Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сооружения речных гидроузлов. Техническое состояние и эксплуатация гидротехнических сооружений. Методические указания к практическим занятиям и самост.pdf
Принцип действия склерометра основан на ударе с нормиро-
i
R
R
n
Σ
=
ванной энергией бойка о поверхность бетона и измерении высоты
его отскока Н в условных единицах шкалы прибора, являющейся
косвенной характеристикой прочности бетона на сжатие.
Прочность бетона определяют по градуировочным зависимостям между высотой отскока и прочностью бетона на сжатие, заранее установленным путем параллельных испытаний контрольных кубов бетона склерометром и в прессе по ГОСТ 10180 (рис.
1.2).
При работе со склерометром следует:
• выбрать место испытаний изделия согласно указаниям ГОСТ
22690;
• привести склерометр в исходное положение;
• установить склерометр в выбранную точку испытуемой по-
верхности перпендикулярно к ней. Удерживая склерометр за корпус двумя руками так, чтобы один палец находился у стопора,
нанести удар, определить по шкале высоту отскока и записать ее
в ведомости испытаний. Продолжать испытания в других точках
изделия.
1.6.2. Последовательность выполнения задания
1. Определение статистических параметров результатов ис-
пытаний:
• По результатам испытаний бетонного образца 15×15 см запол-
нить столбец 2 табл. 1.3 со значениями отскока и столбец 3 со зна-
чениями прочности материала
.
• Вычислить среднее арифметическое значение призменной
прочности
по формуле
,
где n — количество выполненных измерений прочности бетона.
• Вычислить для каждого испытания отклонение призменной
прочности от ее среднеарифметического значения х
= Ri – R, запол-
i
нив столбец 4 табл. 1.3.
• Вычислить среднеквадратическое отклонение по формуле
S =
21
.
Статистическая обработка результатов испытаний
1 2 3 4 5
6 7 1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
20
ΣRi =
призменной прочности бетона
От-
скок
№ испытания
Н
МПа
Отклоне-
,
R
i
ние
, МПа
x
i
Вариационный
ряд отклонений,
МПа
Таблица 1.3
Проверка
на нормальность
распределения
Число,m Частота,
%
2. Проведение обработки результатов испытаний для оценки их
соответствия нормальному закону распределения:
• Записать значения отклонений х
в виде вариационного ряда,
i
т.е. по мере возрастания значения отклонений (столбец 5 табл. 1.3).
• Записать число отклонений m, не превышающих выбранное в
вариационном ряду в столбце 6 табл. 1.3.
• Вычислить частоту отклонений f, не превышающих выбранное
в вариационном ряду (столбец 7 табл. 1.3) по формуле
𝑚
f =
100 %.
𝑛
22
• На рис. 1.3 разметить ось абсцисс. Для этого на середине оси
абсцисс (выделенной жирной вертикальной линией) записать 0. Выбрать пять равных интервалов отклонений х
слева и справа от 0,
i
охватывающих все 20 их значений.
Рис. 1.3. График проверки на соответствие нормальному закону распределения
• Нанести на рис. 1.3 результаты обработки (столбцы 5 и 7 табл. 1.3).
• По найденным точкам провести осредненную прямую, ориен-
тируясь на основной массив точек, исключая крайние, таким образом, чтобы выше и ниже прямой было бы равное число точек.
• Дать описание полученного закона распределения (нормальный, более пологий, более острый и др.).
3. Построение гистограммы результатов испытаний (табл. 1.4):
• Назначить и записать в столбец 1 табл. 1.4 пять равных интер-
валов отклонений х
, охватывающих все их выбранные 20 значений,
i
при этом середина третьего интервала должна соответствовать 0.
• Записать в столбец 2 табл. 1.4 число m отклонений, вошедших в
каждый из пяти выбранных интервалов.
• Вычислить частоту отклонений, вошедших в каждый из выбранных интервалов отклонений (столбец 3 табл. 1.4), по формуле
f
= (m/n) 100 %.
n
23
• Ориентируясь на частоту отклонений для третьего (среднего)
Интервал
отклонений Δi, МПа
Число отклонений,
входящих в интервал m
Частота отклонений, вхо-
дящих в интервал f, %
1 2 3
Середина интервала
отклонений xi, МПа
Значение плотности
вероятности p(xi)
Теоретическая частота
fт, % 1 2
3
интервала, разметить ось ординат — частоту отклонений.
Таблица 1.4
К построению гистограммы
• По значениям хi и fn для каждого интервала построить на рис. 1.4
гистограмму.
4. Построение графика функции распределения плотности вероятности (табл. 1.5):
• В столбце 1 табл. 1.5 записать пять значений отклонений х
, со-
i
ответствующих середине интервала отклонений, записанных в
столбце 1 табл. 1.4.
Таблица 1.5
К построению графика функции распределения вероятности f
т
• Для каждого из пяти выбранных значений х
вычислить значение плотности вероятности p(х
где S — среднеквадратическое отклонение, вычисленное ранее, и
заполнить столбец 2 табл. 1.5.
Искомые плотности вероятности p(х
преобразованной формуле Гаусса:
p(хi) =
24
(столбец 1 табл. 1.5)
i
) по формуле Гаусса:
i
,
) «удобно» вычислять по
i
,
α
н
n
R
R
∆
−
=
R
R
.
S
R
) = А
p(х
i
где A и B — константы формулы Гаусса; А =
,
; B = –
.
• Вычислить теоретическую частоту отклонений, вошедших в каждый из выбранных интервалов, по формуле f
= р(х
т
) Δ 100 %, (где
i
Δ — ширина интервала отклонений). Заполнить столбец 3 табл. 1.5.
• На рис. 1.4 отметить точки, соответствующие вычисленным
значениям теоретической частоты f
сти теоретической частоты f
от величины отклонения хi.
т
, и построить график зависимо-
т
• Дать оценку полученной гистограмме (близость к нормальному
закону, изменение частоты отклонении в зависимости от величины
отклонения).
5. Определение нормативных значений прочности бетона:
• Вычислить нормативное значение призменной прочности образцов бетона через заданное значение обеспеченности (или доверительной вероятности α) по формуле
где ∆
здесь t
— доверительный интервал, ∆
αn
— коэффициент Стьюдента (определяется по таблицам).
αn
• Вычислить расчетное значение призменной прочности бетон-
= t
αn
⋅S,
αn
ных образцов по формуле
где γ
— коэффициент безопасности по материалу, γm = 1,3.
m
=
,
6. Графическое представление результатов испытания прочности бетона:
• На рис. 1.4 шкалу «Призменная прочность бетона» следует
продлить влево до края страницы. Под шкалой ниже «0» на графике
записать среднеарифметическое значение прочности
и разметить
шкалу «Отклонение от среднего арифметического R» в масштабе
так, чтобы отметка «0» шкалы на графике и среднеарифметическое
значение прочности
• На шкале «Отклонение от среднего арифметического R» отло-
жить найденные нормативное R
совпадало бы по вертикали.
н
и расчетное Rр значения прочности
образцов.
=
• Вычислить коэффициент вариации w
R
и сравнить его с
нормативным.
25
Рис. 1.4. Гистограмма и функция распределения плотности вероятности
Контрольные вопросы
1. С какой погрешностью выполняют определение призменной
прочности бетонных образцов?
2. Что характеризует среднеквадратичное отклонение призмен-
ной прочности бетонных образцов?
3. Зачем необходима проверка результатов испытания призменной прочности бетонных образцов на соответствие нормальному
закону распределения?
4. Какая связь между гистограммой и кривой распределения
плотности вероятности?
5. Почему при определении нормативной прочности бетона для
промышленного строительства применяют доверительную вероятность 0,95, а для гидротехнического строительства — доверительную вероятность 0,9?
6. Что характеризует коэффициент вариации призменной проч-
ности бетонных образцов на стадии изготовления бетона и на стадии
испытания натурных образцов бетона?
7. Что обеспечивает введение расчетной прочности бетона?
26
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ
Основной целью высшего профессионального образования является подготовка студента к будущей самостоятельной практиче-
ской деятельности. Профессионал в отличие от «носителя» диплома
о высшем образовании на основе знаний и умений, полученных в
высшем учебном заведении, принимает взвешенные аргументированные решения, касающиеся инженерных задач на производстве,
стройке, в проектной организации. Его уверенность в своих действиях основана на знаниях и практических навыках, многократно
проверенных на экзаменах и зачетах, при выполнении лабораторных
и практических занятий в вузе, где он прошел через все возможные
профессиональные ошибки и осознал суть инженерного искусства — творчески и аргументированно решать поставленные жизнью
инженерные задачи.
Современный этап развития человечества характеризуется бурным ростом урбанизации, созданием сложной техносферы, не только строительством сложных зданий и сооружений, но и обеспечением безопасной эксплуатации всего того, что строится сейчас и было
построено в предшествующие века. Раздел курса «Сооружения речных гидроузлов. Техническое состояние и эксплуатация гидротехнических сооружений» излагается на четвертом году обучения. На
этом этапе происходит формирование профессиональных компетенций, даются знания и приобретаются умения, необходимые для эффективной эксплуатации всего построенного человечеством в области гидротехники.
Практическое занятие 1 «Пересчет физических величин» посвящено усвоению достаточно элементарного инженерного навыка —
умению пересчитывать физические величины при использовании
различных систем единиц измерений.
С этой задачей специалист сталкивается при разработке проектов
ремонта и реконструкции сооружений, построенных пятьдесят, сто и
более лет тому назад, при изучении архивных материалов и их проектов. Задача пересчета физических величин возникает также при
рассмотрении проектов гидросооружений, выполненных за рубежом
или иностранными специалистами, при пересчете стоимости услуг,
материалов, изделий в зарубежной валюте.
27
Практическое занятие 2 «Нагрузки и воздействия на гидросооружения и влияние гидросооружений на окружающую среду» фор-
мирует у будущего специалиста системное и масштабное мышление,
являющееся залогом принятия инженерных решений с учетом всего
многообразия факторов, оказывающих влияние на рассматриваемую
проблему в гидротехнике. Специальность гидротехника как никакая
другая строительная специальность требует глубоких знаний природных, технических и социальных аспектов гидротехнического
строительства.
Практическое занятие помогает обучающемуся на примере проектирования плотины (бетонной, грунтовой), порта, набережной и т.п.
рассмотреть все многообразие взаимодействия сооружения с окружающей средой, учесть это при проектировании гидросооружения и
спрогнозировать возможные последствия его строительства и эксплуатации.
Практическое занятие 3 «Обоснование качеств надежности гид-
росооружений» закрепляет у студента базовые навыки по постановке задач проектирования гидросооружения и определению необходимого перечня расчетов по обоснованию их конструкций и выбору
строительных материалов и их качеств.
Студенту следует обязательно прочесть § 5.2 [3], а также ознакомиться с СП 131.13330.2012 «Строительная климатология…» [4] и
монографией И.В. Калиберды [5].
Очень важно будущему специалисту осознать необходимость
системного подхода к проектированию таких сложных сооружений,
как плотины, порты, каналы и т.п.
Большую помощь обучающемуся в этом могут оказать курсы и
монографии по экологии, охране окружающей среды и техносферной безопасности. Рекомендуется обязательно прочесть § 1.4 и 5.2
[3], а также ознакомиться с СП 131.13330.2012 «Строительная климатология…» [4] и монографиями И.В. Калиберды [5], А.Б. Авакяна
и Е.Г. Ромашова [6], А. Леньковой [7]. Поможет студенту в формировании профессионального кругозора и нравственности чтение повести В.Г. Распутина «Прощание с Матерой».
Практическое занятие 4 «Обоснование контролеспособности
гидросооружений» формирует у будущего специалиста навыки по
разработке проекта оснащения сооружений контрольно-
28
измерительной аппаратурой, обеспечивающей мониторинг гидросооружений, относящихся к сооружениям повышенной опасности.
Обучающемуся помимо изучения гл. 31 и 32 [3] рекомендуется
прочитать методическое пособие [8].
Практическое занятие 5 «Изучение конструкции и метрологиче-
ских характеристик средств измерений, используемых для контроля
состояния гидросооружений» ставит целью приобрести студентом
минимально необходимые знания по средствам измерений, применяемым для мониторинга состояния гидротехнических сооружений,
что позволит ему в практической деятельности обоснованно выбирать нужное количество и типы средств контроля.
Основная идея знакомства с конструкцией и метрологическими
характеристиками средств измерений заключается в том, что необходимо их выбирать исходя из реальных условий эксплуатации —
величин нагрузок и диапазона их изменений, метеорологических
условий, которые и определяют конструкцию средств измерений, их
диапазон и погрешности измерений.
Студенту помимо изучения гл. 32 [3] и методического пособия [8]
рекомендуется самостоятельно найти в библиотеках и в Интернете
материалы по новейшим приборам для натурных измерений на гидросооружениях. Особенно следует обратить внимание на отраслевые
рекомендации ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, на конструкции волокон-
но-оптических датчиков, на использование систем ГЛОНАСС и
GPS, вертолетов, спутников и беспилотных летательных аппаратов
для контроля состояния гидросооружений.
Практическое занятие 6 «Определение нормативной и расчетной
прочности бетона на основе результатов испытания образцов бетона склерометром» поможет будущему специалисту реально ос-
воить простейший метод контроля прочности бетонных конструкций с помощью склерометра и понять методику определения нормативной и расчетной прочности бетона.
Студенту рекомендуется ознакомиться с литературой по неразрушающим методам определения физико-механических свойств
строительных материалов, широко применяемым для строящихся и
эксплуатируемых гидросооружений.
29
Библиографический список
1. СН 528–80 Перечень единиц физических величин, подлежащих при-
менению в строительстве.
2. ГОСТ 8.417–2002 Государственная система обеспечения единства
измерений. Единицы величин.
3. Гидротехнические сооружения / под ред. Л.Н. Рассказова. Ч. 1, 2. —
Москва : АСВ, 2011.
4. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная
версия СНиП 23-01–99
5. Калиберда И.В. Оценка параметров внешних воздействий природного
и техногенного происхождения / И.В. Калиберда. — Москва : Логос, 2002.
6. Авакян А.Б. Рыбы штурмуют плотины / А.Б. Авакян, Е.Г. Рома-
шов. — Москва : Мысль, 1970.
7. Ленькова А. Оскальпированная земля / А. Ленькова. — Москва :
Мысль, 1976.
8. Карлсон А.А. Натурные наблюдения за деформациями гидротехнических сооружений геодезическими методами / А.А. Карлсон, П.Б. Гробов,
И.В. Морозов. — Москва : Эдитус, 2012.
*
(с Изменением № 2).
30