Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при оценке категории технического состояния стальных прогонов при проведении обследования зданий и сооружений. Изобретение позволят дать комплексную оценку дополнительной допустимой нагрузки (несущей способности) на существующий прогон.
Известен способ неразрушающего контроля несущей способности конструкций, заключающийся в том, что в испытуемой конструкции выявляются места с возможными максимальными деформациями (угловыми или линейными перемещениями), в этих местах конструкцию нагружают механической нагрузкой, не превышающей предельного значения, вычисленного теоретически, прикладывают нагрузку постоянной величины в одном и том же месте 5-10 раз, определяют значения деформаций и находят доверительный интервал этих значений. Затем строят график зависимости между нагрузкой и перемещением по двум точкам (в начале координат и в точке с координатами значения экспериментальной нагрузки, значение перемещения от этой нагрузки). Затем через точки доверительного интервала проводят прямые – доверительные границы, параллельно прямой зависимости нагрузки от перемещения, а по графику находят предельную нагрузку (RU №2006814, МПК 5G01N 3/00, опубл. 30.01.1994).
Недостатком этого способа является малая точность и низкая достоверность результатов контроля, вызванная тем, что доверительные границы проводят по одной испытательной точке доверительного интервала параллельно прямой зависимости нагрузки от перемещения.
Известен способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных железобетонных балок, заключающийся в том, что на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах устанавливают измерители деформаций. Затем нагружают железобетонную балку пробной нагрузкой. Определяют величину относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Для каждой ступени пробной нагрузки определяют среднее значение относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки, а также для каждой ступени пробной нагрузки по отдельности для бетона и для стальной арматуры железобетонной балки рассчитывают среднеквадратичные отклонения относительной деформации. Используя априорную информацию, находят среднее значение предельной относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Определяют верхнее значение предельной нагрузки и нижнее значение предельной нагрузки по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Предельную несущую способность железобетонной балки определяют по наименьшей паре полученных для бетона и для арматуры железобетонной балки значений предельных нагрузок. Затем по значениям предельной несущей способности железобетонной балки теоретически рассчитывают значения наибольших изгибающих моментов, воздействию которых может подвергаться железобетонная балка. Находят теоретическую зависимость изгибающего момента от величины нагрузки, действующей на железобетонную балку. Из равенств моментов находят верхнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку и нижнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку (RU №2579545, МПК G01N 3/32, опубл. 10.04.2016).
Недостатком данного изобретения является низкая достоверность результатов оценки несущей способности, вследствие использования одного критерия предельного состояния – прочности, без учета жесткости и устойчивости.
Наиболее близким изобретением является способ неразрушающего контроля несущей способности строительных конструкций, согласно которому определяют места возможных максимальных линейных или угловых перемещений, в этих местах конструкцию нагружают испытательной механической нагрузкой, не превышающей предельного ее значения по прочности и жесткости конструкции и определяют значения максимальных перемещений, при этом нагружение конструкции выполняют в одном и том же месте 5 - 10 раз постоянной по значению механической нагрузкой; нагружение осуществляют не менее чем при трех различных ступенях нагрузки, по результатам трех средних значений перемещений и соответствующим нагрузкам строят прямую зависимости нагрузки от перемещения, определяют не менее трех доверительных интервалов измерений перемещений, по точкам которых строят доверительные границы измеряемых перемещений, а прочность конструкции определяют с учетом средних значений перемещений при линейной зависимости между нагрузкой и перемещением (RU №2161788, МПК G01N 3/10, опубл. 10.01.2001).
Недостатками данного изобретения являются низкая точность и достоверность оценки несущей способности вследствие использования только одного критерия ограничения несущей способности – максимального нормативного перемещения, в то время как элемент может потерять устойчивость или получить недопустимые напряжения до наступления максимального нормативного перемещения (прогиба); использование линейных функций для построения зависимости нагрузки от перемещения ограничивает спектр возможных применений изобретения и завышает оценку несущей способности.
Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение точности и достоверности оценки несущей способности однопролетных прогонов в составе зданий и сооружений.
Технический результат достигается тем, что после установки измерителей прогибов в середине пролета балки и нагружения прогона ступенями испытательной нагрузки, для полученных экспериментально-теоретических точек подбираются нелинейные аппроксимирующие функции, используя метод наименьших квадратов. В выявленные функции подставляются предельные значения прогибов, установленные по нескольким критериям предельных состояний, что позволяет учесть, какое предельное состояние наступит первым, и дает возможность оценить несущую способность более точно и достоверно.
Изобретение поясняется графически (фиг. 1, 2):
На фиг. 1 представлен условный вид подобранных нелинейных функций
На фиг. 2. представлен условный вид подобранных нелинейных функций
Способ заключается в следующем: испытания проводят при отсутствии снеговой нагрузки; выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки (как правило, середину пролета прогона), где устанавливают измеритель прогибов, например, индикатор часового типа. В данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку: испытательная нагрузка прикладывается 5 последовательными ступенями – по 10% (F1), 20% (F2), 30% (F3), 40% (F4) и 50% (F5) от предельно допустимой нагрузки на прогон
Предельная сосредоточенная нагрузка по каждому критерию предельного состояния определяется графически или вычисляется аналитически из уравнений:
Пример реализации. Пусть определяется несущая способность стального прогона двутаврого профиля №20 с характеристиками сечения: W=184,4 см3; I=1844 см4. Пролет прогона l=6 м. Сталь прогона характеризуется расчетным сопротивлением R=240 МПа и модулем упругости E=200000 МПа. Коэффициент устойчивости прогона при изгибе принят
Текущее значение прогиба прогон составляет
Пусть по результатам испытаний были получены следующие значения прогибов:
Для полученных значений подбираются нелинейные функции:
Предельная сосредоточенная нагрузка по каждому критерию предельного состояния определяется графически или вычисляется аналитически из уравнений:
По наименьшему нижнему значению получают интервал предельной сосредоточенной нагрузки на прогон –
По сравнению с известными, представленное изобретение учитывает возможный нелинейный характер зависимости нагрузки от прогиба (линейного перемещения) прогона, а также учитывает одновременно несколько критериев предельных состояний, что повышает достоверность и расширяет область практического применения изобретения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ неразрушающего определения и мониторинга несущей способности стальных ферм | 2022 |
|
RU2784318C1 |
Способ неразрушающей оценки и контроля несущей способности и надежности стальных ферм | 2022 |
|
RU2797787C1 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 1999 |
|
RU2161788C2 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 2011 |
|
RU2460057C1 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 2004 |
|
RU2275613C2 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОДНОПРОЛЕТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК | 2014 |
|
RU2579545C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ | 2021 |
|
RU2771598C1 |
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КАРКАСНОЙ ЯЧЕЙКИ ЗДАНИЯ | 2007 |
|
RU2331858C1 |
Способ испытаний конструктивных систем и элементов железобетонного здания на надежность под действием пожарных и силовых нагрузок | 2018 |
|
RU2688891C1 |
СПОСОБ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОДПЯТНИКОВОГО УЗЛА НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ ВАГОННОЙ ТЕЛЕЖКИ | 1992 |
|
RU2025697C1 |
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при оценке категории технического состояния стальных прогонов при проведении обследования зданий и сооружений. Сущность: выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки, где устанавливают измеритель прогибов, после чего в данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку. Испытательную сосредоточенную нагрузку прикладывают 5 последовательными ступенями по 10% (F1), 20% (F2), 30% (F3), 40% (F4) и 50% (F5) от предельно допустимой нагрузки на прогон. Каждую ступень испытательной нагрузки выдерживают до стабилизации значений линейных перемещений, после чего фиксируют значение прогиба fi, i=1, 2, … 5, при данной ступени испытательной нагрузки Fi и прикладывают следующую ступень испытательной нагрузки Fi+1, а после выдержки пятой ступени нагрузки, испытательную нагрузку снимают, и испытания повторяют после стабилизации прогибов. На графике F-f откладывают экспериментальные точки, после чего подбирают методом аппроксимации нелинейные функции
Способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных прогонов, заключающийся в том, что выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки, где устанавливают измеритель прогибов, после чего в данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку, отличающийся тем, что испытательную сосредоточенную нагрузку прикладывают 5 последовательными ступенями по 10% (F1), 20% (F2), 30% (F3), 40% (F4) и 50% (F5) от предельно допустимой нагрузки на прогон
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 1999 |
|
RU2161788C2 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 2004 |
|
RU2275613C2 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 1991 |
|
RU2006813C1 |
EP 1336832 A1, 20.08.2003. |
Авторы
Даты
2022-01-12—Публикация
2021-03-02—Подача