книги из ГПНТБ / Аронов Р.И. Испытание сооружений учеб. пособие

грузки .при реконструкции объекта или изменении характера его использования.

3. Испытания конструкций и деталей при их серийном изготов­ лении производятся путем выборочных испытаний отдельных об­ разцов .продукции с доведением до. разрушения.

Задачей испытаний в данном случае является установление фактической несущей способности и других характеристик испы­ тываемых образцов .продукции с распространением полученных результатов на .всю изготовленную партию.

4. Научно-исследовательские испытания и испытания Шьіиуіых объектов производятся:

■при применении новых конструктивных решений и для апроба­ ции новых методов расчета;

при использовании новых строительных материалов с характе­ ристиками, требующими проверки под действием нагрузки;

при особых режимах эксплуатации, например в полярных или тропических условиях, под действием воли и морской воды и т. д. Такие испытания .могут производиться или непосредственно в на­ туре, или лабораторным путем с искусственным обеспечением не­ обходимого режима.

С точки зрения воздействия процесса испытаний на самые объекты, необхо­ димо различать:

объекты, которые после их испытания должны быть сохранены для эксплуа­ тации, — в этом случае, появление в результате испытания каких-либо неиспра­ вимых повреждений или нежелательных остаточных деформаций, недопустимо; объекты, не предназначенные для дальнейшей эксплуатации, — в этом случае, если это необходимо для решения поставленных задач, объект может

быть доведен до разрушения.

§ 3. Выбор элементов для испытания

При приложении нагрузки к сооружению в работу вовлекаются или все его конструктивные элементы, или лишь отдельные их со­ вокупности, ближайшие к месту затружения. Так, нагрузка, при­ ложенная к проезжей части моста в любом месте по длине его пролета, обусловливает появление внутренних сил во всех элемен­ тах поясов и решетки несущих ферм; не включаются в работу лишь отдельные так называемые «нулевые» стержни. При испыта­ ниях подобного рода сооружений нескольких положений нагрузки бывает достаточнодля обеспечения интенсивной работы всех главнейших элементов. Задача выбора элементов при назначении программы испытаний сводится в данном случае к решению вопро­ са, где именно целесообразнее размещать измерительные приборы для оценки работоспособности и состояния сооружения

вцелом.

Синым положением приходится иметь дело в большинстве объектов промышленного и гражданского строительства, состав­ ленных обычно из многочисленных однотипных элементов в опре­ деленном их -сочетании. Так, например, в многоэтажном промыш-

■62

лепном здаиии каркасного типа нагрузка, приложенная на неболь­ шом участке какопго-либоі из перекрытий, передается на фунда­ менты через ‘ближайшие ригели н колонны; колонны, и ригели, уда­ ленные па несколько пролетов от места загружения, почти не вовлекаются в работу. Сла.бо или совсем не деформируются при­ мыкающие ненагруженные плиты того же перекрытия, и практи­ чески совершенно не работают перекрытия других этажей.

При исследованиях подобного рода сооружений выбор элемен­ тов для испытания связан непосредственно с выбором места при­ ложения нагрузки. При этом руководствуются следующими сооб­ ражениями:

1)количество загружаемых элементов должно быть минималь­ ным, во избежание чрезмерных затрат времени и средств, необхо­ димых для проведения статических испытаний;

2)испытаниями должны быть охвачены все основные виды несущих элементов исследуемой конструкции. В первую очередь испытывают элементы, работающие наиболее интенсивно, и эле­ менты с обнаруженными в них дефектами и повреждениями, на­ длежащая работоспособность которых сомнительна;

3)отбирают элементы с возможно более четкой схемой стати­ ческого опирания и закрепления. При прочих равных условиях желательно выбирать элементы, свободные от дополнительных связей с примыкающими частями сооружения, которые могут вно­

сить трудноучитыіваемые искажения в работу исследуемых эле­ ментов.

При отборе образцов серийного изготовления для их контроль­ ных испытаний исходят из следующих соображений.

Для суждения о качестве изделий рассматриваемой партии должны быть испытаны наилучшие и наихудшие образцы. Отбор­ ах для статических испытаний производится на основании осмот­ ра, контроля неразрушающими 'методами и предварительной виб­ рационной проверки. Усредненная оценка дается, по результатам испытания образцов в состоянии, наиболее характерном для боль­ шинства изделий данной партии.

§ 4. Выбор схемы загружения

I

Нагрузочная схема уточняется одновременно с выбором эле­ ментов для испытания, поскольку эти задачи взаимосвязаны.

Выбранная схема распределения нагрузок должна обеспечитьпоявление в исследуемых элементах необходимых напряжений и деформаций, достаточных для -выявления определяемых характе­ ристик, н-о при этом следует учитывать имеющиеся реальные воз­ можности (наличие определенных видов нагрузки и загрузочных приспособлений) и стоимость испытания. Последнее очень сущест­ венно, поскольку уменьшение требуемой нагрузки упрощает и удешевляет процесс проведения испытаний и позволяет уклады­ ваться в более короткие сроки при нагружении и разгрузке.

63

В качестве примера рассмотрим случай многопролетной неразрезной балки на жестких опорах. На рис. 28, б показана линия влияния изгибающего момента в середине ее среднего пролета и схема приложения равномерно распределенной нагрузки (рис. 28, в), соответствующая максимуму этого момента. Поскольку

Рис. 28. Загруженне многопролетной балки на жестких опорах:

64

5)

Рис. 30. Схемы загруженпя при испытании колонны перекрытия:

а —на максимальное вертикальное ѵсилне; б — на наибольший момент в продольном направлении и в —в поперечном; А — испытуемая колонна (штри­ ховкой выделены загружаемые участки)

Ряд других рекомендуемых схем (для балок, арок, куполов и т. д.) и более подробное рассмотрение данного вопроса приводится в курсе Н. Н. Аистова «Испытание сооружении», стр. 50—62. Госстройиздат, 1960.

Уменьшение требуемой нагрузки возможно при переходе к так называемым

эквивалентным схемам загруженпя.

Для примера рассмотрим перекрытие с разрезным заполнением между бал­

О)

Ж

ф

Р--Я1

Ф

Рис. 32. Загружение перекрытия с разрезными заполне­ ниями между балками:

а — нагрузка, распределенная по всей ширине плит, примыкаю­ щих к балке А; б — эквивалентная распределенная нагрузка; в — эквивалентная сосредоточенная нагоѵзка, пеоедаваемая не­ посредственно на балку

ГЛАВА II

НАГРУЗКИ

При статических испытаниях нагрузка должна прикладываться к объекту постепенно, без рывков и ударов с тем, чтобы влиянием сил инерции, можно «было пренебречь. ■

Нагрузка и нагрузочные устройства должны удовлетворять следующим основным требованиям:

давать возможность четкого определения усилий, передаваемых испытуемому объекту;

быть (по возможности) транспортабельными и не требовать значительной затраты времени для их приложения и снятия;

при испытаниях с длительной выдержкой должна быть обеспе­ чена стабильность нагрузки (т. е. ее постоянство во времени).

\, § 1. Распределенные нагрузки

1-1. Сыпучие материалы

Сыпучие материалы (песок, щебень и др.) ранее широко при­ менялись в строительстве в качестве распределенной нагрузки для статических испытаний. В настоящее время пользоваться такой нагрузкой не рекомендуется, поскольку при этом не обеспечивается выполнение рассмотренных выше требований к испытательной на­ грузке, а именно:

недостаточна точность оценки приложенного усилия, .поскольку объемный вес сыпучих тел меняется в зависимости от трудно ре­ гулируемой плотности засылки; укладка же с применением мерных, ящиков или с засыпкой в мешки е их предварительным взвешива­ нием крайне трудоемка;

объемный вес сыпучих тел меняется при их высыхании и увлажнении;

приложение и снятие нагрузки требует значительной затраты времени.

Кроме того, при перемещениях сыпучих масс подымается пыль, от которой приходится защищать измерительные приборы.

1-2. Мелкие штучные грузы

В настоящее время при отсутствии более совершенных и удобА ных средств загружения часто приходится применять и .мелкие.

штучные грузы (кирпич, бетонные камни небольших размеров и

т.п.). Этот вид нагрузки имеет ряд недостатков:

1)вес мелких штучных грузов определяется обычно пробным взвешиванием одной или нескольких партий (например, сотни кирпича). Действующие нагрузки определяются, таким образом, усредненно. Взвешивание же всего груза при испытании практи­

чески возможно лишь при небольших загружениях; 2) вес кирпича, бетонных камней и других аналогичных ма­

териалов возрастает при насыщении их пор водой. При необходи­ мости выдерживания нагрузки на открытом воздухе приходится поэтому защищать ее от атмосферных осадков или производить повторное взвешивание;

3) хотя при транспортировании и укладке мелких штучных грузов можно применять соответствующие механизмы, весь про­ цесс в большинстве случаев оказывается все же трудоемким и требует значительной затраты времени.

И в этом случае, осо­ бенно при применении кирпича, также приходит­ ся считаться с мелкой, всюду проникающей пылью, от которой необ­ ходимо тщательно защи­ щать приборы.

Существенным пре­ имуществом данного ви­ да нагрузки является удобство ее укладки на опытный объект, что осо­ бенно важно при прове­ дении испытаний в . стес­ ненных условиях.

Следует обращать вни­ мание на укладку кирпи­ ча и бетонных камней от­ дельными, не соприкаса­ ющимися столбиками (рис. 33, а). При несоб­ людении этого и, в осо­

бенности, при кладке вперевязку, равномерность передачи нагруз­ ки может быть нарушена за 'счет образования самонесущих сво-

диков (рис. 33, б).

1-3. Крупные штучные грузы

Крупные штучные грузы (металлические балки и отливки, бе­ тонные и железобетонные детали и т. д.) могут быть точно взве­ шены и замаркированы. Укладка и снятие их о объекта1 могут быть механизированы и не требуют в этом случае чрезмерных за­ трат труда и времени. Но для создания распределенной нагрузки

68

ное значение имеет обыч­

ка таких грузов поперек проезжей части мостовой конструкции для ■создания нагрузки, распределенной вдоль пролета;

в) в качестве материала для получения сосредоточенных уси­ лий (что рассмотрено ниже).

1-4. Нагружение водой

Этот вид загружения является наиболее совершенным при необходимости приложения значительных по величине 'равномер­ но распределенных нагрузок.

При загружении' плоских горизонтальных поверхностей на них устанавливаются легкие ограждения (рис. 35), воспринимающие распор заливаемой воды. В эти ограждения помещаются и закреп­ ляются водонепроницаемые оболочки. Под оболочки, непосредст­ венно на поверхность испытываемого объектаукладывают обычно

.защитные полотнища (например, брезент), края которых также загибаются и крепятся у ограждения.

Воду заливают при помощи шлангов от водопроводной напор­ ной сети или подают насосом. Быстрый спуск осуществляется с помощью сифона (рис. 35) или откачкой.

Преимущества нагружения водой:' а) возможность точно определять величины загружения по из

меренному уровню воды; гарантия равномерного распределения нагрузки;

69