Способ испытания элементов строительных конструкций Советский патент 1984 года по МПК G01M19/00 

Изобретение относится к строитель ству, в частности к испытаниям элементов строительных конструкций. Известен способ испытания бетона, заключающийся в испытании образцов путем заделки в грани образца анкерных устройств и их вырыва lj . Однако этот способ неприемлем для испытания элементов строительных кон струкций, так как связан с их разрушением. Наиболее близким известным техническим решением к изобретению являет ся способ испытания элементов строительных, конструкций, включающий ступенчатое нагружение элемента нагрузкой, частичное снятие действующей на него нагрузки, измерение деформаций и оценку уровня напряжений 2. Недостаток известного способа заключается в невысокой эффективности и большой трудоемкости, так как он не обеспечивает оценку предела прочности материала испытываемой кон струкции и требует монтажа инвентарных подмостков. Цель изобретения - повышение эффективности и снижение трудоемкости. Цель достигается тем, что согласно способу испытания элементов строи тельных конструкций, включающему сту пенчатое нагружение элемента нагрузкой, частичное снятие действующей на него нагрузки, измерение деформаций и оценку уровня напряжений, производят снятие действующей нагрузки на величину 5-10% от проектного предела прочности, выдерживают элемент под этой нагрузкой 4-10 мин, восстанавливают первоначальную нагрузку с одновременным измерением скорости нагружения, измеряют деформации ползучести в течение 2 мин и определяют скорость деформации ползучести, соответствующую моменту времени 2-4 с после восстановления нагрузки, а оценку уровня напряжений осуществляют по найденным ранее зависимостям скорости деформации ползучести от уровня напряженного состояния. На чертеже изображены зависимости скорости деформации ползучести от уровня напряженного состояния элемен та конструкции. Испытание строительных конструкций производят следующим образом. Элемент строительной конструкции, например бетонный образец размером15x15x60 см, нагружают ступенями через 0,1 R, где R - проектный предел прочности материала элемента строительной конструкции. Нагружение образца производят на гидравлическом прессе. Каждая ступень нагружения выдерживается 4 мин. На каждой ступени нагружения образец.разгружается на величину 0,05-0,1 R и выдерживается в течение 4-10 мин под этой нагрузкой, после чего первоначальный уровень нагружения ступени восстанавливается . Для осуществления кратковременной разгрузки используются нагружаювще устройства, например домкраты, при помощи которых в элементе конструкции создаются усилия, обратные усилиям от действия эксплуатационной нагрузки. При восстановлении первоначальной нагрузки на каждой ступени измеряют скорость нагружения, например с помощью динамометров и регистрирующей аппаратуры, позволяющей записать изменение величины нагружения во времени. После восстановления первоначальной нагрузки в испытываемом элементе строительной конструкции в течение 2 мин через каждые 2-4 с измеряют деформации ползучести с помощью тензометров. На основании проведенных измерений определяют скорость деформации ползучести V(E) , которая равна отношению первой производной от деформации ползучести ff, во времени. V,E, . i|2. После определения скорости деформации ползучести 7(6) определяют уровень напряженного состояния . . где d - напряжение в испытываемом элементе конструкции, R - предел прочности материала конструкции. Определение уровня напряженного состояния 1 осуществляется по найденным ранее графическим зависимостям скорости деформации ползучести от уровня напряженного состояния V(€) f {Zl . Наиболее ярко эта зависиость выражается на кривых 2 и 3, построенных для интервала измерения

деформаций ползучести во времени через каждый 2-4 с.

Пример. Производят определение уровня напряжений в образцах из тяжелого бетона М.ЗОО размером 15x15x60 см. Для этого первоначально проводят градуировку на аналогичных образцах. Образцы нагружают до разных уровней напряжений на гидравлическом прессе. Напряжение в бетоне определяют путем деления нагрузки на площадь сечения образца. Прочность бетона, определенная непосредственным разрушением образцов, 10,5 МПа, начальный модуль упругости 1,910 МПа, скорость нагружения принята 0,6 МПа/с. Нагружение прово0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Ч

х-Ь -1

V(eiinV 1,8 2,0 2,3 2,6 2,9 3,2 3,8 4,5 5,6

Подобные вычисления проведены для моментов времени 4, 10, 30 и 90 с. Результаты опыта обрабатывают методами математической статистики для получения эмпирических зависимостей, показанных на графике (кривые 1-6).

Пользуясь этими зависимостями, определяют неизвестный уровень напряженного состояния в образце из бетона М.ЗОО размером 15x15x60 см. Для этого нагружают образец нагрузкой, вызывающей в бетоне средние напряжения 7,5 МПа и вьщерживают под этой нагрузкой достаточно продолжительное время (например, более 2ч) моделируя этим самым производственные условия эксплуатации конструкций. Устанавливают на боковых гранях призмы тензопреобразователи дпя измерения деформаций ползучести. Прикладывают к образцу импульс разгрузки величиной 0,1 R от проектной прочности, равный 0,1 ,1-10,5 1-05 МПа, выдерживают в течение 4 мин, затем восстанавливают прежннмо нагрузку. В момент восстановления нагрузки измеряют скорость нагружения путем измерения времени нагружения. Скорость нагружения равна 0,6 МПа/с. После окончания нагружения измеряют быстронатекающие дефордят ступенями через 0,1 R. Каждую ступень нагрузки выдерживают согласно ГОСТ 10180-78 в течение 4 мин, после чего образец разгружают на величину ступени, вьщерживают снова в течение 4 мин и затем уровень на7 грузки восстанавливают. На каждой ступени определяют относительные деформации ползучести бетона в течение первых 2 мин после окончания нагружения. Полученные экспериментальные данные обрабатывают на ЭВМ и аппроксимируют подходящей теоретической кривой, после чего вычисляют скорость деформации ползучести в фиксированный момент времени с. Полученные результаты приведены в таблице.

мации ползучести бетона в течение 2 мин с записью данных, снимаемых через каждые 2 с на перфоленту. Экспериментальные кривые аппроксимировали зависимостью вида

30 с a+bt tn- a(c-b) a+ct

при следующих значениях параметров:

, ,25, .

Определяют скорость деформаций ползучести по формуле

.

V(E) (a+btHa+ct) для фиксироь.чнного значения с. Получаем VCO 3,77-10 с . Пользуяс кривой 2 на графике, определяют, что такая скорость соответствует уровню напряжений 0,7.

С целью контроля доводят образец до разрушения, при этом устанавливают, что его предел прочности 11,2 МПа, а начальный уровень напряжений, при котором проводят измерения павен

5„Ь|.о,б7,

Таким образом, погрешность 4%, что вполне допустимо.

Использование изобретения позволит повысить эффективность и снизить трудоемкость испытаний.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий ступенчатое нагружение элемента нагрузкой, частичное снятие действующей на него нагрузки, измерение деформаций и оценку уровня напряжений. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и ) снижения трудоемкости, производят снятие действующей на величину 5-10% от проектного предела прочности, вьщерживают элемент под этой нагрузкой 4-10 мин, восстанавливают первоначальную нагрузку с одновременным измерением скорости нагружения, измеряют деформации ползучести в течение 2 мин и определяют скорость деформации ползучести, соответствующую моменту времени 2-4 с после восстановления нагрузки, а оценку уровйя напряжений осуществляi ют по найденным ранее зависимостям скорости деформации ползучести от СО уровня напряженного состояния.