Спосіб визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій пробним навантаженням

Реферат: Спосіб визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій пробним навантаженням. Крім цього, під час випробування згинальну залізобетонну конструкцію не доводять до руйнування, а визначення її міцності здійснюють шляхом порівняння величини та характеру розвитку показників напружено-деформованого стану під час пробного навантаження з контрольними показниками і подальшої апроксимації. UA 86866 U (12) UA 86866 U UA 86866 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема до способу визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій. Відомий спосіб визначення міцності будівельних конструкцій за результатами натурних випробувань [1]. Недоліком цього способу є те, що залізобетонна конструкція під час випробування доводиться до руйнування і її треба замінювати. Найближчим до запропонованого є спосіб визначення міцності залізобетонних конструкцій шляхом контрольних статичних випробувань навантажуванням [2], який полягає в тому, що відібрану конструкцію встановлюють на стенд та починають навантажувати. Навантаження прикладають частково, при цьому на кожному етапі фіксують: значення навантаження та відповідний прогин, при якому з'являються тріщини у бетоні; величину прогину та ширину розкриття тріщин при досягненні контрольних значень навантажень; значення навантаження та відповідний прогин при руйнуванні та характер руйнування конструкції. Оцінка міцності конструкції, здійснюється за результатами випробування шляхом порівняння фактичних значень руйнівного навантаження під контрольним навантаженням з відповідними контрольними значеннями, встановленими у проектній документації на конструкцію. Недоліком цього способу є те, що під час контрольних випробувань залізобетонна конструкція доводиться до вичерпання несучої здатності тобто до руйнування. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити технічне рішення по заявленому способу визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій пробним навантаженням, в якому за рахунок особливостей виконання основних операцій досягається можливість визначити міцність згинальних залізобетонних конструкцій без їх руйнування під час випробування. Означена задача розв'язується тим, що у способі визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій пробним навантаженням, згідно з корисною моделлю, під час випробування згинальну залізобетонну конструкцію не доводять до руйнування, а визначення її міцності здійснюють шляхом порівняння величини та характеру розвитку показників напруженодеформованого стану під час пробного навантаження з контрольними показниками і подальшої апроксимації. Суть корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, де на фіг. 1 зображено залежності, що описують характер деформування згинальних залізобетонних конструкцій. На фіг. 2 зображена схема випробування по способу. На фіг. 3 зображений контрольний графік показників напружено-деформованого стану для малоармованих залізобетонних згинальних конструкцій, на фіг. 4 - для переармованих залізобетонних згинальних конструкцій, на фіг. 5 для залізобетонних згинальних конструкцій, які займають проміжну позицію. Запропонований спосіб реалізується за наступним алгоритмом: 1. Будується контрольний графік показників напружено-деформованого стану конструкції. Показниками напружено-деформованого стану згинальної залізобетонної конструкції є величина згинального моменту M , що відповідає відносній деформації арматури S  . Характер деформування згинальних залізобетонних конструкцій описується залежностями, зображеними на фіг. 1: - залежність 1 (фіг. 1) для малоармованих залізобетонних згинальних конструкцій (характерним є руйнування по арматурі розтягнутої зони); - залежність 2 (фіг. 1) для переармованих залізобетонних згинальних конструкцій (характерним є руйнування по бетону стиснутої зони); - залежність 3 (фіг. 1) для залізобетонних згинальних конструкцій, які займають проміжну позицію, тобто для яких характерним є руйнування одночасно по арматурі розтягнутої зони і бетону стиснутої зони. Контрольний графік показників напружено-деформованого стану містить графік залежності, що відповідає середньому значенню міцності конструкції (графік 3 на фіг. 3-5), а також графіки, що відповідають найменшому та найбільшому відхиленню від середнього значення міцності (відповідно графіки 2 і 4 на фіг. 3-5). Міцність конструкції та величини показників напружено-деформованого стану визначають з урахуванням мінливості міцнісних характеристик матеріалів, а також геометричних параметрів конструкції. Сполучення мінливості приймається таким, щоб отримати можливі найменші та найбільші відхилення від середньої величини міцності і відповідні їм величини показників. При цьому закони розподілів характеристик матеріалів і геометричних параметрів, а також функції міцності конструкції підкоряються нормальному закону Гауса. Мінливість міцності матеріалів визначається за формулами: 1 UA 86866 U  fc  y   fcky k fcdy d 136 , ; fc y   fcky k  164 fc  y  , , f де cky k - характеристичне значення міцності матеріалу; fcdy d - розрахункове значення міцності матеріалу; fc  y  5 10 15 - середнє значення (математичне очікування) міцності матеріалу. Величина середнього квадратичного відхилення геометричного параметра конструкції xi визначається за формулою:  xi   xi / 3 ,  де x i - середнє квадратичне відхилення геометричного параметра xi ; xi - граничне допустиме відхилення параметра xi . Величини показників напружено-деформованого стану, що відповідають середньому значенню (математичному очікуванню) міцності конструкції визначають на основі деформаційної моделі згідно з діючими нормами розрахунку залізобетонних конструкцій. Величини показників напружено-деформованого стану, що відповідають найменшому та найбільшому відхиленню від середнього значення міцності конструкції визначаються за формулами: M3  Mj  3M; M3  Mj  3M, 20 M де j - середнє значення функції міцності конструкції у точці j-тою координатою показника напружено-деформованого стану; M3 - величина функції міцності конструкції, що відповідає найменшому відхиленню від середнього значення її міцності у відповідній точці; M3 - величина функції міцності конструкції, що відповідає найбільшому відхиленню від середнього значення її міцності у відповідній точці; M - середнє квадратичне відхилення функції міцності конструкції M  f x1, x2,, xi,xn  , що визначається за формулою: M  25 30 35 2  M    x  2i   x i i1 , n M де x i - часткові похідні функції міцності конструкції по кожному мінливому параметру xi ; xi - середнє квадратичне відхилення параметра xi , яке визначається за формулою: x xi  i  xi ,  де x i - математичне очікування параметра xi ;  xi - коефіцієнт варіації мінливості параметра xi . 2. На залізобетонну конструкцію 1 монтують прогиномір 6 та індикатори: 2, 3 - на опорах; 4, 5 та 7, 8 - симетрично, на бокових гранях конструкції, з яких одна пара повинна бути розташована на рівні центру тяжіння розтягнутої арматури (фіг. 2). 3. У точки А і В на фіг. 2 поетапно прикладається пробне навантаження. На кожному етапі навантаження повинно складати не більше ніж 10 % від граничного розрахункового значення навантаження. Після кожного етапу виконують витримку не менш ніж 10 хвилин до наступного етапу. Навантаження на завершальному етапі дорівнює граничному розрахунковому значенню. 2 UA 86866 U 5 10 15 20 4. Під час пробного навантаження на кожному етапі фіксуються дані індикаторів та прогиноміра з двократним відліком (на початку та вкінці витримки). Отримані дані обробляються та у відповідному масштабі наносять на контрольний графік. 5. Проводиться порівняння величини та характеру розвитку показників напруженодеформованого стану під час пробного навантаження (графік 1 на фіг. 3-5, відрізок CD), з контрольними показниками (графіки 2-4 на фіг. 3-5): якщо фактичні показники (графік 1 на фіг. 35, відрізок CD) на проміжних і завершальному етапах знаходяться в допустимих межах (не виходять за межі графіків 2 і 4) навантаження конструкції припиняється (графік 1 на фіг. 3-5, точка D). Mпр 6. Визначення кінцевої величини міцності згинальної залізобетонної конструкції виконується шляхом апроксимації (графік 1 на фіг. 3-5, відрізок DE) з урахуванням наступних критеріїв: - досягнення в розтягнутій арматурі граничної величини відносної деформації на розтяг su  0,01 (для малоармованих залізобетонних згинальних конструкцій);   - досягнення максимуму функцією рівноважних станів Mmax  (для переармованих залізобетонних згинальних конструкцій і конструкцій, які займають проміжну позицію). Таким чином, спосіб, що пропонується, дозволяє визначити міцність згинальних залізобетонних конструкцій без їх руйнування під час випробування. Джерела інформації: 1. Обследование и испытание сооружений / О.В.Лужин, А.Б. Злочевский, И.А. Горбунов, В.А. Волохов. – М.: Стройиздат, 1987. - 263 с. 2. ДСТУ Б В.2.6-7-95. Конструкції будинків і споруд. Вироби будівельні бетонні та залізобетонні збірні. Методи випробувань навантажуванням. Правила оцінки міцності, жорсткості та тріщиностійкості. - Офіц. вид. - К.: Укрархбудінформ, 1997. - 45 с. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб визначення міцності згинальних залізобетонних конструкцій пробним навантаженням, який відрізняється тим, що під час випробування згинальну залізобетонну конструкцію не доводять до руйнування, а визначення її міцності здійснюють шляхом порівняння величини та характеру розвитку показників напружено-деформованого стану під час пробного навантаження з контрольними показниками і подальшої апроксимації. 3 UA 86866 U 4 UA 86866 U 5 UA 86866 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6