být zkoušeno nejméně šest zkušebních těles a zaznamenán směr plochy anisotropie. Zkušební tělesa mají tvar krychle o hraně (50 ±5) mm nebo válce s kruhovým průřezem, jejichž průměr a výška se rovnají (50 ±5) mm. Osa zku-šebního tělesa má být kolmá k plochám anisotropie, např. vrstevným plochám, foliaci atd. V případě jiného směru zkoušení je třeba tento ůdaj zaznamenat. - (viz. obrázek 2.1, 2.2)

2.3.3 Postup zkoušky

Zkušební tělesa se vysuší za teploty (70 ±5) °C do ustálené hmotnosti. Po vy-sušení a před zkoušením se zkušební tělesa se skladují za teploty (20 ±5)°C, dokud nedojde k vyrovnání teplot Rozměry průřezu zkušebního tělesa (po-stranní rozměr pro krychlová, průměr pro válcová zkušební tělesa) se změří na nejbližší 0,1 mm zprůměrováním dvou měření získaných kolmo na sebe při-bližné v horní části a dvou měření přibližně v dolní části výšky h zkušebního tělesa. Pro výpočet plochy průřezu jsou použity aritmetický průměr postranní-ho rozměru θr nebo aritmetický průměr průměru d. Výška zkušebního tělesa se určí na nejbližší 1,0 mm.

Zkušební těleso se pečlivě vyrovná na střed tlačné plochy s kulovým uložením tak, aby se dosáhlo ustáleného usazení. Zatížení na zkušební těleso se vyvíjí plynule za konstantního přírůstku napětí (1±0,5) MPa/s a zaznamená se maxi-mální zatížení na zkušební těleso.

2.3.4 Vyhodnocení zkoušky

Pevnost v prostém tlaku R V MPa každého zkušebního tělesa se vyjádří jako poměrné zatížení při porušení zkušebního tělesa a jeho plochy průřezu před zkoušením pomocí vztahu:

AFR = (2.1)

A plocha příčného průřezu zkušebního tělesa před zkouškou, v mm2; F zatížení při porušení, v N;

Výsledkem zkoušky je aritmetický průměr R jednotlivých hodnot pevností v tlaku zkušebních těles sady. Výsledek zkoušky se vyjádří v MPa nejméně dvěma platnými čísly. Aritmetický průměr R se vypočte na nejbližší 1 MPa.

- 7 (44) -

2.4 Stanovení ukazatele změknutí kamene po nasáknu-tí vodou


Pří nasycení kamene vodou dojde ke snížení jeho pevnosti v tlaku (rovněž i v ohybu). Tento jev je natolik výrazný, že se zkoumá a popisuje pomocí ukaza-tele změknutí.

Definice

Ukazatel změknutí KZc udává poměr mezi součtem pevností v tlaku ve stavu nasyceném vodou ku součtu pevností v tlaku ve stavu vysušeném při stejném množství nasycených a vysušených těles vyrobených ze stej-ného vzorku kamene.


Nasakovaná tělesa se uloží při normálním atmosférickém tlaku do vody při teplotě (20 ±5)°C. Po 48 hodinách se vzorky vyjmou, osuší se na povrchu vlh-kou tkaninou, aby na tlačných plochách nelpěla voda a podrobí se zkoušce pevnosti v tlaku – viz. kapitola 7.1. Výpočet se provede dle rovnice 7.1, pouze pevnost v nasyceném stavu se označí Rn.

Je třeba dbát na to, aby zkušební tělesa vysušené sady byla stejná jako tělesa nasakované sady nejen v předepsaném tvaru a v předepsaných rozměrech, ale aby byla také vzájemně rovnocenná v pevnosti v tlaku, což se posoudí podle jejich vzhledu.

2.4.3 Vyjádření výsledků

Ukazatel změknutí KZc se vypočítá (se zaokrouhlením na 2 desetinná místa) ze vzorce:

RR

KZ nc = (2.2)

Rn je průměrná pevnost sady zkušebních krychlí, popř. válců nasáklých vodou, v MPa;

R průměrná pevnost sady zkušebních krychlí, popř. válců vysušených při 70°C do ustálení hmotnosti, v MPa.

2.5 Stanovení nasákavosti za atmosférického tlaku

2.5.1 Zkušební pomůcky

• Nádoba z vodou

• Váhy s váživostí 0,01 g.



Zkušební těleso se po vysušení zváží (md) s přesností 0,01 g a uloží do nádoby. Poté se zkušební tělesa zalijí vodou do poloviny výšky na dobu 60 minut. Poté se přilije vodo do tří čtvrtin výšky tělesa na dobu dalších 60 minut. Po této do-bě se tělesa ponoří zcela na 48 hodin. Po dvou dnech se tělesa vyjmeme, otře-me vodu z povrchu a rychle je zvážíme. Další vážení následuje každých 24 hodin až do ustálení vlhkosti, kdy se určí hmotnost ms tělesa nasyceného vodou.

Ve cvičení budete mít tělesa předem nasycena.

2.5.3 Vyjádření výsledků

Nasákavost vodou za atmosférického tlaku Ab každého zkušebního tělesa se vypočítá podle:

100-

⋅=s

dsb m

mmA (2.3)

ms hmotnost nasyceného zkušebního tělesa, v gramech;

md hmotnost vysušeného zkušebního tělesa, v gramech.

Výsledky se vyjádří v procentech na nejbližší 0,1%.

Kontrolní otázky

1. Jaké skutečnosti je třeba vzít v úvahu při zkouškách pevnosti v tlaku kamene?

2. Co udává ukazatel změknutí?

3. Jak probíhá nasakování těles při stanovení nasákavosti při atmosfé-rickém tlaku?

Korespondenční úkol

K/1 Určete ukazatel změknutí pískovce, jestliže na zkušebních tělesech ve tvaru válce o průměru 50 mm byly při zkoušce zjištěny tyto hodnoty maximál-ní síly: ve stavu vysušeném 132 kN, 145 kN, 149 kN, 122 kN a 131 kN, ve stavu nasyceném vodou 102 kN, 118 kN, 119 kN, 123 kN, 109 kN. (klíč: KZc = 0,84).

- 9 (44) -

Zkouġen² kamene

3 Zkoušení cihlářských výrobků

3.1 Cíle

V této kapitole se seznámíte se zkoušením cihel. I když se v laboratorním cvi-čení budou provádět zejména zkoušky plných pálených cihel, platí tato stať pro zkoušení všech cihlářských prvků pro svislé konstrukce, vodorovné konstrukce (stropní vložky a desky), pálenou krytinu i pro prvky pro zvláštní účely (trati-vodky, cihelné dlaždice, obkládačky aj.).

Na vzorcích stanovíte rozměry a vzhled, pevnost v tahu ohybem, pevnost v tlaku, nasákavost, objemovou hmotnost výrobku i střepu.



3.3 Stanovení pevnosti v tlaku

Pro zkoušky se odebírá zpravidla 30 ks výrobků, a to pro zjištění:

vzhledu a rozměrů, objemové hmotnosti a mechanických vlastností 10 ks;

nasákavosti, prosákavosti a mrazuvzdornosti 5 ks;

výskytu cicvárů 5 ks;

náchylnosti k tvorbě výkvětů 5 ks.

Navíc náhradní vzorky 5 ks.

Vzorky se zpravidla zkouší v definovaném stavu vlhkosti buď vysušené do ustálené hmotnosti, anebo ve stavu nasyceném vodou.

3.4 Stanovení skutečných rozměrů cihel

3.4.1 Postup

Před měřením skutečných rozměrů je nutné hrany a případně plochy zkušeb-ních vzorků zbavit větších výčnělků, které by mohly překážet měření. Základní rozměry (délku 1, šířku b, tloušťku h) měříme posuvným měřítkem na všech čtyřech plochách vždy na spojnici středů protilehlých hran - viz. plakát ve cvi-čení. Ze 4 naměřených hodnot pro každý rozměr vypočteme aritmetický prů-měr, který se udává s přesností ± 1 mm.


Zkouġen² cihl§ŚskĨch vĨrobkŢ

3.4.2 Vyhodnocení

Skutečné rozměry vzorku porovnejte s technickými požadavky (Tabulka 3.1) a vzorek zařaďte do příslušné jakostní třídy.

Vnější vlastnosti Třída jakosti jmeno-

vité I II

290 - 7 + 3 - 10 + 6 250 - 6 + 3 - 9 + 5 Mezní odchylky jmenovitých roz-měrů v mm

140 - 4 + 2 - 8 + 4

120 - 4 + 2 - 7 + 4 65 - 4 + 2 - 5 + 3 Použitelné zlomky v % dodávky max. nebo max. % prolínání jakostních tříd

5 8

Trhlinky nevadí, pokud nesnižují pev-nost

Odchylky od R mezi přilehlými plochami max. úhel

1° 2°

Otlučení hran a rohů, odštěpky (max. 2 na jed-né cihle u vzorků odebraných ve výrobně), do hloubky max. mm

10 20

Tabulka 3.1 Technické požadavky na vnější vzhled a rozměry cihel plných (ČSN 72 2610)

3.5 Objemová hmotnost výrobku


Objemová hmotnost výrobku je hmotnost jednotkového objemu vzorku, včetně pórů a dutin v něm obsažených. Zjišťuje se buď měřením rozměrů a vážením (u pravidelných těles) nebo hydrostatickým vážením (u nasáknutých těles ne-pravidelného tvaru). Hmotnost vzorku se určuje v suchém stavu.

3.5.2 Zkušební zařízení

• váhy potřebné váživosti s přesností 0,01%; • sušička umožňující regulování teploty v rozmezí (105 - 110) °C.


U vzorků pravidelného geometrického tvaru je možno objem vypočítat z průměrných hodnot vnějších rozměrů, určených ze sady 10 kusů vzorků (ve cvičení pouze 1 vzorek). Vysušený vzorek zvážíme a z naměřených rozměrů vypočteme průměrný objem V v m3 na 4 hodnotné číslice.

- 11 (44) -

3.5.1 Měřené veličiny a výpočet

m je hmotnost výrobku ve stavu vysušeném v kg;

l, b, h jsou průměrné rozměry výrobku v m;

V = l×b×h je průměrný objem výrobku v m3;

Objemovou hmotnost výrobku ρv v kg/m3 vypočítáme ze vzorce

ρvmV

= (3.1)

3.5.4 Vyhodnocení

Objemovou hmotnost výrobku zaokrouhlete na 3 platná místa dosaženou hod-notu porovnejte s technickými požadavky. Pro rychlou orientační kontrolu ob-jemové hmotnosti většího množství cihel stačí vzorky zvážit a jejich hmotnost porovnat s hodnotou minformativní (pro cihly plné - viz. tabulka 3.2).

l b h ρv minformativní

mm kg/m3 kg max. 1900 5,0

290 140 65 max. 1750 4,6 max. 1600 4,2

Tabulka 3.2 Požadavky na objemovou hmotnost cihel plných pálených

3.6 Nasákavost (ČSN 72 2603)


Nasákavost udává množství vody pohlcené vzorkem za stanovených podmínek v % hmotnosti vysušeného vzorku (poměr hmotnosti vody ku hmotnosti su-chého vzorku v %).


Nasákavost se zjišťuje na 5 celých vzorcích (ve cvičení pouze 1 vzorek) vysu-šených při 105 °C až 110 °C. Po ochlazení na teplotu místnosti vzorky zvážíme a postavíme nejmenší plochou na dno nádoby naplněné destilovanou nebo pit-nou vodou tak, aby se vzájemně nedotýkaly a hladina vody byla alespoň 50 mm nad povrchem vzorků. Vodu v nádobě uvedeme během 1 hodiny do varu, ve kterém ji udržujeme další 4 hodiny. Po ukončení varu necháme vzorky vychládat ve vodě po dobu dalších 16 až 24 hodin. Po vyjmutí z vody odstra-níme vlhkou tkaninou povrchovou vodu a do 5 minut od vytažení vzorky zvá-žíme.



mn je hmotnost nasyceného vzorku, v g;

ms je ustálená hmotnost vysušeného vzorku, v g.

Nasákavost NV v % každého vzorku zvlášť vypočítáme podle vzorce

NVm m

mn s

s=

−⋅100 (3.2)

3.6.4 Vyhodnocení

Výsledek zaokrouhl. na 3 platná místa a porovnejte s hodnotami v tabulce 3.3.

3.7 Objemová hmotnost střepu (ČSN 72 2603)

Metoda se používá u vzorků nepravidelného tvaru (zlomky, střepy). U cihel děrovaných nebo u keramických výrobků s dutinami je hodnota objemové hmotnosti střepu větší než hodnota objemové hmotnosti výrobku, pouze u cihel plných jsou prakticky shodné.


Podstatou zkoušky je zjištění objemu V buď z množství vytlačené vody váže-ním vzorku na vzduchu a ve vodě, anebo přímo změřením vytlačené vody v objemoměru nebo odměrném válci. Ve cvičení budeme objem zjišťovat vá-žením na vzduchu a pod vodou. Fyzikální princip zkoušky založený na Archi-médově zákonu je popsán v úloze 3.2.

3.7.2 Zkušební zařízení

• sušička umožňující regulování teploty v rozmezí (105 - 110) °C;

• váhy potřebné váživosti s přesností 0,01%;

• stejné váhy uzpůsobené pro vážení ve vodě;

• nádoba na vodu potřebné velikosti, destilovaná nebo pitná voda, na-sákavá tkanina;

3.7.3 Postup

Zkouška se provádí současně se zkouškou nasákavosti na 5 stejných vzorcích (ve cvičení pouze na 1 vzor-ku), kdy se nasycené vzorky odváží

Obrázek 3.1 Úprava vah pro hydrosta-tické vážení

- 13 (44) -


na tárovacích vahách ve vodě o teplotě (20±2) °C. K vážení vzorků použijeme přesnou váhu upravenou pro vážení ve vodě podle obrázku 3.1. Po zapnutí a vynulování váhy (B) postavíme na misku vah (C) pomocnou konstrukci (E), pod kterou protáhneme můstek (D) spočívající na kamenné desce stolu (A). Na můstek, který nezatěžuje misku vah, umístíme nádobu s vodou (F). Váhy vytá-rujeme (vynulujeme) včetně závěsu pro upevnění vzorku (G) vzhledem k jeho částečnému ponoření do vody. Vzorek nasycený vodou (H) zavěsíme na po-mocnou konstrukci a ponoříme do vody tak, aby se nedotýkal stěn nádoby a byl celý pod vodou. Po odstranění vzduchových bublin odečteme hmotnost ve vodě mnw. Pro zjištění hmotnosti na vzduchu odstraníme nádobu s vodou, vlh-kou tkaninou ze vzorku otřeme povrchovou vlhkost a určíme jeho hmotnost na vzduchu mn. Hmotnost vysušeného vzorku ms vypočítáme ze zadané hodnoty nasákavosti střepu.


ms je hmotnost vysušeného vzorku v g;

mn je hmotnost nasyceného vzorku v g;

mnw je hmotnost nasyceného vzorku váženého ve vodě v g.

Objemovou hmotnost střepu ρvs v kg/m3 vypočítáme ze vzorce

ρvss

n nw

mm m

=−

⋅1000 (3.3)

3.7.5 Vyhodnocení

Výsledek zaokrouhl. na 3 platná místa a porovnejte s hodnotami v tabulce 3.3.

Druh Pevnost Nasákavost Mrazuvzdornost Pev-nostní

v tlaku v ohybu počet

značka v suchém stavu min. průměrná zmrazovacích prů-

měrná jednot-livá

prů-měrná

jednot-livá

cyklů

CP MPa % P 6 6 4,8 1,0 0,7 P 7 7 6,0 1,2 0,8 0 P 8 8 6,4 1,5 0,8 min. P 10 10 8,0 1,7 0,9 10 0 nebo 15 P 15 15 12,0 2,2 1,1 podle P 20 20 16,0 2,8 1,4 požadavků P 25 25 20,0 3,2 1,6 25

Tabulka 3.3 Technické požadavky na mechanické vlastnosti a nasákavost cihel plných pálených


3.8 Stanovení mechanických vlastností (ČSN 72 2605)

Z mechanických vlastností se určuje zejména pevnost v tahu za ohybu, pevnost v tlaku a únosnost. Zjištění těchto vlastností je navíc také součástí stanovení mrazuvzdornosti, což je zkouška technologická.

3.8.1 Podmínky zkoušek

Zkouší se na 5 kusech zkušebních vzorků (zásadně hotových výrobků, jen vý-jimečně na částech výrobků) ve vysušeném nebo nasáknutém stavu po jejich případné úpravě. Jestliže zjišťujeme na vzorku pevnost v tahu za ohybu (resp. únosnost) a máme určit i pevnost v tlaku, můžeme pro obě zkoušky použít týž vzorek v případě, že předešlou zkouškou vznikla pravidelná a přibližně kolmá lomová plocha a obě poloviny vzorku nejsou jinak poškozené. Výsledkem každé dále uvedené zkoušky je (mimo jednotlivé hodnoty) aritmetický průměr ze všech 5 vzorků. Průměrnou pevností v tlaku nebo tahu za ohybu musí cihlářské výrobky vyhovovat požadavkům v příslušných materiálových listech. Jestliže pevnost v tlaku prvků pro svislé konstrukce nasáklých vodou klesne o více než 20% proti pevnosti v suchém stavu, musí být tyto výrobky označeny takovou pevnostní značkou (P), které odpovídají stavu nasáklému vodou (v průměru i jednotlivě).

3.8.2 Příprava vzorků

Před každou zkouškou změříme potřebné rozměry s přesností ± 1 mm. Počítá-me-li při vyhodnocování výsledku s tloušťkou (výškou) vzorku, měříme ji až po provedené zkoušce v místě lomu. Dále je nutno upravit tlačné plochy vzor-ků, které musí být rovinné a vzájemně rovnoběžné. Provedeme to obroušením na rovinné brusce anebo vytvořením tenké, maximálně 10 mm tlusté vyrovná-vací vrstvy z cementové malty. U vzorků podrobených ohybovým zkouškám obdobně vyrovnáme jen stykové plochy s měřicím přípravkem vytvořením pásků 15 až 25 mm širokých a 10 mm tlustých.

3.9 Pevnost v tahu za ohybu (ČSN 72 2605)

Provádí se přímo na výrobcích (v našem případě na plné cihle) upravených jak již bylo uvedeno.


Cílem zkoušky je zjistit tahové napětí vyvolané ohybovým momentem při po-rušení vzorku. Cihly se zatěžují jedním břemenem v polovině rozpětí.

3.9.2 Přístroje a zařízení

• pomůcky pro úpravu zkušebního vzorku;

- 15 (44) -


• hydraulický lis se zatěžovacím přípravkem; • pryžové podložky.


Zkušební vzorek umístíme upravenými stykovými plocha-mi na dvě výkyvné válečkové podpěry. Jejich délka je nejmé-ně rovna šířce vzorku a jejich průměr je 10 mm. Osovou vzdálenost podpěr upravíme tak, aby byla vyjádřena rovným číslem v desítkách milimetrů a aby ji oba okraje vzorku symet-ricky přesahovaly asi o 25 mm. Zatížení se přenáší na horní stykovou plochu vzorku upro-střed rozpětí tlačným válečkem.

F

240

120120

pryžovápodložka

porušenítělesa

Obrázek 3.2 Zkouška pevnosti v tahu za ohybu cihel o rozměrech 290×140×65

K dokonalému přilehnutí podpěr i tlačného válečku se vkládá mezi vzorek a podpěry 5 mm tlustá pryžová vložka (Obrázek 3.2). Takto opatřený vzorek zatěžujeme plynule až do jeho zlomení. Zaznamenáme dosažené zatížení F v N, v místě lomu změříme šířku b a výšku h v mm s přesností ± 1 mm.


F síla potřebná k porušení vzorku v N;

l je osová vzdálenost podpěr v mm;

b je šířka vzorku v mm;

h je výška vzorku v místě zlomu v mm.

Pevnost v tahu za ohybu σpo v MPa vypočteme pro každý vzorek zvlášť podle vzorce

σ poMW

F l

b hF l

b h= =

⋅

⋅=

⋅⋅

4

6

322 2 (3.4)

3.9.5 Vyhodnocení

Pevnost v tahu za ohybu zaokrouhlete na dvě platná místa. Přestože jsme zkou-šeli pouze 1 vzorek, výsledek porovnejte s požadavkem na průměrnou hodno-tou pevnosti zadané pevnostní třídy (tabulka 3.3).


3.10 Pevnost v tlaku (ČSN 72 2605)

Zkouší se buď celý výrobek, anebo 2 zlomky po zkoušce pevnosti v tahu za ohybu.

3.10.1 Přístroje a zařízení

hydraulický lis o rozsahu do 1000 kN.

3.10.2 Postup měření

Vzorek (nebo postupně oba zlomky) upravený vložíme dostředně na dolní tlač-nou desku lisu a opatrně zatížíme tak, aby jeho horní tlačná deska opatřená kulovým kloubem dosedla na celou plochu vzorku nebo zlomku. Potom plynu-le zvyšujeme zatížení až do porušení vzorku.


F je nejvyšší zatížení při porušení celého vzorku, v N;

F1, F2 jsou nejvyšší zatížení při porušení každého ze zlomků, v N;

A je tlačná plocha vypočtená ze změřených rozměrů původního vzorku, v mm2.

Pevnost v tlaku σpd v MPa vypočítáme podle vzorce

σ pd

FA

F FA

= =+1 2 (3.5)

3.10.4 Vyhodnocení

Pevnost v tlaku σpd zaokrouhlete na 2 platná místa. Přestože jsme zkoušeli pouze 1 vzorek, výsledek porovnejte s požadavkem na průměrnou hodnotou pevnosti zadané pevnostní třídy (tabulka 3.3).

Kontrolní otázky

1. Podle čeho se posuzuje jakostní třída cihel?

2. Jaké jsou požadavky na objemovou hmotnost a nasákavost cihel pl-ných?

3. Co vyjadřuje označení cihly P 15?

4. Jak se provádí zkouška pevnosti v tlaku ne stejném vzorku, ne kterém byl předtím zkoušen ohyb?

Korespondenční úkol CI/1 Jakou nejmenší sílu musí vyvinout zkušební stroj, aby přelomil na dvě části cihlu, jejíž pevnost v tahu ohybem je 1,4 MPa, rozměry přesně odpovídají jmenovitým a osová vzdálenost podpěr je 240 mm ? (klíč: 2,3 kN).

- 17 (44) -


CI/2 Vypočtěte objemovou hmotnost a nasákavost cihelného střepu, jestliže jeho hmotnost v nasyceném stavu na vzduchu byla m1 = 60,0 g, pod vodou m2 = 28,0 g a po vysušení mS = 48,0 g. (klíč: 1500 kg/m3 , 25%)

CI/3 Plná pálená cihla o rozměrech 290×140×65 mm byla při zkoušce pev-nosti v tlaku rozdrcena silami 310 a 290 kN. Vypočtěte pevnost v tlaku. (klíč 14,78 MPa )

4 Zkoušení dřeva

4.1 Cíle

V této kapitole se naučíte rozeznávat řezy dřevem a směry zkoušení dřeva. Dále se seznámíte s vlastnostmi dřeva – vlhkostí, bobtnáním a sesýcháním, pevností v tlaku ve směru, pracovním diagramem dřeva při zatěžování tlakem napříč vláken a rázovou houževnatostí v ohybu.



4.3 Řezy dřevem a směry zkoušení

Zkoušky přírodního (rostlého) dřeva provádíme na rozměrově přesně určených vzorcích bez suků, smolnatosti, dřeně a jiných vad a z výsledků těchto zkoušek usuzujeme na vlastnosti dřeva i s vadami. U dřeva určeného pro stavební kon-strukce se zjišťují hlavně jeho fyzikálně mechanické vlastnosti.Tyto vlastnosti jsou různé z hlediska průběhu vláken ve dřevě (obrázek 4.1), a proto se mnohé zkoušky provádějí ve více směrech. (obrázek 4.2). Na výsledky zkoušek má velký vliv také vlhkost dřeva.


Zkouġen² dŚeva

PŘÍČNÝ(TRANSVERZÁLNÍ)

TEČNÝ(TANGENCIÁLNÍ)

STŘEDOVÝ(RADIÁLNÍ)

VE SMĚRU VLÁKEN NAPŘÍČ VLÁKENVLASTNOST

SMĚRRADIÁLNÍ

SMĚRTANGENCIÁLNÍ

RADIÁLNÍPLOCHA

TANGENCIÁLNÍ PLOCHA

Obrázek 4.1 Řezy dřevem Obrázek 4.2 Směry zkoušení vlastností dře-va

Zkušební tělesa, jejichž tvar, rozměry, orientace vláken a letokruhů, zpracování ploch apod. je určen požadavky ČSN, jsou pro cvičení předem připravena.

4.4 Objemová hmotnost dřeva (ČSN 49 0108)


Měřením rozměrů a vážením tělesa s přirozenou vlhkostí W zjistíme jeho ob-jem a hmotnost. Protože dřevo snadno přijímá vodu, rozlišujeme tři různé ob-jemové hmotnosti dřeva:

a) objemová hmotnost při vlhkosti W - je hmotnost objemové jednotky dřeva při vlhkosti W;

b) objemová hmotnost v suchém stavu - je hmotnost objemové jednotky zcela vysušeného dřeva;

c) redukovaná objemová hmotnost - je hmotnost zcela suchého dřeva v objemové jednotce dřeva o vlhkosti nad mezí nasycení buněčných stěn, která činí přibližně 30% [1, str.162].

Ve cvičení budeme zjišťovat objemovou hmotnost dřeva s přirozenou vlhkostí W (v % hmotnosti), která má pro stavební praxi největší význam.

4.4.2 Zkušební zařízení a potřeby

• posuvné měřítko; analytické váhy.

4.4.3 Zkušební postup

Norma předepisuje pro zkušební tělesa tvar pravoúhlého hranolu se základnou 20×20 (mm) a délkou podél vláken (25±5) mm. Rozměry zkušebního tělesa

- 19 (44) -

změříme posuvným měřítkem s přesností 0,1 mm. Hmotnost zkušebního tělesa zvážíme s přesností 0,01 g.


mw je hmotnost zkušebního tělesa při vlhkosti W v kg;

aw, bw, lw jsou rozměry zkušebního tělesa při vlhkosti W v m.

Objemovou hmotnost ρw dřeva při vlhkosti W v době zkoušky v kg/m3 vypočí-táme podle vzorce

www

ww

lbam

⋅⋅=ρ (4.1)

4.4.5 Vyhodnocení

Vypočtenou hodnotu objemové hmotnosti ρw zaokrouhlete na 5 kg/m3.

4.5 Vlhkost dřeva (ČSN 49 0103)


Hmotnostní vlhkost dřeva stanovíme jako procentuální podíl hmotnosti vody obsažené ve vlhkém vzorku ku hmotnosti téhož vzorku ve stavu vysušeném.

4.5.2 Zkušební zařízení a pomůcky

• váhy a přesností 0,01g; • sušička umožňující regulování teploty v rozmezí (103±2) °C; • exsikátor s hygroskopickou látkou.


Norma předepisuje pro zkušební tělesa tvar pravoúhlého hranolu o objemu (10±2) cm3, přednostně pak se základnou 20×20 (mm) a délkou podél vláken (25±5) mm.

Vlhké zkušební těleso (v našem případě vzorek ponořený do vody) odvážíme s přesností 0,01 g. Zkušební těleso vysušíme při teplotě (103±2) °C do ustálené hmotnosti (t.j. změna hmotnosti mezi dvěma váženími prováděnými po dvou hodinách nepřekročí 0,01 g). Poté jej ochladíme v exsikátoru a vzápětí rychle zvážíme (aby přírůstek vlhkosti nebyl větší než 0,1%) s přesností 0,01 g. V našem případě předpokládáme, že vzorek uložený v exsikátoru je vysušený předepsaným způsobem.



m1 je hmotnost zkušebního tělesa ve stavu vlhkém v g (s přesností min. 0,01 g);

m2 je hmotnost zkušebního tělesa po vysušení v g (s přesností min. 0,01 g).

Vlhkost dřeva W v % je

1002

21 ⋅−

=m

mmW (4.2)

4.5.5 Vyhodnocení

Výsledek uveďte s přesností 1,0%

4.6 Zjišťování bobtnání dřeva (ČSN 49 0126)

Bobtnání dřeva je způsobeno objemovými a délkovými změnami dřevních vlá-ken při změně vlhkosti. Střídavé sesýchání a bobtnání dřeva se nazývá praco-vání dřeva.


Podstatou metody je zjištění délkových rozměrů zkušebního tělesa v úplně su-chém stavu (nebo při normalizované vlhkosti) a ve stavu při vlhkosti rovné nebo větší než je mez hygroskopicity buněčných stěn [1] a zjištění změn těchto rozměrů v poměru k rozměrům v úplně vysušeném stavu.

4.6.2 Zkušební zařízení a potřeby

− mikrometrický šroub; − sušička umožňující regulování teploty v rozmezí (103±2) °C; − exsikátor s hygroskopickou látkou; − nádoba s destilovanou vodou.


Normová zkušební tělesa mají tvar pravoúhlého hranolu se základnou 20×20 (mm) a výškou 10 mm až 30 mm. Zkušební těleso vysušíme při teplotě (103±2) °C do ustálení rozměrů (t.j. rozdíl mezi dvěma měřeními prováděnými po 2 h není větší než 0,02 mm) a ochladíme v exsikátoru. V průsečících úhlo-příček ploch změříme rozměry zkušebního tělesa v radiálním a tangenciálním směru a ve směru podél vláken, vše s přesností 0,01 mm.

Zkušební těleso potom namáčíme v destilované vodě o teplotě (20±2) °C do ustálení rozměrů. V našem případě předpokládáme že vzorek uložený ve vodě je nasycen na požadovanou hodnotu. Měření rozměrů provádíme obdobně jako v suchém stavu.

- 21 (44) -

Zkouġen² dŚeva


lr max, lt max, la max jsou rozměry zkušebního tělesa ve směrech radiálním (r), tangenciálním (t) a podél vláken (a) při vlhkosti rovné nebo větší než je mez hygroskopicity buněčných stěn v mm;

lr min, lt min, la min jsou rozměry zkušebního tělesa ve směru radiál-ním (r), tangenciálním (t) a podélvláken (a) ve stavu vysušeném, v mm.

Hodnoty největšího bobtnání amax v příslušných směrech v % jsou

al l

lr

r r

rmax

max min

min=

−⋅100 , a

l ll

tt t

tmax

max min

min=

−⋅100 ,

al l

la

a a

amax

max min

min=

−⋅100 (4.3)

Hodnota objemového bobtnání aV max v % je

a(l l l ) (l l l )

l l lV

r t a r t a

r t amax

max max max min min min

min min min=

× × − × ×× ×

⋅100 (4.4)

4.6.5 Vyhodnocení

Výsledky ve směru napříč vláken (r - radiálním, t - tangenciálním) uveďte s přesností 0,1%, ve směru podél vláken (a) s přesností 0,01%, neboť zde je bobtnání mnohem menší.

4.7 Pevnost v tlaku ve směru vláken (ČSN 49 0110)

Hodnota meze pevnosti dřeva v tlaku ve směru vláken je jedním z rozhodujících údajů pro použití dřeva ve stavební konstrukci. Ve směru vlá-ken je dřevo nejméně stlačitelné.


Podstatou zkušební metody je zjištění maximálního zatížení při porušení zku-šebního tělesa v tlaku a výpočet tlakového napětí v průřezu při tomto zatížení.


− posuvné měřítko; − zkušební lis se zkušebním přípravkem.

4.7.3 Zkušební vzorky

Zkušební tělesa mají tvar pravoúhlého hranolu se základnou 20×20 mm a dél-kou podél vláken 30 mm.



V polovině výšky zkušebního tělesa změ-říme rozměry průřezu a a b s přesností 0,1 mm. Vlastní provedení zkoušky je zná-zorněno na obrázku 4.3. Zkušební těleso (C) uložíme do přípravku na dvě destičky z kalené oceli (A, B) dotýkající se kulový-mi povrchy. Rovnoměrně zatěžujeme při konstantní rychlosti namáhání. Odečteme maximální zatížení Fmax při porušení vzor-ku.


Fmax je maximální zatížení v N;

a, b jsou rozměry průřezu zkušebního tělesa v mm;

F

C

A

B

Obrázek 4.3 Tlak ve směru vlá-ken

W je vlhkost zkušebního tělesa;

α je opravný vlhkostní koeficient stejný pro všechny dřeviny, α = 0,04.

Mez pevnosti σW v MPa při vlhkosti zkušebního tělesa W je

σW=Fa b

max

⋅ (4.5)

Zjištěná mez pevnosti σW se přepočítává pro 12% vlhkost dřeva na σ12 v MPa podle vzorce

[ ]σ σ α12 1 1= + ⋅ −W (W )2 (4.6)

4.7.6 Vyhodnocení

Vypočtenou hodnotu zaokrouhlete na 0,5 MPa.

Příklad 9.1

Určete sílu Fmax potřebnou k porušení vzorku dřeva ve směru vláken, jestliže má pevnost ve směru vláken RW = 48 MPa a rozměry 20 mm ve směru radi-álním, 21 mm v tangenciálním a 31 mm ve směru vláken. (klíč: 20,16 kN)

Příklad 9.2

Jaký minimální průřez amin musí mít 2 dřevěné podpěry čtvercového průřezu pod bedněním, kterým je přenášeno zatížení 60 tun. Předpokládejte, že pod-pěry jsou umístěny v podélné ose symetricky (hodnoty reakcí jsou stejné), zatíženy rovnoměrně dostředně a jejich únosnost není ovlivněna vzpěrem. Výpočtová pevnost dřeva v tlaku ve směru vláken je Rd = 12 MPa. (klíč: 49050 mm2, 156,6 mm)

- 23 (44) -

Zkouġen² dŚeva

4.8 Konvenční mez pevnosti v tlaku napříč vláken (ČSN 49 0112)

Zkouškou se zjišťuje konvenční (smluvní) mez pevnosti (mez úměrnosti) dřeva v tlaku napříč vláken v radiálním nebo tangenciálním směru z deformace dřeva způsobené tlakem na celou plochu nebo část plochy zkušebního tělesa. Při pů-sobení tlaku napříč vláken se dřevo více deformuje než při zkoušce v tlaku ve směru vláken, přičemž až do konvenční meze pevnosti dřeva v tlaku se chová pružně (přímková část diagramu „deformace - zatížení“ na obrázku 4.5). Za touto mezí dochází ke vzniku výrazných trvalých deformací, které považujeme prakticky za porušení dřeva.


U zkoušky v tlaku napříč vláken je nutné sílu odpovídající konvenční pevnosti odečíst předepsaným způsobem z pracovního diagramu (obrázek 4.5), neboť zatěžovací síla narůstá i po dosažení této meze. Při výpočtu konvenční pevnosti tuto graficky odečtenou hodnotu sílu dělíme tlačnou plochou, která je v našem

případě soustředného míst-ního namáhání dána šířkou tělesa a šířkou zatěžovacího ocelového hranolku (obrázek 4.4).

Zkušební zařízení a pomůc-ky

− zkušební lis; − ocelový zaoblený hranol

(A); − snímač deformací (B) − měřící ústředna (C); − ocelová podložka (D); − posuvné měřítko; − tiskopis pracovního dia-

gramu.

F

A

D C

B

Obrázek 4.4 Stanovení pevnosti v tlaku na-příč vláken


Norma předepisuje pro zkušební tělesa tvar pravoúhlého hranolu se základnou 20×20 (mm) a délkou podél vláken 30 mm nebo 60 mm. Je nutné, aby zkušeb-ní těleso mělo minimálně 5 letokruhů. Šířku zkušebního tělesa (v tangenciál-ním směru při radiálním tlaku, v radiálním směru při tangenciálním tlaku) mě-říme v ose symetrie s přesností 0,1 mm. Zkušební těleso vložíme do zkušební-ho zařízení podle obrázku 4.4 a plynule zatěžujeme. Pro měkké dřeviny je do-voleno použít interval přírůstku zatížení 200 N. Deformace měříme číselníko-


vým úchylkoměrem nebo jiným sníma-čem deformací s přesností alespoň 0,01 mm.

Ve zkoušce pokračujeme až do viditel-ného překročení konvenční meze pev-nosti.

Deformaci dřeva způsobenou tlakem na část plochy zkušebního tělesa znázor-níme v diagramu „zatížení-deformace“. Na křivce vyhledáme dotykový bod P tečny t tak, aby tangens úhlu γ, který svírá tečna s osou zatížení, byl 1,5× větší než tangens úhlu β, který svírá s osou zatížení přímková část křivky (obrázek 4.5). Postup je následující:

a) lineární částí diagramu proložíme přímku p, která protne libovolně zvolenou svislici pod úhlem β v bodě A;

b) graficky sestrojíme podmínku tg γ = 1,5× tg β tak, že z libovolného bodu B na zvolené svislé ose vztyčíme kolmici, která protne p v bodě C. Polovinu vzdálenosti ⎟BC⎟ přeneseme do bodu D. Spojnice AD ≅ ť svírá hledaný úhel γ .

Rovnoběžně s ť vedeme tečnu k pracovnímu diagramu t, jejíž průsečík P s přímkou p má svislou souřadnici rovnu hledanému zatížení F v N.


a je šířka zkušebního tělesa v mm;

18 je hodnota účinné šířky ocelového hranolu v mm;

F je zatížení odpovídající dohodnuté mezi pevnosti ve směru tangenciál-ním (t)

nebo ve směru radiálním (r), v N;

W je vlhkost zkušebního tělesa;

α je opravný vlhkostní koeficient stejný pro všechny dřeviny, α = 0,035.

Konvenční mez pevnosti v tlaku napříč vláken σkW v MPa ve směru tangenci-álním nebo radiálním vypočteme podle

σ t rkW

Fa

( ) =⋅18

(4.7)

Zjištěná konvenční mez pevnosti σkW se přepočítává pro vlhkost 12% na σk12 v MPa podle vzorce

[ ]σ σ αk kW (W12 1= + ⋅ − )12 (4.8)

- 25 (44) -

Zkouġen² dŚeva

4.8.4 Vyhodnocení

Vypočtenou hodnota zaokrouhlete na 0,1 MPa.

4.9 Rázová houževnatost v ohybu

Houževnatost dřeva je schopnost odolávat dynamickému (rázovému) namáhání ohybem.


Podstatou metody je zjištění energie potřebné k porušení tělesa při působení dynamického zatížení v ohybu. Rázovou houževnatost vypočítáme z poměru energie a příčných rozměrů zkušebního tělesa.


− posuvné měřítko; − rázové kyvadlové kladivo CHARPY.


Zkušební tělesa mají tvar pravo-úhlého hranolu se základnou 20×20 (mm), délka podél vláken je 300 mm. Jedna boční hrana zku-šebního tělesa musí být v radiální, druhá v tangenciální rovině. Ve středu délky zkušebního tělesa změříme šířku v radiálním a výšku v tangenciálním směru s přesností 0,1 mm. Vlastní zkoušku provede-me kyvadlovým kladivem Charpy, které pracuje na principu změny polohové potenciální energie v kinetickou (obrázek 4.6). Vzorek umístíme do přístroje umístí tak, aby byl porušen jediným úderem kladiva na radiální povrch (při tangenciálním ohybu). Nastavíme počáteční polohovou energii zafixováním kladiva pod úhlem počátečního vychýlení. Kladivo po uvolnění jediným úderem poruší zkoušený vzorek. Na úchylkomě-ru přístroje pomocí vlečného ukazatele odečteme velikost úhlu překyvu po pře-ražení vzorku.

Obrázek 4.6 Schéma Charpyho kyvadla



b, h jsou rozměry zkušebního tělesa v radiálním a tangenciálním směru v cm;

m je hmotnost kyvadla v kg (v našem případě m = 19,38 kg); a je rameno kyvadla v m (v našem případě a = 0,80 m); g je tíhové zrychlení (g = 9,80665 m/s2); ϕ1 je velikost úhlu vychýlení kyvadla pro počáteční polohu ve stupních; ϕ2 je velikost úhlu překyvu ve stupních; W je vlhkost zkušebního tělesa; α je opravný vlhkostní koeficient stejný pro všechny dřeviny, α = 0,02. Práci Q v J potřebnou pro přeražení zkušebního vzorku určíme ze vztahu

Q q m a ( )= ⋅ ⋅ ⋅ −cos cosϕ ϕ2 1 (4.9)

Rázovou houževnatost A v J/cm při vlhkosti materiálu W v okamžiku zkoušky vypočteme ze vztahu

W2

AQ

b hW =⋅

(4.10)

Zjištěná rázová houževnatost AW se přepočítává pro vlhkost 12% na A12 v J/cm2 dle vztahu

[ ]A A (WW12 1 1= + ⋅ −α )2 (4.11)

4.9.5 Vyhodnocení

Vypočtenou hodnotu rázové houževnatosti zaokrouhlete na 0,1 J/cm2.

Kontrolní otázky

1. Jaké znáte hlavní řezy dřevem?

2. Jaké jsou rozměry zkušebního tělesa u zkoušky pevnosti v tlaku ve smě-ru vláken?

3. Jak se určuje konvenční mez pevnosti v tlaku napříč vláken?

4. Co je to rázová houževnatost v ohybu?

Korespondenční úkol

D/1 Kolik m3 dřeva při vlhkosti W = 28% můžeme naložit na automobilový přívěs nosnosti 8 tun, když objemová hmotnost suchého dřeva ρW=0 = 500 kg/m3. ( klíč: 640 kg/m3, 12,5 m3)

D/2 Určete objemovou hmotnost vzorku dřeva rozměrů 20 × 20 × 30 mm v suchém stavu ρW=0, je-li při vlhkosti W = 10% jeho hmotnost mW=10% = 8,184 g. (klíč: 7,44g, 620 kg m-3)

- 27 (44) -

Zkouġen² dŚeva

D/3 Lineární bobtnání dřeva je ve směru vláken aa max = 0,1%, v tangenciálním směru at max = 12%. Z vysušeného dřeva byla vysklá-dána plocha A = 3 x 3 m. Vypočtěte o kolik m2 se plocha A zvětší na-sycením dřeva vodou. (klíč: 3,003 m, 3,360 m, 1,09 m2).

D/4 Na desky ze smrkového dřeva o rozměrech 3000 × 150 × 25 mm při vlhkosti W = 15% napršelo. Po dešti byla zjištěna vlhkost materiálu W = 25%. Jak se změnily rozměry desek, jestliže součinitelé bobtnání na 1% stupeň vlhkosti v rozsahu (15 - 30)% pro měkké dřevo jsou aa = 0,02% ve směru vláken, at = 0,24% v tangenciálním a ar = 0,12% v radiálním směru. (klíč: 3006 mm, 153,6 mm, 25,3 mm)

5 Zkoušení polymerů

5.1 Cíle

Cílem kapitoly je provést některé zkoušky mechanických vlastností a základní identifikační zkoušky vybraných druhů polymerů.



5.3 Stanovení tahových vlastností folií z plastů a trubek z termoplastů

Jedná se o dvě různé zkoušky s mnoha společnými znaky. Při zkouškách zjiš-ťujeme chování folií a vzorků vyrobených z trubek při namáhaných jednoosým tahem. Obvykle jakost folií i materiálu trubek posuzujeme podle meze pevnosti v tahu (nebo meze kluzu) a podle tažnosti.

5.3.1 Princip zkoušky

Princip zkoušky spočívá v namáhání zkušebního tělesa tahem při stanovené rychlosti deformace až do jeho přetržení za účelem určení mechanických vlast-ností.


− posuvné měřítko; − číselníkový úchylkoměr; − ocelové milimetrové měřítko; − podložka a nůž na dělení vzorků;


Zkouġen² polymerŢ

− zkušební stroj o rozsahu do 1000 N s přípravkem na upnutí zkušebních vzorků.

5.3.3 Postup při zkoušce fólií (ČSN EN ISO 527-3)

Zjistíme počáteční šířku vzorku b posuvným měřítkem s přesností 0,1 mm a počáteční tloušťku d číselníkovým úchylkoměrem s přesností 0,01 mm. Zku-šební těleso upneme do čelistí zkušebního stroje a na délkové stupnici stroje odečteme hodnotu počáteční měřené délky Lo. Upevnění tělesa do zkušebního přípravku musí v co největší míře omezit možnost proklouznutí v čelistech. Zkušební těleso zatěžujeme plynule bez rázů rovnoměrně narůstající tahovou silou až do přetržení.

Na délkové stupnici stroje odečteme hodnotu konečné měřené délky Lu. a na siloměrné stupnici stroje zjistíme hodnotu největší dosažené síly při zkoušce F; v případě použití mechanické trhačky se závažím odečteme hodnotu největší dosažené hmotnosti závaží m.

5.3.4 Postup při zkoušce trubek t termoplastů

Zkušební těleso má tvar „osmičky“ (obrázek 5.1), jeho rozměry se řídí předmě-tovou normou. Z dodané trubky vyřízneme podélné pásky, jejichž počet závisí na rozměru trubky. Z nich připravíme zkušební tělesa buď vysekávacím nožem nebo strojním obráběním. V obrobené části těles se vyznačí dvě kontrolní rysky jako počáteční měřená délka Lo. Pro zkoušky polymerů je velmi důležitá teplota, takže tělesa se kondicionují při (23±2) °C.

Změříme nejmenší šířku b a tloušťku d tělesa mezi kontrolními ryskami s přesností 0,01 mm a vypočteme počáteční průřez A. Zkušební těleso upneme do čelistí stroje ve směru tahové síly a nastavíme předepsanou rychlost zkou-šení. V našem případě hodnoty síly na mezi kluzu a měřené délky v okamžiku přetržení zaznamenáme přímo. Při přetržení mimo kontrolní rysky těleso vyřa-díme.

5.3.5 Měřené veličiny

b, d jsou šířka a tloušťka zkušebního tělesa v mm;

A = b×d je počáteční plocha průřezu v mm2;

Lo je počáteční měřená délka odečtená na stupnici stroje nebo mezi ryskami v mm;

6

115

33

15

Lo

Obrázek 5.1 Zkušební těleso z termoplastové trubky Lu je konečná měřená

délka odečtená po přetržení v mm;

m je největší hmotnost závaží v kg;

- 29 (44) -

F je síla na mezi kluzu nebo největší síla při zkoušce tahem v N;

F = g×m = 9,81×m

5.3.6 Výpočet

Mez kluzu σy v MPa nebo mez pevnosti v tahu σmax v MPa vypočítáme ze vzorce

σ =FA

(5.1)

Tažnost ε v % vypočítáme ze vzorce

ε =−

⋅L L

Lu o

o

100 (5.2)

5.3.7 Zpracování výsledků zkoušky

Uveďte, zda jste počítali napětí na mezi kluzu nebo mez pevnosti v tahu. V obou případech výsledky zaokrouhlete na tři platné číslice. Hodnotu tažnosti zaokrouhlete na dvě platné číslice.

5.4 Identifikační zkoušky

5.4.1 Stanovení vnějších vlastností

Druh polymeru můžeme často snadno určit podle vnějších vlastností výrobku.

Posuzujeme:

• tvar (výlisek, fólie, vlákno, lehčená hmota); • povrch (lesklý, matný, drsný, lepivý, voskový); • zbarvení (barevný odstín, průhlednost); • tvrdost (podle vrypu kovovým hrotem); • soudržnost (houževnatost, křehkost, rozpad působením tlaku, vlhkosti).

5.4.2 Stanovení chování v plameni

Upřesnění poznatků o podstatě hmoty umožňuje její chování v teple, případně při tepelném rozkladu ve zkumavce nebo při chemickém rozkladu v rozpouště-dle. Velmi rychlá a průkazná je zkouška v nesvítivém plameni plynového ho-řáku, do něhož se vloží odřezek hmoty v kleštích. Chování hmoty sledujeme z hlediska:

• hořlavosti; • barvy a charakteru plamene; • barvy a zápachu dýmu; • průvodních jevů.


Chování některých polymerů může být výrazně ovlivněno obsahem plniv, změkčovadel a jiných látek v základní hmotě. Některé monomery obsažené ve splodinách hoření jsou zdraví škodlivé, a proto je třeba při zkoušce postupovat opatrně a nadměrně nevdechovat vzniklý dým. Látky, jejichž splodiny jsou jedovaté, nebudou ve cvičení zkoušeny. V tabulce 10.1 jsou uvedeny typické znaky vybraných polymerů.

5.4.3 Provedení zkoušky

Uchopte do kleští neznámý vzorek polymeru a vložte ho do plamene až začne hořet. Poté vzorek oddalte od plamene. Zapište si údaje o hoření polymeru a podle tabulky 5.1 proveďte jeho identifikaci.

Zkrat-ka

Název poly-meru Hořlavost

Barva a charakter plamene

Barva, zá-pach a škod-livost dýmu

Průvodní jevy

PVC Polyvinyl-chlorid ne-měkčený

po oddálení plamene uhasíná

žlutý, zeleně zbarvená základna

hnědý, ostrý po chloru,

kyselý, jedo-vatý

zduřelý černý příškvar, okolí

zhnědlé

PVC Polyvinyl-

chlorid měk-čený

po oddálení plamene uhasíná

žlutý, zeleně zbarvená základna

hnědý, zápach ovlivněn

změkčovadly

zduřelý černý příškvar, okolí

zhnědlé

PE polyetylén hoří dobře svítivý, modrý střed

světle šedý, po tmavém

parafínu

tavenina odka-pává, lze vy-

táhnout vlákno

PP polypropylén hoří dobře svítivý,

modrý střed, čadí

světle šedý, po spáleném

kaučuku

tavenina odka-pává, lze vy-

táhnout vlákno

PA polyamid hoří váhavě modrý se

žlutou čepičkou

světle šedý, po spálené rohovině

tavenina pění, odkapává, lze

vytáhnout vlákno

PM-MA

Polymetyl-metakrylát hoří dobře

modrý s bílou

čepičkou, praská

světle šedý, nasládlý, po

ovoci a květi-nách

zhnědlý příškvar pro-

stoupený bub-linkami

PS polystyrén hoří rychle oranžový, svítivý, ča-

divý

hustý, černý, po pelargoni-ích, jedovatý

lehký černý popel, saze ve

vzduchu

CA acetát celulózy hoří dobře žlutozelený,

jiskřící

tmavě šedý, octový, po spáleném

papíru

při hoření pění, tvoří příškvarky

BK butadienový kaučuk lehce tmavožlutý,

dýmavý

hustý, černý tvořící saze, kaučukový

zápach

měkne, nafuku-je se

Tabulka 5.1 Chování některých polymerů v plameni

- 31 (44) -

Zkouġen² polymerŢ


− posuvné měřítko; − zkušební lis; − zatěžovací přípravek.


Rozměry zkušebního vzorku změříme s přesností: šířku b do 0,1 mm, tloušťku h do 0,02 mm.

Obrázek 5.2 Uspořádání ohybové zkoušky tuhého poly-meru

Vzdálenost opěrných hran LV v mm je sta-novena jako násobek tloušťky: LV = 16×h.

Hodnotu předepsané-ho průhybu f určují jakostní normy, zpra-vidla f =1,5×h.

Zkušební těleso umístíme do lisu na podpory nastavené podle předchozích vý-počtů (obrázek 5.2). Plynule bez rázů zatěžujeme do zlomení zkušebního těle-sa, maximálně však do dosažení předepsaného průhybu f, přičemž velikost průhybu průběžně sledujeme na délkové stupnici lisu.

Při zlomení zkušebního tělesa přečteme na délkové stupnici lisu hodnotu dosa-ženého průhybu f ´ a na siloměrné stupnici tomu odpovídající hodnotu zatížení Fmax. Pokud nedojde k porušení tělesa, odečteme při dosažení předepsaného průhybu f na siloměrné stupnici lisu hodnotu zatížení Ff.


b, h jsou šířka a tloušťka zkušebního tělesa v mm;

LV je vzdálenost opěrných hran v mm;

f ´ je dosažený průhyb při porušení tělesa v mm;

f je předepsaný průhyb vypočtený z tloušťky tělesa v mm;

F je buď Fmax - největší zatížení při porušení tělesa před dosažením pře-depsaného průhybu v N,

nebo Ff - zatížení odečtené při dosažení předepsaného průhybu f v N.

Ohybové napětí obecně určíme jako poměr ohybového momentu M a průřezo-vého modulu W.

Smluvní napětí v ohybu při předepsané hodnotě průhybu σf v MPa nebo mez pevnosti v ohybu Rtf v MPa vypočítáme podle vzorce


( )σ f fVR

MW

F Lb h

= =⋅ ⋅⋅ ⋅

32 2 (5.3)

5.4.7 Zpracování výsledků zkoušky

Uveďte, zda při zkoušce došlo k porušení zkušebního tělesa či nikoliv. Hodno-tu smluvního napětí v ohybu nebo meze pevnosti v ohybu zaokrouhlete na tři platné číslice.

Kontrolní otázky

1. Jakým způsobem stanovíme při tahové zkoušce fólie tažnost?

2. Jaké vlastnosti posuzujeme při identifikaci polymerů?

3. Jaká je vzdálenost opěr při ohybové zkoušce?

Korespondenční úkol P/1 K přetržení kruhového vlákna z polyamidu o pevnosti 400 MPa bylo

zapotřebí síly 314,16 N. Jak široká by měla být fólie z polyetylénu, aby snesla stejné zatížení? Fólie obdélníkového průřezu má stejnou tloušťku jako je průměr vlákna, ale má 20 × menší tahovou pevnost. (klíč: d = 1,0 mm; b = 15,71 mm)

P/2 Vypočtěte tažnost zkušebního vzorku, jestliže konečná měřená délka Lu je 3,5 × větší než počáteční měřená délka Lo. (klíč: 250 %)

P/3 Vypočítejte příčné rozměry zkušebního vzorku polyamidu, znáte-li: smluvní napětí v ohybu při předepsaném průhybu je 40,0 MPa; síla při dosažení předepsaného průhybu byla 605 N; víte, že šířka je trojnásob-kem tloušťky vzorku (b = 3 × h); rozpětí vzorku je L = 16 × h; průřezo-vý modul w = (b × h2) / 6, ohybový moment M = (F × L) / 4. (klíč: 11 a 33 mm)

6 Zkoušení stavební oceli

6.1 Cíle

V této kapitole se seznámíte se způsobem značení stavebních ocelí, identifikací betonářské výztuže podle tvaru žebírek,způsoby určování rozměrů zkušebních vzorků. Hlavní zkouškou je tahová zkouška oceli s výraznou mezí kluzu.



- 33 (44) -

Zkouġen² stavebn² oceli

6.3 Stavební ocel

6.3.1 Základní vlastnosti oceli

Ocel je ve stavebnictví používána velmi často a většinou tvoří součást nosných konstrukcí. Proto je k ověření mechanických, technologických a fyzikálních vlastností oceli předepsána celá řada zkoušek. Podrobný přehled vlastností je uveden v [1], zde uvádíme pouze základní normové hodnoty vlastností staveb-ních ocelí související s náplní cvičení:

• hustota a objemová hmotnost 7850 kg/m3; • modul pružnosti 210 000 MPa; • pevnost v tahu (podle obsahu uhlíku) 250 až 2 000 MPa; • tažnost - houževnaté oceli přes 20 %;

- křehké oceli méně než 10 %.

6.3.2 Značení ocelí

Stavební ocel se označuje nejčastěji pětimístným číslem, případně se přidá dal-ší doplňková číslice za tečkou. Co jednotlivé číslice znamenají ukazuje příklad značení pro oceli 10505 a 11373 v tabulce 6.1.

Ocel Označení 10505 11373 První dvojčíslí označuje

10 - stavební ocel 11 - strojní ocel

Druhé dvojčíslí značí

u tyčí pro výztuž do betonu: 50 - přibližně 1/10 nejnižší

meze kluzu v MPa

u konstrukčních ocelí: 37 - 1/10 pevnosti

v tahu v MPa Pátá číslice zna-mená

význačná vlastnost betonářské oceli 5 - zaručená svařitelnost

u konstrukčních ocelí 3 - význam pouze pořa-dový

Poznámka: doplňková číslice za tečkou u stavebních ocelí buď žádná není, anebo např. .1 - normalizačně žíhaná ocel, .9 - termicky zušlechtěná

Tabulka 6.1 Význam číselného označení na příkladu ocelí 10505 a 11373



6.4 Identifikace betonářských ocelí

Vlastnosti betonářských ocelí jsou uvedeny v normách. Ocel má svoji materiá-lovou normu, jejíž číslo souvisí s označením oceli (např. ocel 10505 - norma

Obrázek 6.1 Tvar žebírek u vybraných druhů betonářské výztuže

ČSN 41 0505). V materiálové normě je mimo jiné uvedeno chemické složení, pevnost v tahu, nejnižší mez kluzu, nejnižší tažnost apod. Dále je zde citována rozměrová norma oceli, v níž jsou důležité údaje o vyráběných profilech, tolerancích rozměrů, tvaru žebírek apod.

- 35 (44) -

Betonářská výztuž může mít povrch buď hladký, anebo častěji upravený vyvál-cováním různých žebírek a výstupků. Tato úprava povrchu má dvě stejně důle-žité funkce, a to zlepšit soudržnost mezi ocelí a betonem a zároveň odlišit od sebe jednotlivé druhy oceli. Povrchová úprava vybraných druhů betonářské oceli je uvedena na obrázku 6.1, písmena v závorkách jsou značky ocelí použí-vané ve výkresech.

6.5 Měření rozměrů

Zkušební tyče mohou být hladké (kruhový průřez) nebo žebírkové (periodický průřez).

6.5.1 Značení ocelí

Průměr kruhové hladké tyče d určíme jako aritmetický průměr celkem 6 hod-not z přímého kontaktního měření vzorku (měří se posuvným měřítkem na 3 místech ve 2 navzájem kolmých směrech s přesností ± 0,05 mm).

Plochu příčného průřezu So v mm2 pak vypočteme ze vztahu

Sd

o =⋅π 2

4 (5.1)

6.5.2 Postup pro zjištění rozměrů tyčí s periodickým průřezem

Skutečnou plochu průřezu So v m2 stanovíme výpočtem z hmotnosti a délky vzorku při dosazení objemové hmotnosti oceli.

m je hmotnost vzorku v kg s přesností na 1 g; Lt je celková délka vzorku v m s přesností 0,5 mm; ρv je objemová hmotnost oceli v kg/m3.

Sm

Lov t

=⋅ρ

(5.2)

Na základě skutečných rozměrů je možné určit rozměry jmenovité (tab. 6.2).

Jmenovitý průměr dnom [mm] 5,5 6 7 8 10 12 14 16 18 20

Jmenovitá plocha průřezu Snom [mm2]

23,8 28,3 38,5 50,3 78,5 113 154 201 254 314

Tabulka 6.2 Vybrané jmenovité průměry a odpovídající jmenovité plochy výztužných tyčí

6.5.3 Vyhodnocení

U hladké tyče uveďte skutečný průměr d s přesností na 0,05 mm, skutečnou plochu So příčného průřezu na 0,1 mm2. U žebírkové tyče uveďte skutečnou


plochu So příčného průřezu na 0,1 mm2. Podle tabulky 6.2 zjistěte jmenovitý průměr dnom obou vzorků.

6.6 Zkouška tahem za okolní teploty ČSN EN 10002-1


Zkouška spočívá v deformaci zkušební tyče tahovým zatížením, obvykle do přetržení, za účelem zjištění jedné nebo více mechanických vlastností.


d je průměr válcové tyče zjištěný měřením v úloze 6.5, v mm; Lo je počáteční měřená délka v mm; Lu je měřená délka zkušební tyče po přetržení v mm; So je počáteční plocha příčného průřezu zkušební tyče v mm2; Su je nejmenší plocha příčného průřezu zkušební tyče po přetržení v mm2; Fe je zatížení na mezi kluzu v N/mm2; Fm je největší zatížení v N/mm2.

6.6.3 Určení počáteční měřené délky Lo

Protažení tyče není rovnoměrné po její délce. V místě přetržení je největší, se vzdáleností od tohoto místa se zmenšuje. Proto je třeba tažnost vyhodnocovat na úseku tyče o určité délce, tzv. počáteční měřené délce, která se neurčuje měřením, ale výpočtem! Pro zkoušení ocelí se přednostně používají poměrné zkušební tyče, u kterých je počáteční měřená délka vztažena k počátečnímu průřezu podle rovnice

L k So o= ⋅ (5.3)

Mezinárodně přijatá hodnota pro k je 5,65. Počáteční měřená délka Lo nesmí být kratší než 20 mm. Jestliže příčný průřez tyče nevyhovuje požadavku pro k = 5,65 (například u tenkých drátů), používá se vyšší hodnota (přednostně k = 11,3) anebo nepoměrné zkušební tyče, u nichž Lo nesouvisí s plochou. V případě zkušebních tyčí kruhového průřezu platí

L Sd

do o= ⋅ = ⋅⋅

= ⋅5 65 5 654

52

, ,π

(5.4)

Hodnota Lo se udává zaokrouhlená na nejbližší násobek 5 mm.

Příklad 11.1

U zkušební tyče z oceli 10216 byl zjištěn průměr d = 5,8 mm; určete počá-teční měřenou délku Lo.

Řešení: počáteční měřená délka je Lo= 5× 5,8 = 29 mm, zaokrouhleno na nejbližších 5 mm pak Lo= 30 mm.

- 37 (44) -


6.6.4 Provedení tahové zkoušky

Celou zkušební délku tyče označíme značkami s 5 mm odstupy tak, aby značky nevytvořily vrub, jež by mohl vyvolat předčasný lom. Po označení upneme tyč do čelistí zkušebního stroje, nastavíme grafické zařízení pro záznam pracovní-ho diagramu a zatěžujeme předepsanou rychlostí [EN 10002-1]. Po přetržení změříme délku Lu a nejmenší průměr zkušební tyče pro vyhodnocení tažnosti a kontrakce. Pevnost v tahu vypočítáme z největšího zatížení odečteného na stupnici lisu. Mez kluzu vypočítáme z hodnoty zatížení odečtené z nakresleného pracovního diagramu.

6.6.5 Výpočet meze kluzu

Výrazná mez kluzu je napětí, při kterém dochází ke kluzovému jevu, tj. k vzniku plastické deformace bez přírůstku zatížení (obrázek 6.2). Rozlišuje se:

• horní mez kluzu ReH: napětí odpovídající prvnímu okamžiku poklesu zatíže-ní (3a);

• dolní mez kluzu ReL: nejnižší napětí v průběhu plastického kluzu (3b).

prodloužení l [mm]

zatíž

ení (

síla

) F [

N]

Legenda k pracovnímu diagramu 1 síla na mezi úměrnosti 2 síla na mezi pružnosti 3a síla na mezi kluzu- horní 3b síla na mezi kluzu - dolní 4 největší dosažená síla 5 síla při přetržení - na mezi porušení Obrázek 6.2 Pracovní diagram

oceli s výraznou mezí kluzu

Ve cvičení určíme horní mez ReH v N/mm2 ze vztahu

o

eHeH S

FR = (5.5)

Odpovídající zatížení FeH odečteme z grafického záznamu zkoušky.

6.6.6 Výpočet pevnosti v tahu

Pevnost v tahu Rm v N/mm2 je napětí odpovídající největšímu zatížení Fm a vypočítáme ji dle

RFSm

m

o= (5.6)


6.6.7 Stanovení tažnosti

Tažnost A je trvalé prodloužení měřené délky po přetržení, vyjádřené v % po-čáteční měřené délky. Zjišťujeme ji v místě přetržení, do kterého přeneseme měřenou délku (obrázek 6.3.). Tažnost A v % vypočteme ze vzorce

AL L

Lu o

o=

−⋅100 (5.7)

Poznámka V případě použití poměrných zkušebních tyčí, kdy je konstanta k jiná než 5,65, musí být symbol A doplněn indexem vyjadřujícím součinitel poměrnosti, např. A11,3. V případě nepoměrných zkušebních tyčí se doplní index značící počáteč-ní měřenou délku v mm, např. A80 mm.

L0

Lu

Obrázek 6.3 Přenesení měřené délky do místa lomu

6.6.8 Stanovení kontrakce

Kontrakce je největší změna příčného průřezu po přetržení zkušební tyče (ob-rázek 6.4), vyjádřená v % počátečního příčného průřezu. Kontrakci Z v % vy-počítáme ze vztahu

S0 d0duSu

Obrázek 6.4 Určení nejmenšího průměru tyče

ZS S

So u

o=

−⋅100 (5.8)

- 39 (44) -


6.6.9 Vyhodnocení tahové zkoušky

Nakreslete pracovní diagram oceli a vypočtěte mez kluzu, pevnost v tahu, taž-nost a kontrakci. Mez kluzu a pevnost v tahu uvedené s přesností 5 MPa a taž-nost zaokrouhlenou na 0,5% porovnejte s požadavky příslušné normy. Kon-trakce není pro dané vzorky normována. Nejdůležitější mechanické vlastnosti vybraných betonářských ocelí jsou uvedeny v tabulce 6.3. Ocel jakosti 10216 10335 10338 10425 10505 Označení ve vý-kresech

E J T V R

Povrch hladký žebírkový

Jmenovitý průměr d [mm] 1)

5,5 - 12 10 - 32 (50)

6 - 10 6 - 32 (50) (6) 10 - 36

Nejnižší mez kluzu Re [MPa]

206 325 325 2) min. 410 490

Pevnost v tahu Rm [MPa]

min. 339 470 až 706 min. 390 570 až 770 min 550

nejnižší tažnost A5 [%]

24 18 12 14 12

Úhel ohybu α a průměr trnu D

α [°]

180 180 180 180 180

při zkoušce lámavosti

D [mm

]

1,5 d 3 d 4 d 5 d 6 d

Způsob výroby válcováno za tepla

válcováno za tepla

krouceno za studena



Svařitelnost dobrá zaručená obtížná zaručená zaručená Poznámky: 1) Aktuální přehled vyráběných profilů je nutné hledat v katalozích vý-robců 2) U oceli 10338 platí tato hodnota, pokud není mez kluzu výrazná, pro mez smluvní Rp.

Tabulka 6.3 Přehled mechanických vlastností vybraných betonářských ocelí

Kontrolní otázky

1. Co znamenají jednotlivé skupiny čísel v pětimístném označení ocelí?

2. Jakým způsobem se stanoví počáteční měřená délka při tahové zkoušce oceli?

3. Jak se nazývá napětí, při kterém se tyč začíná výrazně deformovat, aniž by rostlo zatížení?

4. Jak se jmenují vlastnosti, které popisují trvalé protažení oceli v podélném směru a trvalé zúžení průřezu v příčném směru při jednoosém tahovém namáhání?


Korespondenční úkol O/1 Jaký průměr má vzorek oceli o délce 400 mm a hmotnosti 631 g? (klíč: 16 mm). O/2 Jak maximálně dlouhá by mohla být ocelová tyč kruhového průřezu

zavěšená svisle nad zemským povrchem, aby se nedosáhlo meze prů-tažnosti 330 MPa vlivem vlastní tíhy tyče, jestliže její průměr je a) 16 mm, b) 20 mm. (klíč: 4285,2 m v obou případech)

O/3 V železobetonovém nosníku přenáší tahovou sílu 6 profilů o průměru

16 mm z oceli 10335 (J). Jakým minimálním počtem profilů o průměru 12 mm z oceli 10216 (E) můžete původní výztuž nahradit? (za rozhodu-jící napětí berte přibližnou hodnotu normové meze kluzu). (klíč: meze kluzu přibl. 330 MPa a 210 MPa, 16,76 ≅ 17 profilů).

O/4 Konečná měřená délka vzorku betonářské výztuže o jmenovitém prů-měru 16 mm byla Lu = 100 mm. Vypočítejte tažnost oceli, jestliže byla zjišťována na základní měřené délce Lo. (klíč: Lo = 80 mm, A = 25

- 41 (44) -



Z§vŊr

7 Závěr

7.1 Shrnutí

Modul, který jste prostudovali, obsahuje návody k praktickému provedení la-boratorních zkoušek, jejichž výsledkem jsou hodnoty vybraných vlastností stavebních látek. Na základě provedení zkoušek získá posluchač přehled o dů-ležitých vlastnostech těchto látek, což mu umožní lepší orientaci na dynamicky se rozvíjejícím trhu stavebních materiálů.

Výše uvedená problematika je přizpůsobena laboratornímu cvičení – je pojata konkrétně a členěna dle jednotlivých druhů stavebních látek. V tomto modulu jsou uvedeny zkoušky kamene, cihlářských výrobků, dřeva, polymerů a oceli.

7.2 Klíč 2.1 Je třeba vzít v úvahu vrstevnatost kamene (plochy anizotropie) a vlhkostní

stav. 2.2 Ukazatel změknutí udává poměr pevností v tlaku ve stavu nasyceném ku stavu

vysušenému. 2.3 Vzorek kamene se na 60 minut zalije vodou do poloviny výšky, za dalších 60

minut do tří čtvrtin a po dalších 60 minutách se zalije celý. Po 48 hodinách se zváží poprvé a poté vždy po dalších 24 hodinách až do ustálené hmotnosti.

3.1 Podle rozměrů a vzhledových vad. 3.2 Požadavek na objemovou hmotnost musí být uveden v deklaraci vlastností

výrobku a může to být maximálně 1600, 1750 nebo 1900 kg/m3. Nasákavost naopak nesmí klesnout pod určitou hodnotu, konkrétně musí být větší než 10%.

3.3 Znamená to, že průměrná pevnost v tlaku sady zkoušených vzorků musí být alespoň 15 MPa, a současně pevnost v tahu za ohybu musí být v průměru 2,2 MPa.

3.4 Vyzkouší se každá polovina zvlášť a do výpočtu se vezme součet obou zatížení a celková plocha cihly (před zlomením).

4.1 Řez příčný, tečný a středový. 4.2 20×20 mm s délkou 30 mm podél vláken. 4.3 Postupně zatěžujeme se stejnými přírůstky zatížení a odečítáme hodnoty de-

formací. Sílu pro výpočet pevnosti v tlaku napříč vláken získáme graficky z pracovního diagramu.

4.4 Houževnatost dřeva je schopnost odolávat dynamickému (rázovému) namáhá-ní ohybem. Počítáme ji z rozdílu energie kyvadla před a po přeražení dřevě-ného trámečku a z příčných rozměrů trámečku.

5.1 Na fólii zakreslíme počáteční měřenou délku pomocí rysek a vzdálenost rysek změříme před zkouškou a po provedení zkoušky.

5.2 Hořlavost, barvu a charakter plamene, barvu a zápach dýmu a průvodní jevy. 5.3 Je odvozena jako šestinásobek tloušťky tělesa. 6.1 První dvojčíslí (10) znamená stavební ocel, druhé dvojčíslí (např. 33) je při-

bližně 1/10 nejnižší meze kluzu v MPa, poslední číslo označuje význačnou vlastnost (svařitelnost).

6.2 Výpočtem z průřezové plochy. 6.3 Mez průtažnosti neboli mez kluzu. 6.4 V podélném směru – tažnost, v příčném směru kontrakce (stažnost).

- 43 (44) -

8 Studijní prameny

8.1 Seznam použité literatury

[1] Adámek J., Novotný B., Koukal J.: Stavební materiály, AN CERM, skriptum VUT Brno, 1997

[2] Adámek J. a kol.: Vlastnosti a zkoušení stavebních materiálů, AN CERM, VUT Brno, září 1995

[3] Bažantová Z., Svoboda L., Novák J., Tobolka Z.: Nauka o materiálech 10, Zkušební metody, skriptum ČVUT Praha, 1991

[4] Hamák Ľ., Schnábl M.: Skúšky stavebných látok a dielcov, Alfa Bratislava, 1981

[5] Rosa J., Novotný B., Šíp V.: Zkoušení stavebních hmot, Laboratorní cvičení, skriptum ES VUT Brno, 1991

8.2 Seznam doplňkové studijní literatury

[6] ČSN 42 0311 Zkoušení kovů. Zkušební tyče pro zkoušku tahem. Základní ustanovení

ČSN 42 5512 Tyče kruhové pro výztuž do betonu z oceli značky 10 216. Rozměry

[7] ČSN 49 0103 Drevo. Zisťovanie vlhkosti při fyzikálnych a mechanických skúškach

[8] ČSN 49 0110 Drevo. Medza pevnosti v tlaku ve smere vlákien

[9] ČSN 49 0112 Drevo. Tlak naprieč vlákien

[10] ČSN 49 0117 Drevo. Rázová húževnatosť v ohybe

[11] ČSN 49 0126 Skúšky vlastností rastlého dreva. Metóda zisťovania napúčavosti

[12] ČSN 64 0604 Zkoušení plastů. Zkouška tahem fólií z plastů [13] ČSN 64 0607 Plasty. Ohybová zkouška

[14] ČSN 72 2601 Skúšanie tehliarskych výrobkov. Spoločné ustanovenia

[15] ČSN 72 2603 Skúšanie tehliarskych výrobkov. Stanovenie hmotnosti, objemovej hmotnosti a nasiakavosti

[16] ČSN 72 2605 Skúšanie tehliarskych výrobkov. Stanovenie mechanických vlastností

[17] ČSN 72 2610 Cihlářské prvky pro svislé konstrukce. Cihly plné - CP

[18] ČSN EN 10002-1 Kovové materiály. Zkouška tahem. Část 1: Zkouška tahem za okolní teploty


Documents

STAVEBNÍ LÁTKYlences.cz/domains/lences.cz/skola/subory/Skripta/BI01... · 2014. 3. 26. · STAVEBNÍ LÁTKY MODUL BI01 M07 ... Zkušební tělesa mají tvar krychle o hraně (50