K-uppgifter. K 12 En träregel med tvärsnittsmåtten 45 mm 70 mm är belastad med en normalkraft. i regeln och illustrera spänningen i en figur.

Relevanta dokument
K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

B3) x y. q 1. q 2 x=3.0 m. x=1.0 m

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Tentamen i Hållfasthetslära AK

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

1. En synlig limträbalk i tak med höjd 900 mm, i kvalitet GL32c med rektangulär sektion, belastad med snölast.

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

8 Teknisk balkteori. 8.1 Snittstorheter. 8.2 Jämviktsekvationerna för en balk. Teknisk balkteori 12. En balk utsätts för transversella belastningar:

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

Spänning och töjning (kap 4) Stång

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

Material, form och kraft, F5

3. Bestäm tvärsnittsklass för en balk av VKR 120 x 120 x 4,5-profil i stålkvalitet S355 som endast är påverkad av moment.

Betongbalkar. Böjning. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström. Räkneuppgifter

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl 8-12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) LÖSNINGAR

Betongkonstruktion Facit Övningstal del 2 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Biomekanik Belastningsanalys

Tentamen i Hållfasthetslära AK

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Exempel 12: Balk med krökt under- och överram

LÖSNINGAR. TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

P R O B L E M

Material, form och kraft, F2

Exempel 5: Treledstakstol

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Lösning: B/a = 2,5 och r/a = 0,1 ger (enl diagram) K t = 2,8 (ca), vilket ger σ max = 2,8 (100/92) 100 = 304 MPa. a B. K t 3,2 3,0 2,8 2,6 2,5 2,25

Material, form och kraft, F11

Konstruktionsteknik 25 maj 2012 kl Gasquesalen

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tentamen i Balkteori, VSMN35, , kl

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Lösning: ε= δ eller ε=du

Lunds Tekniska Högskola, LTH

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA JUNI 2014

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

Exempel 11: Sammansatt ram

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tentamen i Balkteori, VSMF15, , kl

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Moment och tvärkrafter. Balkböjning Teknisk balkteori Stresses in Beams

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA AUGUSTI 2014

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

1. Ett material har dragprovkurva enligt figuren.

(kommer inte till tentasalen men kan nås på tel )

Exempel 14: Fackverksbåge

Moment och normalkraft

Lösningsskisser till Tentamen 0i Hållfasthetslära 1 för 0 Z2 (TME017), verkar 8 (enbart) skjuvspänningen xy =1.5MPa. med, i detta fall,

Uppgifter till KRAFTER. Peter Gustavsson Per-Erik Austrell

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

caeec301 Snittkontroll stål Användarmanual Eurocode Software AB

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

KONSTRUKTIONSTEKNIK 1

Uppgifter till KRAFTER

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA KF OCH F MHA JUNI 2016

Angående skjuvbuckling

Exempel 3: Bumerangbalk

Tentamen i Konstruktionsteknik

Exempel 2: Sadelbalk. 2.1 Konstruktion, mått och dimensioneringsunderlag. Exempel 2: Sadelbalk. Dimensionera sadelbalken enligt nedan.

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Hjälpmedel: Miniräknare, bifogat formelblad textilmekanik och hållfasthetslära 2011, valfri formelsamling i fysik, passare, linjal

BISTEEX SL ÖVNINGSEXEMPEL I STÅLBYGGNAD FÖR BYGG- INGENJÖRSUTBILDNINGEN VID CTH

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

LÖSNING

TENTAMEN i Hållfasthetslära; grundkurs, TMMI kl 08-12

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik. Carina Rehnström

INNEHÅLL LAST- KONSTAN- TER U-STÅNG U-BALK UPE- BALK IPE- BALK HEA- BALK HEB- BALK HEM- BALK VKR- RÖR KKR- RÖR KONSTR- RÖR VINKEL- STÅNG T-STÅNG

Beräkningsstrategier för murverkskonstruktioner

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Bärförmåga hos Gyproc GFR DUROnomic Regel. Dimensioneringsvärden för transversallast och axiallast

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT


Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Exempel 13: Treledsbåge

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Dimensionering Dimensionering av Glasroc THERMOnomic ytterväggar

Exempel 7: Stagningssystem

Tentamen i Konstruktionsteknik

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I2 MHA april (5 timmar) Lärare: Anders Ekberg, tel

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA APRIL 2015


Betongkonstruktion Facit Övningstal del 2 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

Repetition. Newtons första lag. En partikel förblir i vila eller likformig rörelse om ingen kraft verkar på den (om summan av alla krafter=0)

Lösningar, Chalmers Hållfasthetslära F Inst. för tillämpad mekanik

Stångbärverk. Laboration. Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Staffan Grundberg. 14 mars 2014

Transkript:

K-uppgifter K 12 En träregel med tvärsnittsmåtten 45 mm 70 mm är belastad med en normalkraft på 28 kn som angriper i tvärsnittets tngdpunkt. Bestäm normalspänningen i regeln och illustrera spänningen i en figur. N = 28 kn K 13 En stålprofil HEA 200 är utsatt för en konstant normalspänning på 180 MPa över hela tvärsnittstan. Hur stor är normalkraften i tvärsnittet? Se Appendix C för tvärsnittsdata. K 14 Figuren visar ett fundament till en pelare i en bggnad. Fundamentet är kvadratiskt med sidlängden 2 m och belastas med 280 kn från pelaren. Fundamentets egentngd är 35 kn. Bestäm trckspänningen mellan fundament och markta. Antag att spänningen är jämnt fördelad. 280 kn fundament 35 kn markta 2 m

K 15 Figuren visar en beräkningsmodell för en konsol till en trählla. Stängerna i konsolen skall ha kvadratiskt tvärsnitt och alla skall ha samma dimension. Bestäm minsta möjliga dimension om trckspänningen i träet högst får uppgå till 21 MPa och dragspänningen högst får uppgå till 14 MPa. 0.35 m A B 10 kn 0.35 m C K 16 Ett stag av aluminium belastas av en dragkraft enligt figuren. Staget är 3.8 m långt och har en diameter på 2 mm. Elasticitetsmodulen är 75 GPa. Om spänningen inte får överskrida 60 MPa och största tillåtna förlängning av staget är 4 mm, hur stor kan då lasten P vara? P P K 17 En 14 m lång balk i en bro har tvärsnittsarean A = 17800 mm 2, längdutvidgningskoefficienten α = 12 10 6 C 1 och elasticitetsmodulen E = 210 GPa. Bron är utförd med rörelsefogar för att kunna ta upp längdändringar p.g.a. temperaturändringar. Detta betder att bron kan längdändras helt fritt. Antag att balken har monterats vid en temperatur på +5 C. (a) Bestäm töjningen i balken om temperaturen minskar till 25 C. (b) Bestäm töjningen i balken om temperaturen ökar till 40 C. (c) Bestäm balkens längdändring vid en temperaturändring från 5 till 40 C (d) Om balken hade monterats med perfekt passning och rörelsefogar inte hade funnits (d.v.s. antag att balken är fullständigt förhindrad att röra sig), vilken spänning hade då uppstått i balken vid 40 C? (e) Vilken normalkraft motsvarar detta?

K 18 En räl har tvärsnittsarean A = 63.7 cm 2, längdutvidgningskoefficienten α = 12 10 6 C 1 och elasticitetsmodulen E = 210 GPa. Antag att rälen är förhindrad att röra sig p.g.a. att den sitter fast i slipers samt att den är spänningsfri vid en temperatur på +5 C. (a) Bestäm spänningen i rälen om temperaturen minskar till 25 C. (b) Bestäm spänningen i rälen om temperaturen ökar till 40 C. (c) Bestäm normalkraften i rälen vid 40 C. (d) Vilken längdändring skulle en temperaturändring från 5 till 40 C ge för 1 km räl som var fri att röra sig? K 19 Figuren visar en sliper som belastas av ett tågs hjulaxel. Antag att trcket q från ballasten mot slipern är jämnt fördelat. (a) Bestäm genom jämvikt hur stort trcket från ballasten på slipern är uttrckt i N/m. (b) Bestäm tvärkrafts- och momentdiagram för slipern. 110 kn 110 kn q 498 1504 498 [mm] 2500

K 20 I figuren visas två fall där en balk utsätts för en last som ger upphov till böjning. (a) Skissa hur balkarna kommer att deformeras. (b) Ange neutrala lagrets läge. Vad gäller för spänningen i neutrala lagret? (c) Blir det drag- eller trckspänning vid balkens övre ta? (hitre ta i b) Illustrera spänningens riktning i en figur. (d) Blir det drag- eller trckspänning vid balkens undre ta? (bortre ta i b) Illustrera spänningens riktning i en figur. (e) Skissa balkens momentdiagram och bestäm maxmomentet för fall a) med hjälp av appendix B (f) I de undre figurerna har balkarna snittats omedelbart före lasten och frilagts. Upplagskraft och tvärkraft har ritats in i den riktning de verkar. Rita in det obekanta momentet i snittet i positiv riktning, använd högerhandsregeln. Kring vilken axel böjer momentet? Vilket index skall momentet ha? (g) Bestäm momentet genom momentjämvikt kring z-axeln respektive - axeln. a) P b) P P/2 L/2 z L P/2 x z x L/2 P/2 z L x P/2 z x

K 21 En fritt upplagd balk belastas med jämnt utbredd last enligt figuren. Vilken HEA-profil krävs om normalspänningen högst får vara 235 MPa? Balken bär i stva riktningen. 15 kn/m 3.6 m K 22 En fast inspänd tvåvåningspelare i betong är belastad med en centrisk last på 400kNipelartoppsamtmedenexcentrisklastpå300kNvidförstabjälklaget. Pelarens tvärsnitt är rektangulärt med måtten 0.3 m 0.5 m. (a) Bestäm normalkraft och böjmoment i pelarens inspänningssnitt. (b) Bestäm normalspänningens fördelning vid inspänningssnittet och visa resultatet i figur. 400 kn 3 m 300 kn 0.5 m 3 m 0.5 m

K 23 En betongmur utsätts för vattentrck på ena sidan. Betongen har densitet 2400 kg/m 3 och vattnet har densitet 1000 kg/m 3. (a) Bestäm största drag- och trckspänning vid murens inspänningssnitt då vattnet når till ovankanten av muren, d.v.s. d = 1.8 m. (b) Vilket vattendjup d kan tillåtas utan att det uppstår dragspänning i inspänningssnittet? 0.3 m 1.8 m d K 24 Enpelaremedkvadratiskttvärsnitt100 100mm 2 belastasmedenexcentrisk last P = 15 kn. (a) Beräkna spänningen längs kant 1 och 2 om e = 25 mm. (b) Beräkna maximal excentricitet e så att ingen del av tvärsnittet blir dragen. Hur stor blir maximal trckspänning för detta värde på e? (c) Inom vilket område i tvärsnittet kan man placera en axiell last på en pelare eller vägg om man vill undvika dragspänning, t.ex. för att materialet har låg draghållfasthet? e 1 P =15 kn 2

K 25 Ett balktvärsnitt har måtten 45 mm 145 mm. (a) Tvärsnittet utsätts för en tvärkraft V = 5 kn. Bestäm skjuvspänningen vid snitt 1, 2 och 3. (b) TvärsnittetutsättsförentvärkraftV z = 1.5kN.Bestämskjuvspänningen vid snitt 1. z a) b) 3 36.25 2 36.25 1 145 z 1 145 45 mm 45 K 26 En fritt upplagd balk belastas med en jämnt utbredd last på 10 kn/m. Balken är utförd i limträ med tvärsnittsmåtten 90 mm 315 mm. Hur stor kan spännvidden L maximalt vara om normalspänningen högst får uppgå till 15 MPa och skjuvspänningen högst får uppgå till 1.7 MPa. 10 kn/m L

K 27 Ett rektangulärt balktvärsnitt har bredden b och höjden h. Största tillåtna skjuvspänningärτ till.visaattdenstörstatvärkrafttvärsnittetklararär Aτ till 1.5, där A är tvärsnittsarean. h b K 28 Ett balktvärsnitt enligt figuren utsätts för en tvärkraft på 300 kn. (a) För att bestämma skjuvspänningen vid neutrala lagret behövs det statiska momentet. Beräkna det statiska momentet på två sätt: 1) Betrakta övre halvan av tvärsnittet som avskjuvad area och bestäm tngdpunktens läge för denna ta. 2) Bestäm istället statiska momentet genom att lägga ihop det statiska momentet för två enkla deltor; övre flänsen samt övre halvan av livet. (b) För att bestämma skjuvspänningen behövs tvärsnittets ttröghetsmoment.bestämävendettapå tvåsätt.1)delaupptvärsnittetienkladeltor och använd Steiners sats. 2) Beräkna tröghetsmomentet genom att ta tröghetsmomentet för ett rektangulärt tvärsnitt med måtten 200 200 och dra ifrån tröghetsmomentet för de två rektanglar som består av luft. (c) Bestäm den maximala skjuvspänningen i tvärsnittet. (d) Bestäm ett approximativt värde på maximala skjuvspänningen genom att använda τ = V/A liv. 10 15 200 15 200 mm

K 29 En HEA 220-balk är upplagd och belastad enligt figuren. Materialet är elastisktidealplastiskt med fltspänning σ s = 355 MPa. (a) Bestäm hur stor lasten P kan vara om ingen plasticering tillåts i balken. Utnttja appendix B. (b) Bestäm hur stor lasten P kan vara om fltleder accepteras. Antag här ett moment-krökningssamband enligt figur 7-10. P 5 m 2.75 m K 30 En konsolbalk är belastad med en punktlast i konsolspetsen enligt figuren. Balken är en HEA300-profil med elasticitetsmodul 210 GPa. Bestäm med hjälp av appendix B utböjningen i konsolspetsen samt 1.0 m från infästningen. 50 kn 2.5 m K 31 En fritt upplagd balk belastas med en jämnt utbredd last samt ett punktmoment i vardera balkänden enligt figuren. Balken har I = 234 10 6 m 4 och E = 13 GPa. (a) Bestäm balkens momentdiagram. (b) Bestäm balkens mittnedböjning. 13 kn/m 5 knm 10 knm 4.8 m

K 32 Vid skruvprovtagning skruvas ett rör ner i marken. När röret dras upp följer jorden med och man kan undersöka dess egenskaper inför ett bgge på platsen. Ett rör i en skruvprovtagare med tterdiameter 100 mm och innerdiameter 84 mm utsätts för ett vridmoment på 1500 Nm. Bestäm skjuvspänningen vid utsidan och insidan på röret. 84 100 [mm] K 33 Ett rör som överför vridmoment består av två delar som är sammanfogade med 50 nitar med diameter 4 mm. Radien vid nitförbandet är 100 mm. Bestäm det största vridmoment som kan överföras mellan rören om största tillåtna skjuvspänning i nitarna är 180 MPa. T T K 34 Det cirkulära tvärsnittet i delfigur a) med diameter 30 mm är utsatt för en tvärkraft V = 25 kn och ett vridmoment T = 0.3 knm, riktade enligt figuren. Bestäm den största skjuvspänningen i tvärsnittet och visa i figur dess läge och riktning. Delfigur b) visar läget för tngdpunkten för en halvcirkelformad ta. a) b) z V T tp = 4r 3p

K 35 Bestäm spänningstillståndet (normalspänningar och skjuvspänning) i de markerade punkterna i konstruktionerna nedan. Visa resultatet i figur. a) 35 kn b) 3 knm 20 kn 5 mm 35 kn 50 mm 20 kn 3 knm 50 mm diameter c) 50 mm 20 kn 1 m 50 mm d) p = 3 MN/m 2 A B 100 mm r i = 1 m t = 15 mm 2 m K 36 Bestäm den kritiska lasten för en 4 m lång HEB 160-profil som är ledat infäst upptill och nedtill för följande två fall. (a) Pelaren är stagad i veka riktningen. Detta innebär att utböjning och därmed knäckning är förhindrad i veka riktningen. Stagning i veka riktningen illustreras smboliskt i den högra delfiguren och kan i praktiken uppnås t.ex. genom att pelaren är inbggd i en vägg som förhindrar knäckning i väggens plan. (b) Pelaren är inte stagad i någon riktning.

K 37 Pelare som avses vara raka och vertikala blir ibland inte det. Dessa imperfektioner orsakar extra belastningar. (a) Studera pelarna i delfigur a och b. Uppstår moment i pelarna? Bestäm isåfall det största momentet och var det uppstår. (b) Studera pelarna i delfigur c och d. Uppstår moment i pelarna? Bestäm isåfall det största momentet och var det uppstår. (c) Studera pelarna i delfigur c och e. Uppstår det horisontella upplagskrafter i A och B? Bestäm isåfall deras storlek, t.ex. genom att frilägga pelaren och ställa upp en momentjämvikt kring A. Andra ordningens teori beaktas ej och vinkeln α antas vara liten.

Svar till K-uppgifter K 12 s = 8.9 MPa K 13 N = 969 kn (A = 5383 mm 2 ) K 14 σ = 78.7 kpa K 15 27 mm (N AB = N AC = 10 kn, N BC = 14.1 kn drag: 26.7 mm, trck: 25.9 mm) K 16 P 188 N (σ: P 188 N, δ: P 248 N) K 17 (a) ǫ = 0.00036 ( <0 krmpning) (b) ǫ = 0.00042 ( >0 utvidgning) (c) δ = 5.9 mm (d) σ = 88.2 MPa (e) N = 1570 kn (trck) K 18 (a) σ = 75.6 MPa (b) σ = 88.2 MPa (c) N = 562 kn (trck) (d) δ = 0.42 m

K 19 (a) q = 88 kn/m (b) -10 10-13.97 knm 0.5 2 2.5 1 1.5 10.91 knm 10.91 knm x [m] M [knm] K 20 (a) Neutrala lagret trck drag drag trck (b) σ = 0 i neutrala lagret (c) Trckspänning i balkens längsriktning (d) Dragspänning i balkens längsriktning (e) x M PL 4

(f) P/2 L/2 z M z = 4 PL x L/2 P/2 z M = - 4 PL x (g) M z = PL 4 M = PL 4 K 21 HEA 120 (W el 103.4 10 6 m 3 ) K 22 (a) N = 700 kn, M = 150 knm, drag till vänster (b) 0.5 m 7.33 MPa -16.67 MPa K 23 (a) σ drag = 593 kpa (på vattensidan) σ trck = 678 kpa (b) d = 0.73 m K 24 (a) σ 1 = 0.75 MPa (N = 15 kn, M = 0.375 knm) σ 2 = 3.75 MPa (b) e = 16.7 mm σ 2 = 3.00 MPa (c) Lasten kan placeras inom den mellersta tredjedelen av tvärsnittet, den s.k. kärntan. K 25 (a) snitt 1: τ = 1.15 MPa snitt 2: τ = 0.86 MPa snitt 3: τ = 0 MPa (b) τ = 0.34 MPa K 26 L 4.22 m Skjuvspänning: L 6.42 m

K 28 (a) Aȳ = 0.3136 10 6 mm 3 (b) I = 55.54 10 6 mm 4 (c) τ = 169 MPa (d) τ 176 MPa K 29 (a) P 190.6 kn M A = 0.96P, M B = 0.71P, M e = 182.8kNm (b) P 252.5 kn K 30 v B = 6.8 mm (v B < 0 utböjning nedåt) v 1 = 1.4 mm K 31 (a) M p = 201.6 knm, första fltled vid P = 210.3 kn -10 0 10 20 30 M(x) [knm] 1 2 3 4 5 M mitt = 29.9 knm x [m] (b) v mitt = 0.0224 m K 32 τ utsida = 15.2 MPa (I p = 4.93 10 6 m 4 ) τ insida = 12.8 MPa K 33 T = 11.30 knm (A = 0.00063 m 2, V till = 113 kn) K 34 τ max = 103.6 MPa, riktad uppåt, i punkten (,z)=(0,-15 mm) (Tvärkraft ger τ = 47 MPa, Vridmoment ger τ = 56.6 MPa) K 35 a) b) 122 140 140 [MPa] 10.2 10.2 [MPa] c) 6 122 d) 100 A 6 240 B 240 [MPa] [MPa] 200 200 [MPa] 100

K 36 (a) 3228 kn (b) 1152 kn K 37 (a) b) M = PαL vid A (b) d) M = Pe på mitten (c) e) R Ax = R Bx = Pα