Механические свойства арматурной стали

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия

 

 

Жансеитов М.Ф.

 

 

Испытания сооружений

 

Лабораторные работы для студентов специальности «Строительство»

 

 

Алматы 2012

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

 

Международная образовательная корпорация

 

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия

 

 

Факультет общего строительства

 

 

Жансеитов М.Ф.

 

 

Испытания сооружений

 

Лабораторные работы для студентов специальности «Строительство»

 

 

Алматы 2012

 

УДК 624.012.04

 

Составитель: Жансеитов М.Ф., к.т.н. асоц. профессор

 

Лабораторные работы по дисциплине «Испытания сооружений» составлены для студентов специальности 5B 072900 «Строительство».

В данном сборнике описано проведение лабораторных работ по дисциплине «Испытания сооружений» и включает такие работы как «Контроль качества арматурной стали», Определение прочности бетона и каменных материалов неразрушающими методами: «Импульсным методом» с помощью прибора ИПС-МГ4.03, «Механическим методом пластического отпечатка» с помощью Эталонного молотка Кашкарова, «Ульразвуковой метод дефектоскопии и определения прочности материалов», «Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры в железобетонных конструкциях» с помощью электронного прибора ИПА-МГ4

 

 

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом академии.

Протокол № 2 от 01.09.2012г.

 

 

Печатается по сводному плане издания КазГАСА на 2011-12 уч. год

 

 

Рецензент: Базаров Р.Б., к.т.н., ассоциированный профессор ФОС КазГАСА

 

 

Содержание

Стр

Введение 5

1. Лабораторная работа №1. Механические свойства арматурной стали. Контроль качества арматурных сталей 6

2. Лабораторная работа №2 Определение прочности бетона импульсным методом 18

3. Лабораторная работа №3 Неразрушающие методы определения прочности бетона. Метод пластических опечатков 22

4. Лабораторная работы №4. Неразрушающие методы определения прочности бетона. Ульразвуковой метод контроля 27

5. Лабораторная работа №5. Определение толщины защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях 34

 

Введение

Лабораторные работы предназначены для закрепления студентами теоретических знаний, полученных в аудиторных лекционных и практических занятиях по дисциплине «Испытания сооружений». В выполнения лабораторных работ студенты ознакомятся с имеющимся в академии испытательным оборудованием и приборами, получат навыки использования этих приборов, научатся проводить испытания материалов и конструкций, определять прочностные характеристики арматурной стали и бетона, а также других материалов (каменные и металлические).

 

Лабораторные работы построены на использовании имеющегося испытательного оборудования и приборов, а также теоретическое выполнение двух работ с подстановкой данных испытаний приближенных к реальным данным.

 

Основы знаний приобретенных студентами бакалавриата в ходе выполнения лабораторных работ по дисциплине «Испытания сооружений» могут быть ими использованы в дальнейшем при выполнении научно-исследовательской работы в магистратуре или научно-исследовательском институте или на производстве.

 

Лабораторная работа 1

Механические свойства арматурной стали

Рис.1.4. Схема универсальной машины с гидравлическим приводом и маятниковым силоизмерителем

Масло, накапливающееся между рабочим поршнем и цилиндром, удаляется по маслопроводу 11. Изменение давления масла в рабочем цилиндре передается по трубопроводу 12 поршеньку 18. С помощью тяг 16 поршенек перемещается, вызывая поворот рычага 15 и толкателя 14. Когда рычаг 15 поворачивается, штанга маятника 17 отклоняется до тех пор, пока его момент силы не уравновесит момент силы, приложенный от поршенька к рычагу 15. Толкатель 14 перемещает зубчатую рейку 13, вращающую шестерню, на ось которой насажена стрелка шкалы силоизмерительного устройства

Диаграммы испытания автоматически записываются на барабане 23. Линейное перемещение поперечины 7 преобразуется во вращательное движение барабана. Самописец, жестко насаженный на зубчатую рейку 13, полностью повторяет ее движение.

Могут быть установлены различные пределы измерения нагрузок путем подвешивания сменных грузов к штанге маятника.

Испытание арматурной стали, с целью определения ее механических свойств, выполняют в следующих

случаях:

– при отсутствии сертификатов;

– если приведенные в сертификате данные вызывают сомнения;

– при применении стали в качестве напрягаемой арматуры;

– если эти испытания специально оговариваются в проектах и соответствующих нормативных документах по технологии изготовления конструкций или по применению отдельных видов арматурных

сталей.

Стержневую арматуру испытывают на растяжение и изгиб в холодном состоянии. При контроле проволочной арматуры вместо испытания образцов на изгиб их испытывают на перегиб.

ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ

Испытания арматурной стали на растяжение проводятся в соответствии с ГОСТ 12004-81 для определения следующих механических свойств:

– полного относительного удлинения при максимальной нагрузке;

– относительного удлинения после разрыва;

– относительного равномерного удлинения после разрыва;

– относительного сужения сечения после разрыва;

– временного сопротивления;

– предела текучести (физического);

– предела текучести и упругости (условных);

– модуля упругости (начального).

Образцы арматурной стали подвергают действию осевой растягивающей силы до их разрыва. При этом регистрируется зависимость между деформацией образца и действующими на него нагрузками.

Протокол испытания образцов арматуры на растяжение

Тип и номер заводской машины: Разрывная машина Р-50

Рабочая шкала: 0 – 500кН

Тип, цена деления измерительных приборов и инструментов:

· Цена деления шкалы разрывной машины 1кН

· Цена деления штангенциркуля 0.1мм, микрометра 0.01мм

Стержни диаметром 10мм класса А-1 и А-3 c рабочей длиной 280мм

Таблица 1.2

Марка образца

Начальные размеры

Нагрузка. кН соответствующая

Расчетные размеры после испытания

Предел, МПа

Относительное удлинение образца %

Начальный модуль упругости, МПа

Относительное сужение шейки, %

l0, мм

d0, мм

пределу текучести

моменту сопротивления

lk,, мм

dk,, мм

текучести

прочности

при разрыве

равномерное

А-I

8.94

2.1*10^5

A-III

9,3

2,05*10^5

 

" ______ " ____________2010 год

 

Испытание провел: студент РПЗС-07-1

 

Значения в таблице 2 приведены по данным ранее проведенных испытаний арматуры в показательных целях при отсутствии оборудования для испытания.

 

Контрольные вопросы

1 Как производится отбор образцов и какие предъявляются требования к приборам, применяемым при испытании?

2 Каковы причины и каков порядок испытания арматуры?

3 Какие существуют методы лабораторных испытаний арматуры?

4 Как происходит испытание арматурных канатов?

5 Как происходит испытание арматуры при повышенных и пониженных температурах?

Список литературы

 

Основная литература:

1. ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение.

2. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений. – М.: изд. АСВ, 2004. – 240 с.

3. Обследование и испытание зданий и сооружений. Под ред. Римшина В.И. – М.: В.шк., 2004

Дополнительная литература:

4. Абрашитов В.С. Техническая эксплуатация и обследование строительных конструкций. – М.: изд. АСВ, 2002 – 95 с.

5. Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О.В. – М.: Стройиздат, 1987. – 262 с.

6. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. – М.: В.шк., 1975. -252 с.

Лабораторная работа 2

Определение прочности бетона импульсным методом

Цель работы: ознакомиться с принципами работы прибора ИПС-МГ4.03. Определить прочность бетона в образцах импульсным методом с помощью Измерителя прочности бетона ИПС-МГ4.03..

Оборудование и приборы: Измеритель прочности бетона ИПС-МГ4.03. Опытные образцы бетона в призмах и кубах.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включаем прибор кнопкой «ВКЛ»

2. Кнопкой «Режим» выбираем режим 1 – тяжелый бетон на граните

3. Стрелками передвигаем выбор режима твердения бетона НОРМ/ТВО и нажимаем кнопку «ВВОД»

4. Мигание переходит на возраст контролируемого бетона. Стрелками выбираем предполагаемый возраст 100суток для бетона нормального твердения и ВВОД

5. Нажимаем кнопку выбора направления удара, например, вниз и ВВОД

6. Тип изделия устанавливается кнопкой “F” из ряда балка, колонна, фундаментный блок, стяжка, наружная стена, внутренняя стена, плита, ригель, ферма, полы, свая. Возврат в основное меню кнопкой «Режим»

7. Удерживая преобразователь в правой руке, взвести рычаг бойка до фиксации защелкой.

8. Расположить преобразователь так чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно испытываемой поверхности конструкции

9. Нажать спусковой крючок. Полученный результат высветится на дисплее и запоминается для дальнейшей обработки. Сброс результата производится в момент появления следующего измерения.

10. Цикл измерений на одном участке состоит из 10-15измерений. После 15 измерения производится автоматическая обработка результата. И высвечивается конечный результат.

11. Исключение ошибочного результата измерения проводится однократным нажатием кнопки «F»

12. Если промежуточное измерение менее 3МПа или более 100МПа на дисплее высвечивается сообщение «Вне диапазона!»

13. В случае большого разброса значение высвечивается сообщение «Большой разброс!»

Результаты испытаний вносятся в таблицу обследования данной конструкции

 

Таблица 2.1.

Наименование конструкции и место ее расположения	Внешний вид конструкции, наличие дефектов	Количество измерений прочности бетона	Средняя прочность бетона по данным испытаний
Призма 100х100х400
Балка

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Какие существуют приборы для определения прочности бетона?

2 К какому методу относится измерение прочности бетона с помощью ИПС-МГ4.03.

3 Как установить вид испытываемой конструкции на приборе?

4 Как отменить ошибочный результат измерения?

5.Как выбрать метод твердения бетона

Список литературы

 

Основная литература:

1.Руководство по эксплуатации Измерителя прочности бетона электронного ИПС-МГ4.03. Челябинск, 2004г.

2.Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений. – М.: изд. АСВ, 2004. – 240 с.

3. Обследование и испытание зданий и сооружений. Под ред. Римшина В.И. – М.: В.шк., 2004

Дополнительная литература:

4. Абрашитов В.С. Техническая эксплуатация и обследование строительных конструкций. – М.: изд. АСВ, 2002 – 95 с.

5. Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О.В. – М.: Стройиздат, 1987. – 262 с.

Лабораторная работа №3

 

«НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА»

Теоретические основы.

Неразрушающие методы контроля качества подразделяют на приборы механического действия и физического действия. К приборам физического действия относятся приборы определяющие методом пластических деформаций и методом упругого отскока

В настоящей лабораторной работе для определения прочности бетона будет изучен и опробован метод пластического отпечатка с помощью молотка Кашкарова.

А. Для письменного контроля

1. Классификация и преимущества неразрушающих методов контроля качества.

2. Теоретические основы определения прочности бетона методом пластического отпечатка.

3. Методика определения прочности бетона эталонным молотком Кашкарова.

Список литературы

Основная литература:

1. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений. – М.: изд. АСВ, 2004. – 240 с.

2. Обследование и испытание зданий и сооружений. Под ред. Римшина В.И. – М.: В.шк., 2004. – 240 с.

 

Дополнительная литература:

3. Абрашитов В.С. Техническая эксплуатация и обследование строительных конструкций. – М.: изд. АСВ, 2002 – 95 с.

4. Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О.В. – М.: Стройиздат, 1987. – 262 с.

5. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. – М.: В.шк., 1975. -252 с.

Лабораторная работа №4

 

«НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА»

Рис. 4.4. Градуированная зависимость прочности бетона от скорости прохождения ультразвуковых волн

 

Контрольные вопросы

А. Для письменного контроля

1. Классификация и преимущества неразрушающих методов контроля качества.

2. Теоретические основы определения прочности бетона ультразвуковым импульсным методом.

3. Правила построения градуировочной зависимости в ультразвуковом импульсном методе.

4. Назначение, принципы работы и технические характеристики ультразвукового дефектоскопа УК-15М.

5. Методика определения прочности бетона ультразвуковым дефектоскопом УК-15М.

 

Список литературы

Основная литература:

3. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений. – М.: изд. АСВ, 2004. – 240 с.

4. Обследование и испытание зданий и сооружений. Под ред. Римшина В.И. – М.: В.шк., 2004. – 240 с.

 

Дополнительная литература:

3. Абрашитов В.С. Техническая эксплуатация и обследование строительных конструкций. – М.: изд. АСВ, 2002 – 95 с.

4. Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О.В. – М.: Стройиздат, 1987. – 262 с.

5. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. – М.: В.шк., 1975. -252 с.

 

Лабораторная работа №5

«Определение толщины защитного слоя и диаметра арматуры в железобетонных конструкциях

Цель работы: ознакомиться с неразрушающими методами контроля качества и испытания строительных конструкций. С помощью прибора ИПА-МГ4 определить толщину защитного слоя и диаметр арматуры контролируемого железобетонного изделия.

Приборы и оборудование: Электронныйизмеритель защитного слоя бетона ИПА-МГ4, железобетонная конструкция. Толщину защитного слоя и диаметр арматуры железобетонных конструкций можно определить радиационными и магнитными методами. Радиационные методы основаны на ослаблении потока излучения при прохождении через материал, при этом арматура ослабляет поток значительно сильнее, чем бетон. Применение магнитных методов основано на том, что арматура является ферромагнитным материалом, а бетон неферромагнитным.

Приборы ИПА-МГ4 и ИПА-МГ4.01 предназначены для оперативного контроля толщины защитного слоя бетона и расположения стержневой арматуры в железобетонных изделиях и конструкциях магнитным методом по ГОСТ 22904.

Область применения приборов – определение параметров армирования железобетонных конструкций и сооружений на предприятиях стройиндустрии, стройках и при обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений.

Рис. 5.1. Прибор ИПА-МГ4

Приборы имеют три основных режима работы:

· Определение оси арматурного стержня;

• Определение защитного слоя при известном диаметре;
• Определение диаметра арматурного стержня при известном защитном слое.
• Поиск оси арматурных стержней осуществляется по изменению тональности звукового сигнала и по показаниям цифрового дисплея.

Приборы имеют три группы базовых градуировочных зависимостей, установленных на арматуре классов Вр-I, А-I и А-III.

Прибор ИПА-МГ4.01 дополнительно имеет режим определения параметров армирования при неизвестных диаметре и защитном слое бетона, снабжен функциями уточнения базовых градуировочных зависимостей, установления и записи в программное устройство новых градуировочных зависимостей, установленных пользователем на арматуре других классов, имеет режим передачи на ПК, часы реального времени и подсветку дисплея.

Порядок работы

1. Подключить кабель преобразователя к прибору с помощью соединительного разъема и включить питание кнопкой ВКЛ.

2. Нажатием кнопки М выполнить юстировку преобразователя. При этом преобразователь должен быть вдали от металлических предметов не менее 500мм.

3. Для нахождения оси арматурного стрежня перемещать преобразователь с нажатой кнопкой ИЗМЕРЕНИЕ по поверхности бетона и поворачивая добиваясь минимального цифрового значения и максимального звукового сигнала и до тех пор пока левая и правая цифра не совпадут по значению. Отмечаем карандашом ось арматурного стержня.

4. При определении толщины защитного слоя проводим вышеуказанные операции и затем отпускаем кнопку ИЗМЕРЕНИЕ на дисплее высветится значение измеренного защитного слоя Н. При необходимости сохранения измеренного значения в АРХИВЕ нажать кнопку ВВОД.

5. Для определения диаметра арматуры с известным защитным слоем перевести прибор в режим кнопкой d/н. Для установления класса арматуры стрелками вверх и в них возбудить мигание класса арматуры и нажать ВВОД.

6. Преобразователем водить с нажатой кнопкой ИЗМЕРЕНИЕ по поверхности бетона или уже на отмеченную ось арматуры и при минимальном и одинаково значении цифр на дисплее отпустить кнопку ИЗМЕРЕНИЕ. На дисплее высветится толщина защитного слоя бетона и диаметр арматуры в мм.

7. При неизвестном диаметре арматуры и толщины защитного слоя бетона подготовить прибор по пп. 1 и 2. Затем нажатие кнопки d/н перевести прибор в режим определения диаметра арматуры и толщины защитного слоя бетона. Выполнить измерения преобразователем с нажатой кнопкой ИЗМЕРЕНИЕ водя по поверхности бетона до получения минимального значения цифрового кода и максимального звука. Поворачивая преобразователь добиться одинакового результата в левой и правой части дисплея и затем отметить на бетоне ось арматуры. На дисплее высветится УСТАНОВИТЕ ПРОКЛАДКУ. Затем производим повторно ИЗМЕРЕНИЕ установив между преобразователем и бетоном прокладку толщиной 20мм и потом отпустить кнопку Измерение. На дисплее высветятся значения “d” и «Н» а также введенные ранее класс арматуры и тип изделия. При необходимости результаты заносятся в АРХИВ нажатием кнопки ВВОД.

8. Результаты работы оформить в табличном виде.

Таблица 5.1.

Наименование конструкции	Диаметр арматурного стержня, мм	Толщина защитного слоя, мм	Расстояние между стержнями, мм
Колонна
Ригель

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие существуют неразрушающие методы испытания строительных конструкций?

2. На чем базируются радиационные методы определения наличия, положения и диаметра арматуры?

3. На чем основан принцип действия у прибора ИПА-МГ4?

4. Как определить диаметр и толщину защитного слоя с помощью прибора ИПА-МГ4?

 

Список литературы

 

Основная литература:

1. Руководство по эксплуатации электронного измерителя защитного слоя бетона ИПА-МГ4

2. Руководство по эксплуатации электронного импульсного прибора МГ4.03 по определению прочности бетона методом упругого отскока.

3. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений. – М.: изд. АСВ, 2004. – 240 с.

4. Обследование и испытание зданий и сооружений. Под ред. Римшина В.И. – М.: В.шк., 2004

Дополнительная литература:

5. Абрашитов В.С. Техническая эксплуатация и обследование строительных конструкций. – М.: изд. АСВ, 2002 – 95 с.

6. Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О.В. – М.: Стройиздат, 1987. – 262 с.

7. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. – М.: В.шк., 1975. -252 с.

 

Лабораторные работы

 

Марат Фатихович Жансеитов

 

Испытания сооружений

 

Редактор

 

 

Сводный план издания на 2012-2013 уч. год, поз. №

 

 

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Riso

Усл. Печ. Л. 2,3 Уч-изд. Л. 2,6

Тираж 50 экз. Заказа №

Цена договорная

 

Издание Казахской головной архитектурно-строительной академии

 

Издательский дом «Строительство и архитектура»

050043, г. Алматы, ул. Рыскулбекова, 28

 

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия

 

 

Жансеитов М.Ф.

 

 

Испытания сооружений

 

Лабораторные работы для студентов специальности «Строительство»

 

 

Алматы 2012

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

 

Международная образовательная корпорация

 

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия

 

 

Факультет общего строительства

 

 

Жансеитов М.Ф.

 

 

Испытания сооружений

 

Лабораторные работы для студентов специальности «Строительство»

 

 

Алматы 2012

 

УДК 624.012.04

 

Составитель: Жансеитов М.Ф., к.т.н. асоц. профессор

 

Лабораторные работы по дисциплине «Испытания сооружений» составлены для студентов специальности 5B 072900 «Строительство».

В данном сборнике описано проведение лабораторных работ по дисциплине «Испытания сооружений» и включает такие работы как «Контроль качества арматурной стали», Определение прочности бетона и каменных материалов неразрушающими методами: «Импульсным методом» с помощью прибора ИПС-МГ4.03, «Механическим методом пластического отпечатка» с помощью Эталонного молотка Кашкарова, «Ульразвуковой метод дефектоскопии и определения прочности материалов», «Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры в железобетонных конструкциях» с помощью электронного прибора ИПА-МГ4

 

 

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом академии.

Протокол № 2 от 01.09.2012г.

 

 

Печатается по сводному плане издания КазГАСА на 2011-12 уч. год

 

 

Рецензент: Базаров Р.Б., к.т.н., ассоциированный профессор ФОС КазГАСА

 

 

Содержание

Стр

Введение 5

1. Лабораторная работа №1. Механические свойства арматурной стали. Контроль качества арматурных сталей 6

2. Лабораторная работа №2 Определение прочности бетона импульсным методом 18

3. Лабораторная работа №3 Неразрушающие методы определения прочности бетона. Метод пластических опечатков 22

4. Лабораторная работы №4. Неразрушающие методы определения прочности бетона. Ульразвуковой метод контроля 27

5. Лабораторная работа №5. Определение толщины защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях 34

 

Введение

Лабораторные работы предназначены для закрепления студентами теоретических знаний, полученных в аудиторных лекционных и практических занятиях по дисциплине «Испытания сооружений». В выполнения лабораторных работ студенты ознакомятся с имеющимся в академии испытательным оборудованием и приборами, получат навыки использования этих приборов, научатся проводить испытания материалов и конструкций, определять прочностные характеристики арматурной стали и бетона, а также других материалов (каменные и металлические).

 

Лабораторные работы построены на использовании имеющегося испытательного оборудования и приборов, а также теоретическое выполнение двух работ с подстановкой данных испытаний приближенных к реальным данным.

 

Основы знаний приобретенных студентами бакалавриата в ходе выполнения лабораторных работ по дисциплине «Испытания сооружений» могут быть ими использованы в дальнейшем при выполнении научно-исследовательской работы в магистратуре или научно-исследовательском институте или на производстве.

 

Лабораторная работа 1

Механические свойства арматурной стали