Статические испытания балки в лаборатории

Испытываемый образец необходимо обследовать и установить следующие параметры:

1. определение геометрических размеров;

2. определение фактического армирования изделия (изучение сопроводительных документов);

3. определение фактической прочности бетона методом пластических деформаций с использованием молотка "Кашкарова";

4. визуальное определение наличия дефектов (наличие трещин, ширина раскрытия и глубина);

5. подготовка образца к испытанию.

 

Испытание образца осуществляется на испытательном стенде (см. рис. 1)

 

 

Рис. 1 Схема испытательного стенда для испытания железобетонной балки:

В.Д.- винтовой домкрат; Д - пружинный динамометр; Ш.П. - шарнирно подвижная опора; Ш.Н. - шарнирно неподвижная опора; Т- траверса служит для передачи нагрузки на балку; И₁ - индикатор часового типа, используется как контактный прогибомер и служит для определения прогиба балки в зоне чистого изгиба (цена деления 0,01 мм); И₂ и И₃ - индикаторы часового типа, служат для измерения осадки опор (цена деления 0,01 мм)

Рис. 2 Индикатор часового типа

В соответствии с приведенной схемой испытательного стенда (см. рис. 1) определяется схема передачи внешней нагрузки на испытываемую балку (см. рис. 3).

 

Рис. 3 Схема передачи нагрузки на испытываемую балку

 

В соответствии с приведенной схемой передачи нагрузки на испытываемую балку (см. рис. 3) определяется расчетная схема балки и строятся соответствующие эпюры (см. рис. 4).

 

Рис. 4 Расчетная схема испытываемой балки

 

Следующим этапом работы является определение расчетной несущей способности балки по изгибающему моменту и нахождение необходимой нагрузки для загружения балки.

Величина изгибающего момента определяется из условия прочности элемента по сжатой зоне бетона:

,

где  - расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие (определено методом пластических деформаций с использованием молотка "Кашкарова");  - ширина сечения балки;  - рабочая высота сечения балки;  - высота сжатой зоны бетона;  - расчетное сопротивление арматуры растяжению;  - площадь рабочей арматуры в растянутой зоне.

Определяем относительная высота сжатой зону бетона .

В зависимости от класса арматуры записываем значение граничной величины относительной высота сжатой зону бетона .

Проверяем условие .

Если условие выполняется (), то следует ожидать характер пластического разрушения балки по растянутой зоне (от текучести арматуры).

Если условие не выполняется (), то следует ожидать характер хрупкого разрушения балки (по бетону сжатой зоны).

Определив все величины вычисляем .

Далее определим необходимую внешнюю расчетную нагрузку для загружения балки .

Полная величина внешней нагрузки на траверсу равна .

При испытании элемента нагрузка задается и назначается ступенями (минимальное количество ступеней - пять), поэтому необходимо определить величину одной ступени до нормативной величины нагрузки ,

где 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Принимаем нормативную величину равную .

Полученную величину разбиваем на пять ступеней и записываем в ведомость испытаний (табл. 2). (В ходе испытания балки при приложении величины нормативной нагрузке могут появиться трещины в растянутой зоне).

Далее определяем величину контрольной нагрузки

где 1,25 - коэффициент запаса прочности конструкции.

Принимаем контрольную величину нагрузки равную .

Полученную величину разбиваем на пять ступеней и записываем в ведомость испытаний (табл. 2). (В ходе испытания балки при приложении величины контрольной нагрузки возможно разрушение балки).

Следующим этапом работы является определение теоретического прогиба балки ,

где -расстояние от опоры до приложенной силы;  - расчетная длина балки (расстояние от опоры до опоры); - модуль упругости бетона;  - момент инерции поперечного сечения балки;  - нормативная нагрузка;  - ширина балки;  - высота балки.

 

Порядок проведения испытания

Для проведения испытаний необходимо назначить не менее 5 ступеней загружения балки до нормативной нагрузки и не менее 5 ступеней до контрольной нагрузки по прочности. Это необходимо для последовательного изучения работы балки при статическом загружении. В процессе проведения испытания осуществляется снятие показаний по индикаторам и фиксация образования трещин на поверхностях конструкции.

Полученные показания записываются в ведомость испытаний (табл. 2).

Таблица 2

Ведомость испытаний железобетонной балки

№ ступени

Величина нагрузки

Показания индикатора на динамометре

отчеты по индикаторам

И1

И2

И3

С1

DС1

SDС1

С2

DС2

SDС2

С3

DС3

SDС3

0

1

2

3

4

5^н

1

2

3

4

5^к

 

 

По полученным данным необходимо выполнить обработку результатов и выполнить сравнительный анализ с рассчитанными теоретическими значениями. Построить график прогиба до разрушения. Определить фактический коэффициент запаса прочности конструкции и записать вывод по работе.

На рис. 5, 6 представлена испытываемая балки и ее разрушение.

 

 

Рис. 5 Пример испытания балки

 

 

Рис. 6 Разрушение балки по нормальному сечению в растянутой зоне

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Запишите условие прочности изгибаемого элемента для одиночного армирования по бетону сжатой зоны.

2. Как определяется нормативная величина нагрузки.

3. Как определяется контрольная величина нагрузки.

4. Как определяется величина теоретического прогиба балки.

5. Зарисуйте расчетную схему балки.

 

 

Библиографический список

 

1. ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры. М.: Издательство стандартов, 1994.

2. ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. М.: Стандартинформ, 2016.

3. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1997.

4. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2, 3), - М.:ЭС НТИ "Техэксперт", 2012.

5. Железобетонные конструкции. Общий курс [Текст]: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Про-мышленное и гражданское строительство" / В. Н. Байков, Э. Е. Сигалов. - 6-е изд., репр. - Москва: БАСТЕТ, 2009. - 767 с.: ил. - Предм. указ.: с. 762.

6. Железобетонные и каменные конструкции: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению "Строительство", специальности "Промышленное и гражданское строительство" / В. М. Бондаренко [и др.]; ред. В. М. Бондаренко. - 5-е изд., стер. - Москва: Высшая школа, 2008. - 887 с.: ил. - Библиогр.: с. 883-884.

7. Р.И.Аронов «Испытание сооружений» М., Высшая школа, 1974. – 187 с.

8. Д.И.Долидзе «Испытание конструкций и сооружений» М., Высшая школа, 1975. – 218 с.

9. Н.Н.Аистов «Испытание сооружений» Л., 1960., М., – 315 с.

 

 

Учебное издание