85891

ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ

Лабораторная работа

Архитектура, проектирование и строительство

Определение параметров для железобетонной балки неразрушающими методами контроля необходимые и достаточные для оценки несущей способности конструкции. Выполнение поверочного расчета железобетонной балки для установления фактической предельной нагрузки для оценки несущей способности с учетом...

Русский

2015-03-31

576 KB

4 чел.

Лабораторная работа 4

4. ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЯ

НА ПРИМЕРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ

4.1. Цель и задачи работы

Цель работы - ознакомление с методикой освидетельствования  и экспериментальной оценки состояния и работоспособности элементов сооружения, основанной на применении неразрушающих методов контроля.

Задачи работы:

  •  Выполнение анализа по результатам визуального освидетельствования  железобетонной балки.
  •  Определение параметров для железобетонной балки неразрушающими методами контроля, необходимые и достаточные для оценки несущей способности конструкции.
  •  Выполнение поверочного расчета железобетонной балки для установления фактической предельной нагрузки для оценки несущей способности с учетом действующих нормативных документов и полученных геометрических и физико-механических данных экспериментальным путем.
  •  Выполнение загружения железобетонной балки, определение прогибов балки, величины раскрытия трещин при ступенчатом загружение.  
  •  Выполнение анализа и сравнение результатов поверочных расчетов и экспериментальных исследований по 1 и 2 группам предельных состояний.
  •  Дать заключение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкций.

Оборудование и приборы: рулетка, линейки металлическая по ГОСТ 427-75, электронный измеритель прочности бетона ИПС-МГ4, измеритель защитного слоя бетона ПОИСК-2.3, ультразвуковой тестер УК1401, индикатор часового типа,  микроскоп МПБ-3, железобетонная балка прямоугольного сечения, стенд для проведения испытаний.

4.2. Конструкция балки

Железобетонная балка (рис. 4.1) изготовлена из тяжелого бетона и армирована плоским сварным каркасом по чертежу, приведенному на рис. 4.2. Основные размеры и армирование испытываемой балки по данным обмера заносятся в табл. 4.1.

Рис. 4.1. Конструкция железобетонной балки

4.3.  Физико-механические характеристики бетона и арматуры

Прочность бетона  при сжатии определяется при испытании стандартных контрольных кубов или цилиндров в соответствии с ГОСТ 10180-90 или неразрушающими методами (электронный измеритель прочности бетона ИПС-МГ4, ультразвуковой тестер УК1401).

Рис.4.2. Проектная схема армирования железобетонной балки

Таблица 4.1

Геометрические характеристики балки

Наименование величин, единицы измерения

Обозначения

Фактические значения

1. Длина балки, мм

L

1580

2. Ширина сечения, мм

b

72

3. Высота сечения, мм

h

160

4. Рабочая высота, мм

h0

130

5. Расстояние от нижней грани балки до центра тяжести растянутой арматуры, мм

а

30

6. Расстояние от верхней грани балки до центра тяжести сжатой арматуры, мм

а'

-

7. Диаметр и класс растянутой арматуры, мм

d

14

8. Площадь поперечного сечения растянутой арматуры, мм2

 As

153

9. Диаметр и класс сжатой арматуры, мм

d'

-

10. Площадь поперечного сечения сжатой арматуры, мм2

A's

-

11. Расчетный пролет балки, мм (рис. 3.1)

L0

1500

12. Расстояние от опоры до точки приложения силы, мм (рис. 3.1)

750

Призменная прочность бетона, прочность бетона при растяжении и начальный модуль упругости определяются при испытании стандартных образцов, изготовленных одновременно с конструкциями из того же бетона. Эти характеристики могут быть определены по эмпирическим формулам при известной кубиковой прочности бетона, выраженной в МПа.

Призменная прочность бетона в МПа равна

.                          (4.1)

Прочность бетона при растяжении в МПа определяется по формуле Фере

.                                       (4.2)

Начальный модуль упругости определяется с помощью  ультразвукового тестера УК1401 (см. раздел 1).

Начальный модуль упругости в МПа (по А.А. Гвоздеву):

.                            (4.3)

Предел текучести арматуры (физический или условный) и модуль упругости определяются при  испытаниях образцов арматуры на растяжение, проводимых в соответствие с требованиями ГОСТ 12004-81* «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение» [19]. Значение  и, для испытываемой балки дается студентам преподавателем.

Физико-механические характеристики бетона и арматуры для испытываемой балки заносятся в табл.4.2.

Данные характеристики не следует отождествлять с нормативными и расчетными значениями, приведенными в СНиП 2.03.01-84* [6] и в СП 52-101-2003 [8, 12] и определяемыми в зависимости от класса бетона.

Таблица 4.2.

Физико-механические характеристики бетона и арматуры

  1.  

Характеристики бетона, МПа

Характеристики арматуры, МПа

растянутой

R

Rb

Rbt

Eb

σy

Es

48

35

3,09

35000

200000

4.4. Поверочный расчет обследуемых конструкций

Поверочный расчет обследуемых конструкций производят по СНиП 2.03.01-84* [6] и пособия к СП 52-101-2003 [12] с учетом результатов инструментальных измерений (уточненная расчетная схема, действительные размеры конструкции, фактические свойства, материалов, наличие дефектов и др.).

В данной работе рассмотрен поверочный расчет железобетонной балки по нормальному сечению работающей на изгиб.  Железобетонная балка загружена сосредоточенной нагрузкой.

Расчетная схема изгибаемого элемента прямоугольного сечения с одиночной арматурой приведена на рис.4.4.

Рис.4.4. Схема изгибаемого элемента прямоугольного сечения с одиночной арматурой

Расчетные формулы прочности:

Аb =b∙x;  

zb = h0 - 0,5∙x;

ΣNx=0. Rs As = Rb∙b∙x       (4.1) 

ΣMS = 0. M ≤ Rb∙ b∙x∙(h0 – 0.5∙x)     (4.2)

ΣMb = 0.     M ≤  Rs ∙As ∙ (h0 -0.5∙x).                                             (4.3)

где M - изгибающий момент от внешних нагрузок; b, h –  ширина и высота сечения; a - защитный слой бетона; RS -  расчетные сопротивления арматуры растяжению;  AS – площадь сечения арматуры; Rb - расчетное сопротивление бетона на сжатие; х – высота сжатой зоны бетона,  h0 - рабочая высота сечения; γb2 - коэффициент условия работы бетона по классу бетона.

ΣNx=0. Rs As = Rb∙b∙x

 365·153=35 ·72·х

                   х=0,022 м    

ΣMS = 0. M ≤ Rb∙ b∙x∙(h0 – 0.5∙x)

 M ≤ 0,44 МПа·м

ΣMb = 0.     M ≤  Rs ∙As ∙ (h0 -0.5∙x)

                   M ≤  0,66 МПа·м

Прочность сечения элемента будет обеспечена, если момент М от внешней нагрузки не превышает расчетного момента МВ внутренних усилий относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры формула (4.2) или относительно центра тяжести сжатой зоны бетона формула (4.3).

Разрушение сечения может произойти либо вследствие достижения в растянутой арматуре предела текучести σS = RS, либо последующего разрушения бетона сжатой зоны при напряжениях в арматуре, меньших предела текучести, σS < RS.

Проверку прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой производят по пособию к СП 52-101-2003 [12]:

при из условия

            ,                                             (4.4)

где - высота сжатой зоны, равная ;

 м

               M ≤  Rs ∙As ∙ (h0 -0.5∙x)

              M ≤  5,5845·0,119

              M ≤  0,66  МПа·м

- см.   таблицу прил. 7;

Расчет по прочности нормальных сечений следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона , определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны , при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению.

Значение определяют по формуле

,                                                  (4.6)

или по табл. прил. 7.

 ξR=

Расчетные сопротивления арматуры растяжению Rs следует определять по формуле

                                                                                                                          (4.7)

где gs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным для расчета по предельным состояниям первой группы:

для стержневой арматуры классов:

A-I, A-II и A-III  1,15

А-IV, A-V и А-VI  1,25

для проволочной арматуры классов:

В-I, В-II, Вр-II, К-7 и К-19  1,25

Bр-I  1,15

4.5. Определение разрушающей нагрузки при поверочных расчетах

Ожидаемая величина теоретической разрушающей нагрузки

                                                                                           (4.8)

где - изгибающий момент, вызывающий разрушение балки по нормальному сечению;

- высота сжатой зоны бетона;

                                                   ;                             (4.9)

.

Согласно СП 52-101-2003 [8]  ξR определяется по формуле

                                                                                            (4.10)

При в формулу для вместо  подставляется

                                                  .                                         (4.11)

Ми = 35∙ 0,72∙0,022∙(0,130 – 0.5∙0,068))= 0,053 МПа·м

 МПА

4.6. Расчет величины нагрузки образования первых трещин в балке

Ожидаемая величина нагрузки, при которой появляются первые трещины, может быть определена по формуле

                    ,                                             (4.12)

где  - момент, вызывающий появление трещин;

- упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне перед образованием трещин для бетонного сечения согласно [11]  и - согласно [12].

МПа·м

МПА

4.7. Определение прогибов балки

Ожидаемый прогиб балки в середине пролета  определяется по формуле

                                        ,                                       (4.13)

в которой   - коэффициент для шарнирно опертой балки, загруженной двумя сосредоточенными силами F, расположенными на расстоянии  от опор;

- кривизна балки на участке действия максимальных изгибающих моментов , которая определяется:

    - до появления трещин (при  ) по формуле

                                 ,                                                    (4.14)

где - приведенный момент инерции бетонного сечения, принятый для слабо армированной конструкции равным моменту инерции бетонного сечения;

4.8. Определение ширины раскрытия трещин

Ширина раскрытия трещин в нормальных к продольной оси балки сечениях определяется по формуле (144) СНиП 2.03.01-84* [6]

               .

Здесь  - для изгибаемых элементов;

- при кратковременном действии нагрузки;

— при арматуре S периодического профиля;

- при гладкой стержневой арматуре;

d - диаметр растянутой арматуры, мм;

                     -   M и z см. пункт 4.7

Согласно СП 52-101-2003 [8] ширина раскрытия трещин равна

                  ,

где — при непродолжительном действии нагрузки;

      - для арматуры периодического профиля;

      — для изгибаемых элементов;

       ;

            ,             ;

- коэффициент, определяемый согласно прил. 10;

zs =0,875·130=113,75

σs=0,66/0,153·0,11375=37,92

 мм

- базовое расстояние  между трещинами, определяется по формуле

и принимается не менее 10d и 100 мм и не более 40d и 400 мм;

- площадь сечения растянутого бетона, ,

и  - высота растянутой зоны бетона.

Таблица 4.3. Результаты испытания железобетонной балки

№ этапа

Показания манометра,    кгс/см2

(МПА)

Нагрузка F, кН

Прогиб балки, мм

Ширина раскрытия трещин, мм

Примечание

0

0

     0

0

1

24,525

2.4525

0.6

-

2

49,05

4.905

1.2

0.1

3

73,573

7.3575

1.8

0.13

4

98,1

9.81

2.32

0.16

Рис. 4.6. График прогибов испытываемой балки

Рис. 4.7. Схема образования трещин и разрушения балки

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11141. Динамическое нагружение 485.5 KB
  Динамическое нагружение. Понятие о динамическом действии нагрузки. Ранее во всех рассмотренных нами задачах предполагалось что действующие нагрузки статические т. е. не изменяющиеся стечением времени. При проектировании машин обычно сталкиваются с деталями находя
11142. Напряжения, изменяющиеся во времени 927 KB
  Напряжения изменяющиеся во времени. Явление усталости материалов. Многие детали машин работают при переменных во времени нагрузках и следовательно возникающие в них напряжения также переменны во времени. Практика машиностроения уже в середине XIX века показала что
11143. Тонкостенные осесимметричные оболочки и толстостенные цилиндры 487.5 KB
  Тонкостенные осесимметричные оболочки и толстостенные цилиндры. Тонкостенные осесимметричные оболочки Тонкостенной осесимметричной называется оболочка имеющая форму тела вращения т. е. оболочка полярно симметричная относительно некоторой оси толщина которой в
11144. Контактні напруження 324.5 KB
  Контактні напруження. Основні поняття Деформації і напруження що виникають при взаємному натисканні двох стичних тіл обмежених криволінійними поверхнями називають контактними. Внаслідок деформацій у місцях зіткнення елементів конструкцій передача тиску відбуває...
11145. Поняття, властивості і типи акцій. Процедура реєстрації випуску акцій під час створення акціонерних товариств 74.5 KB
  Поняття властивості і типи акцій. Процедура реєстрації випуску акцій під час створення акціонерних товариств У відповідністю з ч.1. ст. 3 ЗУ Про цінні папери та фондовий ринокrdquo; Акція цінний папір без установленого строку обігу що засвідчує пайову участь у статут...
11146. Англо-американська модель корпоративного управління 111.16 KB
  Англоамериканська модель корпоративного управління Особливості англоамериканської системи корпоративного управління безпосередньо повязані з особливостями акціонерної форми власності головним чином з відсутністю в англійських і американських корпораціях зна
11147. Внутрішнє середовище корпоративного управління 72.5 KB
  ТЕМА 7. Внутрішнє середовище корпоративного управління 7.1. Органи управління акціонерним товариством Реалізація корпоративних прав акціонерів здійснюється через їхню участь в управлінні товариством. Органами управління акціонерного товариства виступають: 
11148. Господарські товариства корпоративного типу 108 KB
  Господарські товариства корпоративного типу Значного поширення в процесі реформування власності корпоратизації та акціонування підприємств набули господарські товариства. Закон України Про господарські товариства визначає поняття й види господар...
11149. Господарські товариства як обєкт управління 57.5 KB
  Господарські товариства як обєкт управління План Суть господарських товариств. Порядок створення господарського товариства. Господарські товариства корпоративного типу Товариство з обмеженою відповідальністю ...