- •28 Января 2005 года
- •Редактор н.Е. Гладких
- •Введение
- •Состав лабораторных работ
- •Метрологическое обеспечение лабораторных работ
- •Лабораторная работа № 1
- •1. Характеристика испытуемой балки и схема испытания
- •Испытание балки
- •1. Характеристика испытуемой балки и схема испытаний
- •3. Обработка результатов испытания
- •Лабораторная работа № 2
- •Лабораторная работа № 3
- •1. Характеристика испытуемой стойки и схема испытания
- •3. Испытание стойки
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 -
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";
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";
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
Общий вид балки
- 5 -
Каркас
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.
Данные для расчета
Прочностные характеристики бетона и арматуры определяются по результатам ранее испытанных образцов:
Бетон
R = ; Rb = R (0,77- 0,001R) = ;
Rbt = 5R/(45+R) =
Значения R в формуле для определения Rb, Rbt подставляется в МПа.
- 6 -
Арматура
As = (ds = ); y = ;
As = (ds = ); y = .
Значения y, y определяются опытным путем или принимаются равными значениям Rsn (y< Rsc) по табл. 19 [1].
Размеры
b = ; h = ; l1 = ; l2 = ;
lo = l - 2l2 = ; c = ; c = ;
a = as + d/2 = ; a = as + d/2 = ;
ho = h – a = .
Теоретические расчеты (выполняются в м, Н, кН, Па, Нм, кНм).
2.1.Определние теоретического разрушающего момента
Расчетная высота сжатой зоны
где
- относительная граничная высота сжатой
зоны бетона, определяемая по формуле:
– характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:
Теоретический разрушающий момент
Если расчетная высота сжатой зоны, определенная с учетом половины сжатой арматуры (0,5Аs):
- 7 -
<
2a,
то расчетную высоту сжатой зоны и теоретический разрушающий момент определяют без учета арматуры (принимая As = 0).
Теоретическая разрушающая нагрузка при двух сосредоточенных грузах, симметрично расположенных в пролете, равна
;
2.1.4.
Соответствующее усилие в домкрате 2
.
Теоретический момент трещинообразования
Изгибающий момент, воспринимаемый сечением перед образованием трещин (без учета влияния усадки бетона)
,
где
=1,75 – для прямоугольного сечения согласно п. 4.3 [2].
;
,
где Еs, Es – значения модулей упругости растянутой и сжатой арматуры, принимаются в зависимости от класса арматуры по табл. 29 [1];
Eb – значение начального модуля упругости бетона, принимается по интерполяции в зависимости от величины R по табл. 18 [1];
Wred – определяется в предположении, что центр тяжести приведенного сечения совпадает с геометрической осью (для данных опытных образцов ошибка составляет 1-2 %).
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.
Теоретический прогиб балки
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
= Fexp
< Fcrc.
Прогиб балки после образования трещин
рнг
,
где
F2 = Fexp > Fcrc; 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 hf значения 2а или hf = 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).
Теоретические напряжения в растянутой арматуре
при
2F2 = или
М2 = ;
z – см. выше.
- 10 -
