Цель работы: познакомиться с проведением испытаний, характером работы и разрушения изгибаемых балочных элементов и с методикой вычисления моментов трещинообразования и разрушения.

Ход работы

1. Испытание железобетонной балки.

Для испытания используется железобетонная балка, изготовленная из тяжелого бетона, армированная одним плоским каркасом (рис. 1). Перед началом испытаний проводят все необходимые измерения и наносят их на схему (рис. 1).

Рис. 1 Армирование балки.

Испытание балки проводится на прессе П-125. Схема нагружения и расстановки приборов показана на рис. 2.

Рис. 2 Схема испытания балки.

Измерение перемещений производится индикаторами часового типа ИЧ-1 с ценой деления 0,01 мм. Индикаторы И1 и И3 - измеряют осадку опор, И2- перемещение в середине пролета балки. Нагрузку фиксиру­ют по шкале силоизмерителя пресса. Все данные по испытаниям заносят в ведомость испытаний (табл. 1).

Ведомость испытаний.

Дата изготовления___________________ Дата испытания_________________

Пресс______________________________ Цена деления___________________

Таблица 1

	Р ( )	М ( )	Показания индикаторов (мм)						(мм)	Примечания
			И1		И2		И3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1 2 3 4	2 4 6 7	0,32 0,64 0,96 1,12	0,21 0,37 0,75 0,91	0,16 0,38 0,16	1,41 2,61 4,21 6,32	1,2 1,6 2,11	0,14 0,17 0,34 0,39	0,03 0,17 0,05	1,135 1,495 2,055

Перед началом нагружения выполняют измерения и наносят их на схему (рис. 2), снимают начальные отсчеты по индикаторам. Нагружения производится ступенями, с постоянной выдержкой в течении 3-5 минут и снятием показаний приборов на каждой ступени. B процессе испытания фиксируются: величина нагрузки, показания индикаторов, отмечается нагрузка, соответствующая появлению первой трещины, визуально наблюдается характер развития трещины, процесс разрушения и отмечается максимальная нагрузка, соответствующая разрушению балки.

Величина изгибающего момента вычисляется исходя из схемы загружения балки:

(1)

где - сила, соответствующая этапу нагружения, образованию первой трещины или разрушению;

- плечо силы (см. рис. 2)

Величину прогиба по опытным данным определяют следующим образом: вначале вычисляют приращения перемещений балки в точках, где установлены индикаторы И1, И2, И3 по формуле:

(2)

Затем определяют прогиб

, (3)

где - номер индикатора, 1,2,3; - номер этапа нагружения, 1… ; - показание -го индикатора при нулевой нагрузке; - показание -го индикатора на -м этапе нагружения.

По полученным данным строим график « » «момент – прогиб».

М , кН·м

1,0

0,9

0,6

0 ,3

0 1,1 1,5 2 f, мм

Вывод: с ростом изгибающего момента растет ,прогиб ,что и приводит к разрушению железобетонной балки

2. Определение расчетных значений моментов трещинообразования и разрушения.

Для определения расчетных значений моментов следует использовать фактические характеристики бетона и арматуры опытных балок (характеристики бетона и арматуры принимаются по данным лабораторной работы №1). Для расчета необходимы следующие данные:

1. Механические характеристики бетона и арматуры

=7,5 МПа - призменная прочность бетона,

=0,66 МПа - прочность бетона на растяжение,

=21000 МПа - начальный модуль деформаций бетона,

=365 МПа - прочность арматуры на растяжение,

=370 МПа - прочность арматуры на сжатие,

=200000 МПа - модуль деформаций арматуры.

2. Геометрические характеристики расчетного сечения (рис. 3)

=12 см - высота сечения,

=8 см - ширина сечения,

=10 см - рабочая высота,

, =2 см - расстояние от центра тяжести арматуры до грани,

- высота сжатой зоны.

Рис. 3 Расчетная схема.

Определение момента трещинообразования

(4)

МПа

где - упругопластический момент сопротивления

(5)

м³

(6)

- расстояние между центрами тяжести растянутой и сжатой арматуры (см. рис. 3). м.

Определение разрушающего момента при и

(7)

Если , то значение определяют следующим образом:

1. Определяют высоту сжатой зоны сечения балки

(8)

м

2. Определяют граничную относительную высоту сжатой зоны сечения балки

(9)

где

- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны при , при , в нашем случае

3. Если , то

(10)

Если , то при классе бетона В90 и ниже и классе арматуры АIII и ниже

(11)

Если , то в формуле (10) арматуру в сжатой зоне не учитывать,