2.2. Описание испытательного стенда

Обследованию и испытанию подвергается стальная балка прямоугольного сечения.

Схема балки представлена на рис. 2.1. Загружение балки осуществляется грузами. Величина прогиба измеряется с помощью индикатора часового типа, а деформации - тензодатчиками (тензорезисторами).

Опорные элементы балки выполнены в виде шарнирных узлов. Деформации балки при ее загружении регистрируются электронным тензометрическим измерителем деформаций АИД-4М.

2.3. Обследование модели балки

Перед проведением испытаний необходимо детально визуально обследовать модель, а в случае необходимости произвести инструментальное обследование.

В задачи визуального обследования должны входить следующие операции:

• проверка соответствия общих геометрических размеров конструкции исходным (проектным) данным;

• установление соответствия сортамента исходным (проектным) данным;

• первичная оценка соответствия расчетной схемы балки фактической ее конструкции, а также ее граничным условиям;

• выявление наличия дефектов.

В задачи инструментального обследования конструкций входят:

- установление фактической марки металла, применяемого в обследуемой балке;

- выявление с помощью методов неразрушающей дефектоскопии скрытых от визуального обследования дефектов в балке;

- определение фактического сечения балки.

Результаты проведенных обследований следует оформить в виде отдельных эскизов, таблиц и рисунков.

2.4. Перерасчет балки по результатам обследования

До начала испытания модели выполняют приблизительную оценку ее несущей способности по 1-й и 2-й группе предельных состояний. При этом используют фактические геометрические и прочностные характеристики модели балки.

2.4.1. Расчет по первой группе предельных состояний

Вычисляется момент сопротивления поперечного сечения балки:

, (2.1)

где b - ширина сечения рабочей балки, м;

h - высота сечения балки, м.

Определяется изгибающий момент на расстояниях от опоры

; ; ; , (2.2)

где Р - нагрузка в Н;

L - расстояние между опорами, м;

Находятся напряжения в исследуемых сечениях балки:

. (2.3)

2.4.2. Расчет по второй группе предельных состояний

Вычисляется момент инерции поперечного сечения балки:

. (2.4)

Определяется прогиб в середине пролета балки (при L/2):

, (2.5)

где Е – модуль упругости материала балки, Па.

Находится относительный прогиб и сравнивается с предельно допустимым:

. (2.6)

Угол поворота сечения в опорах балки

. (2.7)

Все результаты расчета сводятся в табл. 2.1 и 2.2.

Выполнив теоретическую оценку несущей способности балки, следует сделать вывод о необходимости испытания исследуемой балки.

Рис. 2.1. Испытание модели стальной балки

а - испытательный стенд, б - расчетная схема балки;

1,2, 3, 4, 5, 6 - тензорезисторы, 7 - индикатор часового типа, 8 – грузы.

2.5. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством стенда и работой приборов.

2. Выполнить обследование модели балки с регистрацией полученной информации.

3. Рассчитать модель балки по первой и второй группам предельных состояний и результаты расчета оформить в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Перерасчет по 1 группе предельных состояний

Расчетные параметры	Величина нагрузки, Н.
	P1 =	P2 =	Р3 =	Р4 =
Wht, m 3
ML/4, н · м
Ml/2, н· м
σL/4, н/м2
σL/2, н/м2
Таблица 2.2 Перерасчет по II группе предельных состояний
Расчетные параметры	Величина нагрузки, Н.
	P1 =	P2 =	Р3 =	Р4 =
Jht, м 4
f, м
f/L
ΘА
ΘВ

4. Оснастить модель балки приборами.

5. Пригрузить балку «нулевой» нагрузкой, снять отсчеты с приборов и записать их в табл. 2.3.

6. Приложить к середине балки нагрузки и снять отсчеты по приборам

(табл. 2.3).

7. Определить значения экспериментальных напряжений в сечениях L/2 и L/4 и сравнить их с теоретическими расчетами (табл. 2.4).

σ = К_ε Е ∆С,

где К_ε - тарировочный коэффициент (тензочувствительности).

8. Построить теоретические и экспериментальные кривые зависимости «нагрузка-напряжение», «нагрузка-прогиб».

Таблица 2.3

Результаты эксперимента

№ тензорезистора

Начальный от­счет

Ступени загружения, Н

Р1 =

Р2 =

Р3 =

Р4 =

Со

С1

∆С1

σ1

С2

∆С2

σ2

С3

∆С3

σ3

С4

∆С4

σ4

1

2

3

4

5

6

Прогиб в середине пролета балки

Начальный отсчет индикатора, t0

Показание индикатора

t1

=

t2

=

t3

=

t4

=

Прогиб

f1

=

f2

=

f3

=

f4

=

f/L

Угол поворота сечения в опорах балки

Начальный отсчет индикатора клинометра, j 0

Величина плеча клинометра

Показание индикатора

j1

=

j2

=

j3

=

j4

=

Величина перемещения точки клинометра, h =j1 - j 0

Угол поворота

Θ1

=

Θ2

=

Θ3

=

Θ4

=

9. Вычислить значения конструктивных поправок к теоретическим расчетам балки.

10. Сделать выводы о работе балки по 1 и II группе предельных состояний.

11. Необходимо указать, при каком значении нагрузки относительный прогиб превышает допустимый.

Таблица 2.4

Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических напряжений

№ тензорезистора	Место установки тензорезисторов	Ступени загружения, Н
		P1=			Р2 =			Рз =
		Напряжения		По- пра- вка К1	Напряжения		По- пра- вка К2	Напряжения		По- пра -вка К3
		экспер.	теор.		экспер.	теор.		экспер.	теор.
		σ1 э	σ1 т		σ2 э	σ2 т		σ3 э	σ3 т
1
2
3
4
5
6

6. Отчет о работе

1. Схема модели стальной балки с наклеенными тензорезисторами и установленными приборами.

2. Таблицы результатов измерений и расчетов.

3. Выводы о работе балки.

Контрольные вопросы

1. С какой целью определяются напряжения в исследуемых сечениях балки?

2. С какой целью определяется относительный прогиб балки?

3. Какими приборами определяются углы поворота сечения балки на опорах?

4. Какими приборами определяется прогиб балки?

5. Сколько приборов необходимо для определения прогиба балки?

Лабораторная работа 3

3. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОГО СОСТОЯНИЯ МОДЕЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВАРНОЙ ФЕРМЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

3.1. Цели и задачи работы

1. Ознакомление с методикой и техникой проведения статических испытаний элементов строительных конструкций на примере испытания модели металлической фермы

2. Определение экспериментальным путем напряженного состояния элементов (поясов, стоек, раскосов) фермы и действующих в них усилий при заданной схеме нагружения.

3. Выполнение расчета фермы в программном комплексе ЛИРА 9.4.

4. Сравнение полученных усилий в стержнях по результатам расчета и эксперимента.

5. Выявление особенностей действительной работы исследованной фермы и причин возможных различий между экспериментальными и расчетными данными.

Оборудование:

Лабораторная установка со стальной фермой, индикатор часового типа, прогибомер, тензорезисторы, мост постоянного тока, электронный тензометрический измеритель деформаций АИД-4, электромеханический тензометр, металлическая линейка, штангенциркуль.