Лабораторная работа № 4

Испытание стальной сварной фермы

Цель работы: определить экспериментальным путем значения напряжений и усилий в стержнях фермы и сравнить их с найденными теоретически; определить значения прогибов фермы в середине ее пролета; сделать выводы о действительной работе фермы.

Стальная ферма установлена на специальном стенде. Пролет фермы L = 2886 мм, а высота h = 250 мм (по внешним граням).

Элементы верхнего пояса фермы выполнены из гнутосварной прямоугольной трубы тр. 60x40x4 (большая сторона горизонтальна земле), элементы нижнего пояса фермы выполнены из гнутосварной квадратной трубы тр. 30x30x3, а элементы решетки – из гнутосварной квадратной трубы тр. 25x25x2.

Деформации стержней измеряются проволочными петлевыми тензорезисторами базой 20 мм и тензостанцией с автоматической балансировкой.

Перемещения приопорных участков, а также нижнего пояса фермы в середине ее пролета определяются с использованием индикаторов или прогибомеров.

Схема фермы, схема ее нагружения, места установки приборов, а также обозначением стержней приведены на рисунке 13.

Нагружение фермы производится сосредоточенной нагрузкой по одной из трех схем: P1, Р2 или Р3, прикладываемые гидродомкратами к верхнему или нижнему поясам фермы.

Геометрические характеристики сечений элементов фермы даны в таблице 7.

Порядок выполнения работы

1. Снять показания прогибомеров и тензорезисторов до нагружения фермы, после нагружения силой/силами Р, а также после снятия нагрузки. Все данные внести в таблицу 9.

2. Определить прогиб фермы по экспериментальным данным таблицы 8 по формуле:

3. Определить усилия в стержнях испытываемой фермы от единичной силы Р_i=1 (возможно использование различных методов строительной механики).

4. Вычислить теоретические значения прогиба фермы на основании таблицы 8 по формуле:

где , – теоретическое значение усилий в стержнях фермы от единичной и испытательной нагрузок, кН;

– длина стержней, см;

– площадь сечений стержней

5. Определить погрешности между значениями экспериментально и теоретически полученных прогибов по формуле

6. Произвести вычисления в таблице 10, а затем, на основании полученных результатов, заполнить соответственно таблицу 11.

Таблица 7

Геометрические характеристики элементов ферм

№ п/п	Элементы	Профиль сечения	А , см²	i , см	Z₀, см
	Верхний пояс	гсп. □ 60х40х4	7, 08	1, 54	2, 0
	Нижний пояс	гсп. □ 30х3	3, 24	1, 11	1, 5
	Решетка	гсп. □ 25х2	1, 83	0, 94	1, 25

Таблица 8

Определение прогибов фермы в середине ее пролета

Стержни	, см	, см	, кН	, кН
С_i
…
Р_i





НП_i
…

ВП_i
…
=

Таблица 9

Показания прогибомеров

№ п/п	Нагрузка Р, кН	Отсчёты и разности, х0, 01 мм
		П-1		П-2		П-3		П-4
		С	С	С	С	С	С	С	С

					-1234		-315

					-1233		-313


Средние разности, мм		С = 5		С = - 1234		С = - 314		С = 2

Рисунок 13 – Схема испытания стальной фермы

Таблица 10 – Показания тензорезисторов

нагрузка P, кН

Сечения

Отсчеты и разности

Т₁

Т₂

Т₃

Т₄

Т₅

Т₆

Т₇

Т₈

Т₉

Т₁₀

Т₁₁

Т₁₂

Т₁₃

Т₁₄

Т₁₅

Т₁₆

∆ С

∆ С_iср

ɓ _i, МПа

-6

-9

-25

-26

-42

-32

-19

-28

-7, 5

-25, 5

-30, 3

45, 3

39, 5

Продолжение таблицы 10

нагрузка P, кН

Сечения

Отсчеты и разности

Т₁₇

Т₁₈

Т₁₉

Т₂₀

Т₂₁

Т₂₂

Т₂₃

Т₂₄

Т₂₅

Т₂₆

Т₂₇

Т₂₈

Т₂₉

Т₃₀

∆ С

∆ С_iср

ɓ _i, МПа

-43

-39

-36

-1

76, 8

-43

39, 5

-37, 5

1, 5

Таблица11 – Таблица усилий и напряжений в стержнях фермы

№ п/п	Элементы фермы	Стержни	Сечение	Средние напряжения, МПа	Осевые усилия, кН
№ п/п	Элементы фермы	Стержни	Сечение	Средние напряжения, МПа
	Верхний пояс	ВП1	а		-7, 5	-5. 116
		ВП2	б		-25, 5	-16. 279
		ВП3	в		-30, 3	-21. 86
	Нижний пояс	НП1	д		39, 5	+10. 698
		НП2	е			+21. 86
		НП3	ж		76, 8	+21. 86
	Опорный раскос	Р1	г		45, 3	+7. 154
	Раскосы	Р2	и		-43	-7. 493
		Р3	к	……	39, 5	+7. 493
		Р4	л	……	-37, 5	-7. 493
		Р5	м	……	1, 5
		Р6	н