1. Общая часть

Балки по виду деформаций относятся к изгибаемым элементам и находятся в общем случае под совместным воздействием двух силовых факторов – изгибающего момента и перерезывающей (поперечной) силы.

Например, при простейших схемах загружения (рис. 2.1) распределение этих усилий представлено их эпюрами.

Рис. 2.1

Смысл любого расчета заключается в том, чтобы законструировать элемент с гарантированными показателями прочности, жесткости и трещиностойкости. При испытаниях конструкций желательно предвидеть, если это возможно, место вероятного разрушения. Обращаясь к рис. 2.1 очевидно, что в случае "б" разрушение произойдет в заделке консольной балки (на опоре А), где момент и поперечная сила максимальны.

В случае "а" такой определенности нет и вероятность разрушения в середине пролета (где момент максимален) и на опоре (где перерезывающая сила максимальна) одинаково возможна.

В связи с этим в сомнительных случаях, как на рис. 2.1а, расчет следует производить дважды – застраховать конструкцию от разрушения по нормальному (перпендикулярному) сечению от действий момента, и по наклонному сечению от действий перерезывающих сил; таким образом расчет балки делается дважды и испытание производится в два этапа на одинаковых образцах с различной схемой загружения.

Графически при загружении по рис.2.1а это можно прокомментировать рис. 2.2, представив траектории главных растягивающих напряжений (ГРН) и главных сжимающих напряжений (ГСН) (рис. 2.2а) и соответствующий им характер трещинообразования

Рис. 2.2

Траектории напряжений и характер трещинообразования при схемах загружения балок, отличных от рис. 2.1а, будут иными.

Лабораторная работа № 2. «Испытания балки на прочность по нормальному сечению».

Испытание балки в лабораторных условиях обычно производится при схеме нагрузки, позволяющей получить так называемую "зону чистого изгиба", то есть на части длины балки отсутствую т поперечные силы (рис.2.3)

Рис. 2.3

Конструкция лабораторной балки несколько упрощена по сравнению с реальными (натурными), и может варьироваться. Один из таких вариантов дан на рис. 2.4

Рис. 2.4

В качестве испытываемой будет балка определенной конструкции. Руководитель работы совместно со студентами на основании обмеров должны установить ее истинные размеры, данные по каркасу К-1, и выявить основные параметры, необходимые для расчета (табл. 2.1).

Таблица 2.1

h, см

ho, см

b, см

l, см

As, см²

Rs, МПа

Rb, МПа

Rbt, МПа

Sω,см

Asω, см²

Rsω,МПа

Es, МПа

Eв, МПа

Проведение работы помимо цели, обозначенной в ее названии, позволяет установить при необходимости следующие величины:

1. Прогиб балки на любом этапе загружения. Прогиб устанавливается регистрирующими приборами в виде прогибомера или индикатора часового типа.

2. Момент образования первых трещин М_crc. Их наличие устанавливается визуально, ширина раскрытия замеряется микроскопом Бринелля (J.A. Brinell).

3. Продольные, поперечные и наклонные деформации бетона в любой зоне постановкой механических приборов или датчиков омического сопротивления. Какие из перечисленных параметров будут устанавливаться, определяет руководитель работ. Он же знакомит студентов с конструкцией и принципом работы приборов и правилами их установки, а также схемой установки приборов в зависимости от поставленных задач (рис. 2.5).

Схема расстановки приборов

Т1 – Т4 – деформометры любого вида с базой 100 мм;

П1 –прогибомер.

Рис. 2.5

Порядок проведения испытаний.

1. Установка балки в проектное положение.

2. Установка приборов и нагрузочных устройств.

3. Пробное обжатие балки нагрузкой, равной 0,05P^U, где P^U – ожидаемая разгружающая нагрузка из предварительно сделанного теоретического расчета.

4. Поэтапное нагружение балки. Величина ступени назначается в пределах 0,1P^U, выдержка на каждой ступени по продолжительности должна быть достаточной для снятия показаний приборов.

5. На этапе 0,8P^U следует снять приборы во избежание их поломки.

6. Довести балку до разрушения.

7. Все показания приборов заносятся в журнал лабораторной работы (прил. 2).

Примечание: в прил. 2 дан образец таблицы – приборов может быть больше.