Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

Transkrypt

1 Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej Temat: Sprawozdanie z wykonanych badań. OPRACOWAŁ: mgr inż. Piotr Materek Kielce, lipiec 2015

2 SPIS TREŚCI str. 1. WSTĘP Podstawa opracowania Przedmiot i zakres badań BADANIA Próbki do badań Przebieg badań Wyniki badań... 5 ZAŁĄCZNIK Dokumentacja fotograficzna

3 Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej 1. WSTĘP 1.1. Podstawa opracowania Badania wykonano na zlecenie Przedsiębiorstwa Wielobranżowego "POLMOST" - Jerzy Materek w Radomiu Przedmiot i zakres badań Przedmiotem badań były właściwości wytrzymałościowe próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej. Wykonano badania wytrzymałości na zginanie oraz badania odporności na uderzenie. 2. BADANIA 2.1. Próbki do badań Zamawiający dostarczył do badań cztery próbki o kształcie kwadratowych płyt, których podstawowe wymiary i masy zestawiono w tablicy 1. Tablica 1 Nr próbki Oznaczenie próbki Długość boku A [mm] Grubość blachy [mm] Grubość powłoki siatkobetonowej [mm] Masa próbki [g] 1 1 cienka grubsza grubsza grubsza + konsys. maszynowa Każda z próbek została wykonana ze stalowej blachy o grubości 2 mm, do której przyspawano punktowo stalową siatkę zgrzewaną o oczkach 30x30 mm, wykonaną z drutów o średnicy 3 mm. Powierzchnia blachy wraz z zamocowaną siatką została zagruntowana warstwą szczepną o grubości ok. 1 mm, przy użyciu materiału Sika Repair 10 F. Na tak przygotowane podłoże nałożono zasadniczą powłokę o grubości od 9 mm do 14 mm, wykonaną z zaprawy Sika Monotop 412 NFG. Strona 3 z 19

4 Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej 2.2. Przebieg badań Badanie na zginanie wykonano w maszynie wytrzymałościowej ZD-40 na zakresie 0-40 kn, natomiast badanie na uderzenie na specjalnie przygotowanym do tego celu stanowisku. Schematy stanowisk badawczych przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Rys. 1 Schemat stanowiska do badania na zginanie Rys. 2 Schemat stanowiska do prób na uderzenie Strona 4 z 19

5 Siła [kn] Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej Podczas badania na zginanie siłę obciążającą zwiększano równomiernie, aż do zniszczenia próbki. Rejestrowano w czasie rzeczywistym wartości siły obciążającej i ugięcie próbki. Użyto tensometrycznego przetwornika ciśnienia zainstalowanego w maszynie wytrzymałościowej ora indukcyjnego przetwornika przemieszczeń o zakresie 0-50 mm. Badanie na zginanie wykonano dla próbek nr 1 i 2. Badanie na uderzenie wykonano przy użyciu stalowego ciężarka o kształcie walca i masie 8000 g, swobodnie spadającego na badaną próbkę kolejno z wysokości 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m, 2,0 m, 2,5 m i 2,75 m. Próbka ustawiana była na betonowej posadzce, podparta obwodowo na stalowej ramie szerokości ok. 30 mm. W jednej z próbek zastosowano podkładkę z płyty pilśniowej, układanej w miejscu uderzenia ciężarka. Podczas badania obserwowano i dokumentowano fotograficznie efekt uderzenia z poszczególnych wysokości. Próbom uderzenia poddano próbki nr 3 i Wyniki badań Wyniki badań na zginanie przedstawiono na rysunkach 3 i ,36 kn Ugięcie [mm] Rys. 3 Wykres zależności siła ugięcie dla próbki nr 1. Strona 5 z 19

6 Siła [kn] Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej 8 7,54 kn Ugięcie [mm] Rys. 4 Wykres zależności siła ugięcie dla próbki nr 2. Maksymalne wartości sił podczas badania na zginanie wyniosły 4,36 kn dla próbki nr 1 i 7,54 kn dla próbki nr 2. Maksymalne wartości ugięć w środku rozpiętości próbek wyniosły odpowiednio 29,42 mm i 15,51 mm. Próbka nr 1 uległa zniszczeniu na skutek zmiażdżenia zaprawy w strefie ściskanej i miała zdecydowanie mniejszą sztywność od próbki nr 2. Podczas badania próbki nr 2 zauważono w początkowej fazie obciążania niewielkie wahnięcia siły, a po osiągnięciu ok. 3 kn, nastąpił nagły jej spadek (zjawiskom tym towarzyszyły również krótkie trzaski). Następnie wartość siły zaczęła znowu wzrastać aż do zmiażdżenia zaprawy w strefie ściskanej, jednak nachylenie krzywej zależności siła-ugięcie była już inna (mniejszy kąt nachylenia) niż początkowo. W wyniku późniejszych oględzin stwierdzono, że nastąpiło ścięcie połączeń spawanych pomiędzy siatką i blachą, a w konsekwencji tego częściowe odspojenie powłoki siatkobetonowej od blachy, najprawdopodobniej przy sile ok. 3 kn. W dalszej części obciążenia próbka pracowała jako element częściowo tylko zespolony (nie uszkodzone były spawy 2 drutów w sąsiedztwie jednej krawędzi). Informacje o podstawowych parametrach badania na uderzenie zestawiono w tablicy 2. Wyniki badań na uderzenie zamieszczono w formie dokumentacji fotograficznej w załączniku. Strona 6 z 19

7 Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej Tablica 2 Lp. Droga spadania ciężarka [m] Energia potencjalna ciężarka [J] Prędkość ciężarka w chwili uderzenia [m/s] 1 0,5 392,40 3,13 2 1,0 784,80 4,43 3 1,5 1177,20 5,42 4 2,0 1569,60 6,26 5 2,5 1962,00 7,00 6 2, ,20 7,35 Strona 7 z 19

8 DOKUMENTACJA FOTOGRAFICZNA ZAŁĄCZNIK

9 Fot. 1 Próbka nr 1 Fot. 2 Próbka nr 2 Strona 9 z 19

10 Fot. 3 Próbka nr 3 Fot. 4 Próbka nr 4 Strona 10 z 19

11 Fot. 5 Próbka nr 1 na stanowisku badawczym Fot. 6 Próbka nr 1 po zakończeniu badania Strona 11 z 19

12 Fot. 7 Postać zniszczenia próbki nr 1 Fot. 8 Próbka nr 2 po zakończeniu badania Strona 12 z 19

13 Fot. 9 Postać zniszczenia próbki nr 2 Fot. 10 Widoczne odspojenie powłoki siatkobetonowej w próbce nr 2 Strona 13 z 19

14 Fot. 11 Próbka nr 3 z podkładką pilśniową na stanowisku badania na uderzenie Fot. 12 Próbka nr 3 - brak uszkodzeń w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 2,75 m Strona 14 z 19

15 Fot. 13 Próbka nr 3 zarysowania w narożnikach próbki, obraz po uderzeniu ciężarka spadającego z wysokości 2,75 m Fot. 14 Próbka nr 3 widok spodu blachy po zakończeniu prób Strona 15 z 19

16 Fot. 15 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 0,50 m Fot. 16 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 1,00 m Strona 16 z 19

17 Fot. 17 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 1,50 m Fot. 18 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 2,00 m Strona 17 z 19

18 Fot. 19 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 2,50 m Fot. 20 Próbka nr 4 obraz w miejscu uderzenia ciężarka spadającego z wysokości 2,75 m Strona 18 z 19

19 Fot. 21 Próbka nr 4 widok spodu blachy po zakończeniu prób Strona 19 z 19