Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исследование физико-механических свойств бетона и работы изгибаемой железобетонной балки. Методические указания к лабораторным работам № 1, 2 и практи
.pdf
bcrc
RR 5,0
0
bcrc
RR 8,0
bcrc
RR 4,0
0
bcrc
RR 9,0
;МПа0,183,42425,0425,0
4
4,05,04,04,0
0
bcrc
RR
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-6 -4 -2 0 2 4 6
Изменение времени прохождения ультразвука - T,%
Уровень напряжений
0,9
Δ
Из анализа графиков получаем:
;
.
Рис. 8. Изменение относительного времени прохождения
ультразвукового импульса
Из анализа графика получаем:
;
.
1.5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
По полученным данным определяем среднее значение:
1) нижней границы трещинообразования:
21
МПа0,363,4285,085,0
4
9,08,09,08,0
bcrc
RR
%5
bcrc
RR 425,0
0
bcrc
RR 85,0
МПа7,2
bt
R
2) верхнюю границу трещинообразования:
.
1.6. ВЫВОДЫ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1
1. В результате испытаний гидротехнического бетона и анализа по-
лученных данных его деформирования установлено, что:
1) класс бетона на сжатие В45 при
;
2) фактическая средняя призменная прочность бетона 42,3 МПа;
3) нижняя граница трещинообразования в бетоне соответствует
18,0 МПа (
);
4) верхняя граница трещинообразования в бетоне соответствует
36,0 МПа (
);
5) средняя прочность бетона при растяжении, рассчитанная —
.
2. Напряжения в сжатой зоне бетона железобетонных конструкций
гидротехнического сооружения, эксплуатируемого в суровых климатических условиях, не должны превышать напряжения 44,3 МПа, соответствующего верхней границе трещинообразования.
1.7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1
1. Какие цели и задачи решаются в данной лабораторной работе?
2. С какой целью испытываются кубы?
3. Методика испытания кубов.
4. Есть ли связь между кубиковой и призменной прочностью?
5. Что такое класс бетона на сжатие? Как он определяется?
6. Что такое фактическая, нормативная и расчётная прочности?
7. Для чего проводится испытание призм?
8. Методика испытания призмы.
9. Какой шаг нагружения при испытании призмы? Как он назнача-
ется при первом испытании?
10. Как строится диаграмма работы бетона при сжатии? Что изме-
ряется при испытании призм?
11. С какой целью производится аппроксимация экспериментальных
данных диаграммы работы бетона при сжатии?
22
12. Характерные точки диаграммы работы бетона при сжатии?
13. Что такое восходящий, нисходящий участки диаграммы работы
бетона при сжатии?
14. Как определяется модуль упругости по экспериментальным
данным?
15. Что такое продольные, поперечные деформации призм, связь меж-
ду ними?
16. Что такое нижняя и верхняя границы микротрещинообразова-
ния при сжатии?
17. Как определяются нижняя и верхняя границы микротрещино-
образования при сжатии?
17. Что такое удельные поперечные деформации?
18. Что такое коэффициент поперечных деформаций?
19. Что такое дифференциальный коэффициент поперечных дефор-
маций?
20. Что такое объёмные деформации?
21. Что такое приращение объёмных деформаций?
22. О чём говорит уменьшение и увеличение времени объёмных
деформаций бетона?
23. Для чего и как строится график изменения относительного вре-
мени прохождения ультразвука через бетон?
24. О чём говорит уменьшение и увеличение времени прохождения
ультразвука через бетон?
25. Какие напряжения и почему недопустимы при эксплуатацион-
ных нагрузках?
23
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ИЗГИБАЕМОЙ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ
2.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель лабораторной работы: исследование напряжённо деформи-
рованного состояния нормального сечения железобетонной балки на
основе опытной диаграммы работы бетона.
Задачи лабораторной работы:
1) построение графика прогибов в зависимости от изгибающего
момента на основании экспериментальных данных;
2) определение по графику «изгибающий момент — прогиб» мо-
мента трещинообразования, момента разрушения балки;
3) построение эпюры деформаций в нормальном сечении железо-
бетонной балки на основании экспериментальных данных;
4) построение эпюры напряжений в нормальном сечении железобе-
тонной балки на основании опытной диаграммы бетона;
5) анализ результатов экспериментальных исследований работы из-
гибаемой железобетонной балки.
2.2. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ НА ИЗГИБ
Балки устанавливаются на две шарнирные опоры: подвижную и
неподвижную, и нагружаются двумя сосредоточенными поперечными
силами до заданного уровня нагружения с помощью гидравлических домкратов по 5 тс каждый. По окончании снятия показаний приборов, установленных на испытываемой балке, осуществляется следующий этап на-
гружения. Возраст образцов к моменту испытания составил 28 суток.
В процессе нагружения измеряются:
деформации бетона по высоте сечения тензорезисторами базой
50 мм;
деформации растянутой арматуры тензорезисторами базой 10 мм;
прогибы в середине пролёта индикаторами часового типа;
ширина раскрытия нормальных трещин микроскопом МПБ-2 с
25-кратным увеличением;
расстояние между нормальными трещинами с помощью метал-
лической линейки.
Конструкция балки и схема ее нагружения представлены на рис. 9.
24
М, кНм
0
1,22
2,24
3,07
4,68
5,3
6,33
7,35
9,39
11,43
13,47
14,94
16,22
16,56
f, мм
0
0,2
0,36
0,5
1,01
1,37
2,04
2,73
4,11
5,41
6,66
7,65
8,5
11,98
а
сrс
, мм
— — —
—
0,04
0,05
0,63
0,73
1,15
1,49
1,81
1,93
—
—
Рис. 9. Конструкция и схема испытания железобетонной балки:
1 ― индикатор часового типа; 2 ― тензорезисторы базой 50 мм
2.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ НА ИЗГИБ
В результате испытаний железобетонной балки на изгиб и обработки результатов были получены: прогиб в середине пролета балки; ширина раскрытия нормальных трещин (см. табл. 4).
Таблица 4
Результаты испытаний железобетонной балки на изгиб
25
0
3
6
9
12
15
18
0 2 4 6 8 10 12
Прогибы в середине пролета, мм
Изгибающий момент, кНм
16,22
3,07
4,68
По полученным данным построен график изменения прогибов от
изгибающего момента, действующего в зоне чистого изгиба (рис. 10).
Рис. 10. Прогибы балки в середине ее пролета
Сопоставляя данные таблицы и графика, можно сделать вывод, что
при M = 3,07 кНм начинается процесс образования нормальных трещин в зоне чистого изгиба; при M = 4,68 кНм процесс образования нормальных трещин в зоне чистого изгиба завершается; при M = 16,22 кНм
наблюдается рост прогибов, что свидетельствует о разрушении балки
по нормальному сечению.
НОРМАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ЗАДАННОМ УРОВНЕ НАГРУЖЕНИЯ,
2.4. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ
НАПРИМЕР, ПРИ М = 11,43 КНМ
В результате испытаний железобетонной балки на изгиб и компью-
терной обработки результатов студенту (или группе студентов) выдается полученное распределение деформаций бетона по высоте сечения
балки и деформации растянутой продольной арматуры при заданном
уровне нагружения.
26
5
10)94,141ε7636,0(
у
0
b
мм142th
мм58142200
t
hhx
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150 200 250 300 350
Продольные деформации призмы х Е-5
Напряжения, МПа
Опытные данные. Аппроксимация опытных данных
По высоте нормальное сечение балки разбивается на 31 горизон-
тальные полоски. На основании полученных деформаций по экспериментальной диаграмме работы бетона на сжатие и растяжение (рис. 11)
определяются напряжения в соответствующем бетонном слое по высоте сечения. Полученные результаты представлены в табл. 5. Отсутствие
деформаций и, соответственно, напряжений в бетонном слое означает
прохождение нормальной трещины на данной высоте сечения.
Рис. 11. Диаграмма работы бетона при сжатии
По результатам, приведённым в табл. 5 и рис. 11, строятся эпюры
деформаций и напряжений в сечении (рис. 12, 13). При этом графически или теоретически (по линии линейного тренда
(
). Для рассматриваемого этапа нагружения нейтральная ось про-
ходит на расстоянии
) определяется положение нейтральной оси
от растянутой (нижней) грани балки.
Высота сжатой зоны при данном уровне нагружения соответственно
будет равна:
27
.
Бетон
№
полосы
Высота
полосы, мм
Y,
мм
ε
b
· 105,
от. ед.
σ
b
,
МПа
1
10
10 — —
2
10
20 — —
3
10
30 — — 4 10
40 — — 5 10
50 — — 6 10
60 — —
7
10
70 — —
8
10
80 — — 9 10
90 — —
10
10
100 — —
11
10
110 — —
12
10
120 — —
13
10
130
-15,6
-2,70
14
10
140
-2,5
-0,84
15
10
150
10,6
3,82
16
10
160
23,7
8,35
17 4 164
28,9
10,09
18 4 168
34,1
11,81
19 4 172
39,4
13,48
20 4 176
44,6
15,12
21 4 180
-49,8
16,72
22 2 182
-52,4
17,50
23 2 184
-55,1
18,28
24 2 186
-57,7
19,04
25 2 188
-60,3
19,80
26 2 190
-62,9
20,54
27 2 192
-65,5
21,27
28 2 194
-68,1
22,00
29 2 196
-70,8
22,71
30 2 198
-73,4
23,41
31 2 200
-76,0
24,10
Арма-
тура
№
полосы
Высота
полосы, мм
—
ε
s
· 105,
от. ед.
σ
s
,
МПа
1—2 — 25
153
306
M = 13,75 кНм
Таблица 5
Деформации бетона, арматуры и соответствующих
напряжений в нормальном сечении
жести полоски.
П р и м е ч а н и е : Y — расстояние от нижней грани сечения до центра тя-
28
25
50
75
100
125
150
175
200
-200 -150 -100 -50 0 50 100
Деформации х Е-5
Высота сечения в мм
Верх сечения
Арматура
- 76
153
-5 0 5 10 15 20 25 30
130
140
150
160
170
180
190
200
Высота сечения в мм
Напряж ения в МПа
-24,1МПа
2,7МПа
Рис. 12. Эпюра деформаций по высоте нормального сечения
Рис. 13 (начало). Эпюра напряжений в нормальном сечении балки
29
а
0
50
100
150
200
-5 0 5 10 15 20 25
Напряж ения в МПа
Высота сечения в мм
Эпюра напряже ний в бетоне. Напряж ения в арматуре
306МПа
- 24,1МПа
2,7МПа
б
Рис. 13 (окончание). Эпюра напряжений в нормальном сечении балки:
а — над трещиной; б — по всей высоте сечения
По полученным результатам необходимо самостоятельно провести
анализ и сделать выводы.
2.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ МОМЕНТА
ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БАЛКИ
Геометрические размеры сечения и прочностные характеристики
материалов испытываемой на изгиб балки:
b = 10 см;
h = 20 см;
арматура — 2Ø 12 A400;
а = 2,5 см;
Rb = 42,3 МПа;
Rbt = 2,7 МПа;
Eb0 = 33,41 · 103 МПа;
Rs = 433 МПа.
Определяем характеристики нормального сечения железобетонной
балки:
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]