Метрологическое обеспечение лабораторных работ

Любые операции, связанные с замером опытных величин, должны иметь соответствующее метрологическое обеспечение.

Под метрологическим обеспечением понимается комплекс научных основ, организационных мероприятий, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. Применительно к лабораторным и научно-исследовательским испытаниям элементов железобетонных конструкций мерами, входящими в метрологическое обеспечение, являются, в частности, следующие:

- 4 -

1. методика испытаний, оценка результатов испытаний, оформление результатов испытаний должны соответствовать ГОСТ 8829-94 "Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости";

2. все измерительные приборы, используемые при проведении лабораторных испытаний, должны находиться под систематическим метрологическим надзором – в соответствии с ГОСТ 8. 002-86 "Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений";

3. все измеряемые непосредственно и определяемые косвенно величины должны быть выражены в СИ: их наименование, обозначение и правила применения должны соответствовать ГОСТ 8. 417-81 "Метрология. Единицы физических величин".

Лабораторная работа № 1

ИСПЫТАНИЕ НА ИЗГИБ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ С РАЗРУШЕНИЕМ ПО НОРМАЛЬНОМУ СЕЧЕНИЮ

/ Испытание проведено "___" ______________ 20 г. /

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1) сопоставление теоретических и опытных значений разрушающих моментов, моментов трещинообразования и прогибов балки;

2) определение теоретических и опытных напряжений в арматуре балки;

3) наблюдение характера разрушения изгибаемого железобетонного элемента по нормальному сечению.

1. Характеристика испытуемой балки и схема испытания

1. Общий вид балки

- 5 -

2. Каркас

3. Схема испытания

Т-1 – тензометр на растянутой арматуре с базой l₃ = 20 мм;

И-1, И-2, И-3 – индикаторы;

Д-1 – тензодатчик на растянутой арматуре;

Д-2, Д-3, Д-4 – тензодатчики на бетоне сжатой зоны.

4. Данные для расчета

Прочностные характеристики бетона и арматуры определяются по результатам ранее испытанных образцов:

1. Бетон

R = ; R_b = R (0,77- 0,001R) = ;

R_bt = 5R/(45+R) =

Значения R в формуле для определения R_b, R_bt подставляется в МПа.

- 6 -

2. Арматура

A_s = (d_s = ); _y = ;

A^_s = (d_s^ = ); ^_y = .

Значения _y, ^_y определяются опытным путем или принимаются равными значениям R_sn (^_y< R_sc) по табл. 19 [1].

3. Размеры

b = ; h = ; l₁ = ; l₂ = ;

l_o = l - 2l₂ = ; c = ; c^ = ;

a = a_s + d/2 = ; a^ = a^_s + d^/2 = ;

h_o = h – a = .

2. Теоретические расчеты (выполняются в м, Н, кН, Па, Нм, кНм).

2.1.Определние теоретического разрушающего момента

1. Расчетная высота сжатой зоны

где - относительная граничная высота сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:

 – характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:

2. Теоретический разрушающий момент

Если расчетная высота сжатой зоны, определенная с учетом половины сжатой арматуры (0,5А^_s):

- 7 -

< 2a^,

то расчетную высоту сжатой зоны и теоретический разрушающий момент определяют без учета арматуры (принимая A^_s = 0).

3. Теоретическая разрушающая нагрузка при двух сосредоточенных грузах, симметрично расположенных в пролете, равна

;

2.1.4. Соответствующее усилие в домкрате 2 .

2. Теоретический момент трещинообразования

   1. Изгибающий момент, воспринимаемый сечением перед образованием трещин (без учета влияния усадки бетона)

,

где

 =1,75 – для прямоугольного сечения согласно п. 4.3 [2].

; ,

где Е_s, E^_s – значения модулей упругости растянутой и сжатой арматуры, принимаются в зависимости от класса арматуры по табл. 29 [1];

E_b – значение начального модуля упругости бетона, принимается по интерполяции в зависимости от величины R по табл. 18 [1];

W_red – определяется в предположении, что центр тяжести приведенного сечения совпадает с геометрической осью (для данных опытных образцов ошибка составляет 1-2 %).

2. Сосредоточенная теоретическая нагрузка в момент образования трещин

.

- 8 -

2.2.3. Соответствующее усилие в домкрате .

По расчету при усилиях в домкрате < балка должна работать без трещин в бетоне растянутой зоне, а при усилиях в домкрате > - с трещинами.

Поэтому во время проведения испытания для примерного сопоставления теоретических и опытных моментов усилий трещинообразования необходимо фиксировать нагрузку, при которой появятся видимые трещины. В железобетонных элементах момент трещинообразования обычно наступает раньше появления видимых трещин и может быть определен только специальными методами.

3. Теоретический прогиб балки

   1. Прогиб балки до образования трещин

Для сопоставления теоретических и опытных прогибов в стадии работы балки до трещинообразования теоретический прогиб надо определить при значениях нагрузки, меньших усилия трещинообразования.

,

где , F₁ = F_exp < F_crc.

2. Прогиб балки после образования трещин

рнг ,

где

F₂ = F_exp > F_crc; М₂ = F₂ l₂ = .

_b – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами. Для тяжелого бетона _b = 0,9 (см. п.4.27. [1]);

_b - коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона сжатой зоны. При непродолжительном действии нагрузки _b = 0,45 (см. табл. 35 [1]);

- 9 -

_s – коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами (см. п. 4.29 [1]).

;

; ;

.

Плечо внутренней пары сил:

.

Для элементов прямоугольного сечения величины  и z вычисляются при подстановке в расчетные формулы вместо величин h^_f значения 2а^ или h^_f = 0 соответственно при наличии или отсутствии сжатой арматуры.

;

< 1;

_ls – коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 36 [1]. При непродолжительном действии нагрузки и при классе бетона > В7,5 для стержней гладкой арматуры _ls =1; для арматуры периодического профиля _ls = 1,1.

где М = М₂ (см. выше).

4. Теоретические напряжения в растянутой арматуре

при 2F₂ = или М₂ = ;

z – см. выше.

- 10 -