Спосіб випробування двопрогінної балки ростверку

1. Спосіб випробування двопрогінної балки ростверку, що включає операції по установці конструкції і приладів, прикладанню перпендикулярно її площині вертикальних зусиль, визначенню деформацій, оцінці по їхніх величинах параметрів міцності, який відрізняється тим, що прикладення навантажень у прогонах здійснюють статичними і динамічними (пульсуючими) зусиллями, що діють у двох і у трьох площинах по черзі, при цьому створення поперечного згинального моменту і круного моменту у вигляді прикладеного зусилля, помноженого на величину ексцентриситету, виконують одночасно. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що між етапами навантаження створюють витримування і вимірюють пластичні деформації в матеріалах, при цьому для різних серій зразків змінюють параметри режиму навантаження T/Mt=0,1-0,15, де Т крутний момент, Mt - згинальний момент. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що при випробуванні нерозрізних балок створюють три стадії навантаження: пружне (без тріщин), пружнопластичне (без тріщин), пластичне (із тріщинами при текучості арматури), при цьому визначають величини перерозподілу зусиль у прогінних і опорних перерізах. Корисна модель відноситься до області дослідження міцносних і деформаційних властивостей матеріалів і конструкцій різних будинків. Відомий спосіб випробування ребристої плити перекриття за схемою вільно лежачої балки на двох опорах. Плиту завантажують поетапно штучним розподіленим навантаженням по всій довжині прогону, що викликає вертикальні деформації і кути повороту опорних ділянок (перетинів). Недоліками способу випробування плити є: неможливість імітації й врахування деформацій стиснення від розвороту (крутіння перетину з переміщеннями уздовж осей X, У) бортових балок; неможливість негайного зняття навантажень. Найбільш близьким до корисної моделі є спосіб випробування кутів сейсмостійких будинків прототип способу [1]. Спосіб включає операції по: установці конструкцій і приладів, додатку перпендикулярно її площини вертикальних зусиль, визначенню деформацій, оцінці по їх величинах параметрів міцності. Спочатку прикладають вертикально, взаємно перпендикулярно горизонтально пульсуючі навантаження, потім ударновібраційні, при цьому в процесі визначення деформацій, що руйнують, змінюють амплітуду і часто ту коливань. Недоліками способу є: неможливість імітації складних деформацій від поперечного вигину скручуванням; неможливість імітації навантаження балки ростверку в горизонтальній і вертикальній площинах; неможливості створення параметрів режиму прикладення навантажень при відношенні моменту, що крутить, до згинального при (T/Mt)=0,1-0,15; неможливість дослідження перерозподілу зусиль між пролітними й опорними моментами. В основу способу випробування двопрогінної балки ростверку поставлена задача - удосконалення способу випробування нерозрізної балки, шляхом створення і регулювання деформацій, що виникають від прикладення в прогонах вертикально з різними ексцентриситетами симетрично й асиметрично до подовжньої осі навантажень, що забезпечує визначення граничних станів конструкції з урахуванням перерозподілу зусиль. Поставлена задача вирішується тим, що в способі випробування двопрогінної балки ростверку, що включає операції по: установці конструкції і приладів, додатку перпендикулярно її площини вертикальних зусиль, визначенню деформацій, (24)15.03.2005 00 со ю о> 5381 оцінці по їхніх величинах параметрів міцності, відповідно до корисної моделі, що додаток навантажень у прогонах здійснюють статичними і динамічними (пульсуючими) зусиллями, що діють у двох і в трьох площинах по черзі, при цьому створення поперечного згинального моменту і моменту, що крутить, у вигляді прикладеного зусилля, помноженого на величину ексцентриситету виконують одночасно. Між етапами навантаження створюють витримування і вимірюють пластичні деформації в матеріалах, при цьому для різних серій зразків змінюють параметри режиму (T/Mt)=0,1-0,15 навантаження. При випробуванні нерозрізних балок створюють три стадії навантаження: пружна (без тріщин), пружна-пластична (без тріщин), пластична (із тріщинами і плинністю арматури), при цьому визначають величини перерозподілу зусиль у пролітних і опорних перерізах. Спосіб дозволяє вивчити ступінь впливу на деформативність балок змінних величин (наявність трьох площин завантаження, зміни параметрів режимів навантаження, додаток статичних і динамічних-пульсуючих навантажень і т.д.). На Фіг.1 показана конструкція пристрою дляздійснення способу випробування двопрогінних балок. На Фіг.2-10 наочно зображена розрахункова схема балки в третій стадії. Показані: епюри опорних фо і пролітний фп кутів повороту; епюри твердостей Во і Вп, згинальних моментів від Х=І, від Р, сумарних величин моментів М о , М п , кривизни 1/г. Епюри від Хг=І, моментів, що крутять Т, Т/2, кутів закручування 6. На Фіг. 11, 12 показані розгортки граней випробуваних балок ростверків БР-7* ', БР-8т (з полицею, розташованою в стиснутій зоні), позначеннями прогиномірів на бетоні (П1...ПЗ), клинометрів (К-1...К-3) для визначення кутів закручування; електродатчиків на бетоні (Д1,...,А18), на арматурі (Д19,...,Д21), тріщини з етапами завантаження. Нижні грані на розгортках для повноти поширення тріщини показані двічі.(Фіг.11, 12). Пристрій містить плиту опори 1 зі струмками 2 (що складаються зі швелерів забитих у бетоні), опору 3, закріплену за допомогою болтів 4 до силової плити; ущільнювач 5 для заповнення стінки таврової балки 6. Для виміру реактивних зусиль в опорах розміщені динамометри 7 (сталеві кільця таровані з індикаторами) захвати 8 з консолями і шарнірами 9. Замкнута рама 10 закріплена до плити, домкрат-пульсатор 11 одним кінцем упирається на шарнір, іншим - на ригель рами і постачений мастилопроводом 12 насосної станції. Пристрій обладнаний приладами: прогиноміром 13, клинометром 14, датчиками на бетоні 15, - на арматурі 16, тріщинами 17. Показано координатні осі в у просторі X, Y, Z. (Фіг.1). Проведено іспити нерозрізних балок Т і J_подібних перерізів при різних співвідношеннях величин T/Mt. Усього випробувано 10 балок: 7 з них із крутінням у прогонах у протилежні сторони і 3 - із крутінням в одну сторону, причому 5 таврових балок з полицею розташованою в розтягнутій зоні, а 5 - з полицею, розташованою в стиснутій зоні. При цьому перемінними були: величина ексцентриситету прикладення сили Р, розташування полиці при випробуванні, схема випробування, клас бетону В. Методика випробування полягала в наступному. Опори 3 міцно кріпилися за допомогою болтів 4 до силової плити. Балка 6 установлюється на динамометри в опорах по нівеліру. Зварені рами 10 з підвішеними домкратами 11 установлюються посередині прольотів. Деформації створювалися за допомогою двох силозбуджувачів (домкратів, 200кН), спарених з однією насосною станцією - забезпечувалася синхронна робота домкратів. Величину навантаження Р спочатку визначають по площі поршня, потім контролюють за показниками манометра насосної станції й індикатора в динамометрі (по величині стиску кільця). Крутіння одночасне з поперечним вигином здійснюють поза центровим (з ексцентриситетом є) додатком навантаження Р. Завантаження зразка виконують етапами (з витримуванням 10-12хв.), відповідно зменшуючи (ближче до моменту руйнування) величин згинаючих моментів і моментів, що крутять. Проводились виміри деформацій за допомогою електричних датчиків опорів бетону, подовжньої і поперечної арматури. Прогини вимірялися за допомогою прогиномірів типу 6ПАО, кутів закручування - за допомогою підоймових клінометрів з точністю до 0,002 градуса. Тангенс кута закручування перетину визначають по формулі де a, b - переміщення кінців важеля клінометра, 1 - довжина. За допомогою переносного мікроскопа виконують спостереження за утворенням і шириною розкриття тріщин, при цьому відзначають поетапно, засікають кінці тріщин. Після випробувань слід тріщин обводять тушшю і грані балок фотографують. Двопрогінна головна балка піддана дії крутіння і зрізу. Кожна з трьох опор має чотири зв'язки (Фіг.2), що перешкоджають двом переміщенням уздовж осей X, Y і двом обертанням навколо осей У, Z. Ступінь статичної невизначеності п, регулярної просторової системи визначають по формулі п=Со+Св-6Д (2) де Со - число опорних зв'язків (3x4=12); С в число внутрішніх зв'язків (=0); Д - число дисків (=І), не враховуючи дисків, що примикають до ростверку тільки одним кінцем. Отже, ця система (12+0-6)=6 разів статично невизначена. Унаслідок симетрії всієї системи канонічні рівняння можна привести до виду Х-і^ -і + Д-ір = 0 ; Х 2 6 2 2 + А 2 р = 0 (з) Для будівельної механіки тут позначення - загальноприйняті. Для двопрогінних балок позацентрово навантажених силами перпендикулярно величину кривизни 1/г при вигині з крутінням можна представити у виді -^ = - ^ L + 7?rctgcc; ± = M t B m +TB t (4) r2 El x Gl t r Зв'язки між кривизною, кутом закручування, подовженнями, моментами, жорсткістю можна 5381 виразити (при H=T/Mt, H*=Nh/M,) по формулах 1/r = M t ( B m + B t H + B n H*h); 0 = T(D m /H+D t +D n H*h); Xiy=N(Cmh/H*+CtHh/H*+Cn). Іншими словами - кривизни (прогини), кути закручування, відносні подовження 1/г, б . Х і у містять параметритвердості В,, D,, Сі у функції зусиль M t T, N. Використання пропонованого способу в порівнянні з існуючими (для розглянутих балок способів випробувань немає) дозволяє визначити несучу здатність, деформативність різного роду балкових систем. Крайні балки перешкоджають закручуванню другорядних, максимальне закручування виникає в середині прольотів. Пропонований спосіб в порівнянні з базовими дозволяє: - знизити загальну трудомісткість на 15-20% за рахунок амортизаційних витрат; за рахунок складання проектів і програм випробувань; за рахунок ремонтних робіт з порівнянням з іншими способами; - робити деякі попередні випробувальні навантаження зі створення складних деформацій на початку будівництва без зупинки виробництва. Випробування проводять спеціалізовані організації, що мають ліцензії на проведення подібних робіт. Джерела інформації: 1. Тимофеев Н.И., Ливинський A.M.- Способ испытания углов сейсмостойких зданий и устройство для его реализации. Патент РФ №2111471, кл. G01N19/00. 1998. Бюл. №14. ^ N Фіг.4 Фіг.5 Фіг.7 Фіг.11 Фіг.8 ФІГ.9 Фіг.12 Фіг.10 Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601