2008 КазГАСА Строительные конструкции III ФОС Базаров Р.Б. Ажгалиева Б.А.

Казахская головная архитектурно-строительная академия активный раздаточный материал

Дисциплина «Строительные конструкции 3» 2 кредита Лабораторная работа №1 «Испытание железобетонной балки с разрушением ее по нормальному сечению».	ФОС 4 курс 7 семестр 2008-09 уч.год
Ассистент профессора Базаров Р.Б.

Краткое содержание лабораторной работы

1. Цель работы – изучить наряженно-деформированное состояние в нормальном сечении изгибаемого элемента на различных стадиях, начиная с упругой, после появления трещин в бетоне растянутой зоны, и заканчивая стадией разрушения.

В процессе испытания балки решаются следующие задачи:

- устанавливается момент образования трещин непосредственным наблюдением за бетоном растянутой зоны и на основе показаний приборов , также расчетным способом ;

- строится график прогибов балки под нагрузкой и на его основе выделяются три стадии напряженно-деформированного состояния: Стадия І (до образования трещин), стадия ІІ (после образования трещин) и стадия ІІІ (разрушающая);

- строится картина трещинообразования и разрушения по масштабной сетке;

- определяется расчетом прочность балки по нормальному сечению (расчетный изгибающий момент) и сравнивается с опытным изгибающим моментом в стадии разрушения ;

2. Размеры балки и ее армирование

Сведения о размерах и армировании балки устанавливается на основе проектных данных и непосредственных обмеров балки до и после ее испытания; эти сведения записываются в табл.1 и наносятся на рис.1.

Таблица 1

Характеристика	Обазначение, размерность	Числовое значение
Полная высота поперечного сечения	h, м
Ширина поперечного сечения	b, м
Диаметр и площадь сечения продольной арматуры	ds, мм As, см2
Расстояния от нижней грани балки до центра тяжести арматуры As	а, м
Рабочая высота сечения	h0 , м
Полная длина балки	L, м
Расчетный пролет балки	L0, м

Рис. 1 Геометрические размеры (а) и схема армирования балки (б)

3. Физико-механические характеристики бетона и арматуры

При сопоставлении значений моментов трещинообразования c расчетными и опытных разрушающих моментов с рачетными используются средние характеристики прочности материалов – бетона и арматуры.

Среднее значение кубиковой прочности бетона, найденное испытаниями на сжатие трех бетонных кубов с ребром 15 см, составляет

МПа.

Призменная прочность бетона, отвечающая этому значению, будет

МПа.

Прочность бетона при осевом растяжении будет равна

МПа.

По данным испытаний трех арматурных образцов на растяжение получено среднее значение сопротивления арматурной стали

МПа.

4. Определение расчетного (вычисленного) момента трещинообразования

Расчетный (вычисленный) момент трещинообразования определяется по формуле

,

где - упругопластический момент сопротивления;

- коэффициент армирования, ;

.

Подставляя соответствующие значения в формулу, получим

МНм.

5. Определение расчетного (вычисленного) разрушающего момента

Высота сжатой зоны бетона в стадии ІІІ будет:

Расчетное (вычисленное) значение изгибающего момента составит

МНм.

6. Испытание балки

При загружении балки двумя сосредоточенными силами F на участке между ними создается зона чистого изгиба (рис. 2), изучаемая в настоящей лабораторной работе.

Нагрузка на балку с помощью гидравлического пресса или гидродомкрата прикладывается поэтапно, с выдержкой после каждого этапа загружения не менее 5 мин.

Ступени загружения (этапы) должны составлять не более 10% от нагрузки на одну точку, ожидаемой при образовании трещин и вычисляемой из условия

Отсюда ,

где принимается по п.4;

- вес загрузочных устройств, кН;

g – собственный вес балки, кН/пог.м.

После выявления трещин ступени приращения нагрузки могут быть увеличены и доведены до 10% от ожидаемой разрушающей нагрузки на одну точку , вычисляемой аналогично вышеизложенному, т.е.

Таблица 2

№ этапа загру- жения	Время сня- тия пока- заний по при-борам	На- груз- ка F, кН	Изги- баю- щий мо- ме- нт, кНм	Показания приборов
				И-1			Т-1			Т-2
				Отсчет	Раз- ность отсче- тов	Про- гиб	Отсчет	Раз- ность отсче- тов	Дефор- мации,	Отсчет	Раз- ность отсче- тов	Дефор- мации,
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Рис.2 Схема загружения балки и размещения на ней измерительных приборов

Рис.3 Карта трещин и схема разрушения балки

,

где принимается по п.5.

Величины сосредоточенных нагрузок F на каждом этапе загружения должны быть предварительно вычислены, этапы загружения пронумерованы и эти данные записаны до начала испытания в табл.2.

В процессе загружения регистрируются прогибы балки в середине пролета с помощью индикатора часового типа И-1 с ценой деления 0,01 мм, деформация бетона на растянутой и сжатой гранях – рычажным тензометром с базой 100 мм, единица деления шкалы которого дает относительную деформацию величиной .

Перед испытанием боковые и нижняя грань балки должны быть побелены и на них нанесена карандашом масштабная сетка (рис.3).

В процессе загружения появляющиеся трещины обводится карандашом и на бетоне отмечаются номера соответствующих этапов загружения.

После испытания студенты зарисовывают в журнал схему трещин и разрушения по масштабной сетке (рис.3).

Закончив испытания, студенты обрабатывают показания приборов (табл.2), определяя по ним момент трещинообразования и устанавливая три стадии напряженно-деформированого состояния. Для этой цели строятся графики прогибов под нагрузкой (рис.4) и графики деформаций бетона по сжатой и растянутой граням (рис.5).

Рис.4 График прогибов балки под нагрузкой Рис.5 Деформация бетона на сжатой и растянутой гранях

7. Установление опытного момента трещинообразования устанавливается по графикам прогибов балки и деформаций растянутого бетона, на которых в момент образования трещин отмечаются характерные переломы; момент трещинообразования визуально устанавливается с некоторым «опозданием».

Опытный момент образования трещин, с учетом собственного веса балки и веса загрузочных устройств, находится так:

.

Далее сравнивается моменты и , устанавливается расхождение между ними:

%=___________%.

Можно ожидать значительного расхождения между и , что объясняется главным образом изменчивостью характеристики бетона , а также другими причинами (погрешностями контрольно-измерительных приборов, неточностью в установлении размеров, условностью схемы распределения напряжений при вычислении и т.д.

8. Установление опытного разрушающего момента и сравнение его с расчетом (вычисленным)

Опытный разрушающий момент соответствует нагрузке , при которой наблюдается неограниченный рост прогибов с последующим падением давления масла в гидравлической силовой загрузочной системе.

С учетом собственного веса загрузочных устройств Р, кН, и собственного веса балки п, кН/пог.м, опытный разрушающий момент будет равен

Далее выявляется степень расхождения по формуле

%=________%.