Испытание конструкций на моделях реферат

Обновлено: 30.06.2024

Введение.
Существенное повышение качества строительных материалов, изделий и конструкций может быть достигнуто при условии совершенствования производства и методовконтроля качества на всех этапах строительного производства.
Контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций производится двумя основными способами .
1) Состоит в выявлении предельных несущих способностей объектов, что связано с доведением их до разрушения . Этот способ эффективен при проведении стандартных испытаниях образцов из стали, бетона и других конструкционныхматериалов. При испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний. Что же касается реальных объектов, то их разрушение для выявления предельных несущих способностей экономически не всегда оправдано.
2) Связан с производством испытаний неразрушающими методами, что позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущейспособности. Этот способ наиболее приемлем при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации. Неразрушающими методами можно, например, определить влажность заполнителей бетона, степень уплотнения бетонной смеси в процессе формования, плотность и прочность бетонов в изделиях, провести дефектоскопию конструкций.
В строительном деле неразрушающие методы применяются главным образом для контролясварных металлоконструкций, при изготовлении железобетонных деталей и элементов и т. д. Неразрушающие методы контроля применяются и при освидетельствовании сооружений. Они являются весьма перспективными для контроля на поточных линиях на заводах строительных конструкций (в первую очередь железобетонных) не только для выявления уже допущенных дефектов и отступления от требований ТУ, но и прежде всего, дляпредупреждения самой возможности таких нарушений.
По физическим принципам неразрушающих исследований различают следующие основные методы:
1) при помощи проникающих сред (жидких, газообразных и др.)
2) механические методы испытаний;
3) акустические (ультразвуковые и более низких частот);
4) магнитные, электромагнитные и электрические;
5) при помощи ионизирующих излучений (рентгеновские,радиоизотопные);
6) радиодефектоскопия и инфракрасная дефектоскопия.

Механические методы испытаний.
К неразрушающим методам контроля относятся: ультразвуковые методы, методы местных разрушений и методы ударного воздействия. Но к механическим только два последних.
Применение данных методов, позволяет получить достоверную оценку прочности строительных материалов, не нарушая целостность элементов конструкций.Назначение необходимого количества контролируемых участков и их расположение осуществляется в соответствии с ГОСТ 18105–86, а также из конструктивных особенностей конструкций (в наиболее нагруженных и поврежденных участках) и условий доступности к ним. Благодаря своей простоте, удобству и возможности быстрой проверки состояния материала в целом ряде точек на поверхности конструкций эти косвенныеметоды нашли применение и при освидетельствовании сооружений. Полученные при этом данные переводятся в прочностные характеристики исследуемого материала по эмпирическим формулам или с применением соответствующих графиков и таблиц.

1. Методы местных разрушений.
Этот метод, хоть и относится к неразрушающим методам, но связан с определенным ослаблением несущей.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Г.С. Якутин ИСПЫТАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ (методическое пособие) Хабаровск

2005 Российская Федерация

Г.С. Якутин ИСПЫТАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ Методическое пособие Хабаровск

Р Е Ц Е Н З И Я на методическое пособие

"ИСПЫТАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ".

Автор Якутин Г.С. Методическое пособие составлено в соответствии с программой курса "Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений" отражают раздел "Испытание конструкций динамическими нагрузками, проведение испытаний в лабораторных условиях, обработка результатов, определение погрешности" и предназначено для студентов специальности 2903 "Промышленное и гражданское строительство" всех форм обучения.

Пособие разработано для изучения метода определения характеристик строительных конструкций динамическими нагрузками, содержит краткие теоретические предпосылки из теории и практики, числовые примеры. Материал освещает лабораторную работу, в которой изложена методика определения искомых параметров натурной конструкции посредством испытания вибрационной нагрузкой. Для большей наглядности в пособии приведен пример испытания стальной балки с целью определения частоты собственных колебаний, динамического напряжения и погрешности в полученных экспериментальных результатах. Дан наглядный пример заполнения журналов испытаний. Даны контрольные вопросы для самостоятельной подготовки студентов.

Уровень изложения материала отвечает современным требованиям.

Методическое пособие рекомендуются к изданию.

"Здания и сооружения" ДВГУПС ________________ П.Я. Гртгорьев

Профессор кафедры "Здания и сооружения" ДВГУПС, Грыгорьев В.А. Якутин Г.С.

Я. ИСПЫТАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ. Методическое пособие по выполнению лабораторной работы - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2005 г. ил. Изложены вопросы теории и практики испытания конструкций динамическими нагрузками. Наглядно показан конкретный пример испытания конструкции на её физической модели динамической нагрузкой. Приведены некоторые сведения, необходимые для статистической обработки результатов исследований. Дан пример заполнения журнала испытания.

Методическое пособие предназначено для студентов специальности 2903 "Промышленное и гражданское строительство", 2915 "Экспертиза и оценка недвижимости" всех форм обучения. Якутин Г.С.

Испытания натурных объектов динамической нагрузкой трудоемки и дорогостоящи, однако не представляют возможности решить многие теоретические задачи, связанные со строительством зданий в сейсмических районах и в особых условиях. Как показывает практика, испытания на моделях могут заменить натурные и во многих случаях являются более эффективными, чем натурные. Принципиально на моделях можно решать любые задачи, возникающие на практике, при соответствующем техническом и экономическом обеспечении.

Форма колебаний несущих зависит конструкций от разнообразных факторов: жесткости элементов и узлов их сопряжений на изгиб и сдвиг, влияния связей и диафрагм, нагрузки и последовательности загружения и

разгрузки, деформаций основания. Вследствие этого многие динамические характеристики колебаний испытываемых конструкций оказываются нелинейными, что затрудняет анализ результатов испытаний. Такие задачи проще исследовать при испытании моделей.

Испытания моделей обычно совмещают со статическими испытаниями и проводят вплоть до разрушения модели.

Модель разрушения рассчитывают на основании теории подобия с учётом сил тяжести и инерции. Условия динамического подобия при упругой работе модели определяются по формулам:

где - ускорение свободного падения;

- плотность материала;

-линейная деформация;

- масштаб ускорений:

- время.

Переход от натурной конструкции к модели, осуществляется введением системы масштабов преобразования:

и т. д.

Моделирование сил инерции осуществляется путем укладки или подвешивания в определенных точках модели дополнительных грузов, имитирующих действие объемных сил. Последние могут быть получены и при центробежном моделировании. Для этого маломасштабную модель помещают в центрифугу, где в зависимости от скорости её вращения создается соответствующая сила инерции: Учитывая, что поле центробежных сил не тождественно полю сил тяжести, размеры модели и центрифуги задают так, чтобы уменьшить погрешности неоднородного силового поля.

Теория динамического расчета строительных конструкций, работающих в податливой среде, разработана В.Ш. Барбакадзе. Методика мелкомасштабного моделирования динамических явлений разработана И.С. Шейниным.

Испытания крупномасштабных моделей в натуральной величины проводят с использованием вибрационных машин, с помощью которых испытывают натурные фрагменты узлов и соединений отдельных элементов, а затем и сооружение в целом. Принцип поэлементного моделирования даёт возможность изучить работу отдельных наиболее ответственных узлов и соединений новой конструкции, определить их деформативность и несущую способность, чтобы использовать полученные результаты при испытании крупномасштабной модели или натурной конструкции.

Для динамических испытаний разработаны различные по мощности и характеристикам вибрационные машины, которые позволяют развивать инерционные горизонтальные силы, как в моделях, так и в натурных объектах – построенных зданиях, соответствующие сейсмическим воздействиям до 9 баллов. Для уменьшения влияния дополнительных форм колебаний вибромашину закрепляют вблизи центра тяжести модели. Размещение остальных вибраторов зависит от целей и задач испытания, характера взаимодействия модели с основанием, податливости стыков и связей и т. д.

Динамические испытания часто совмещают со статическими. Их сочетание позволяет:

· более полно исследовать напряжённо-деформированное состояние;

· построить эпюры изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил при статических загружениях;

· установить характер изменения частот и амплитуд колебаний при динамических загружениях;

Выделяют несколько методов испытаний строительных конструкций. Испытания конструкций можно разделить по назначению, характеру внешних воздействий, видам испытаний и теоретической схеме. Рассмотрим каждый из методов более подробно.

По назначению испытания конструкций подразделяются на:

§ испытания вновь построенных сооружений или изготовленных конструкций с целью проверки их соответствия проектным и нормативным требованиям в отношении несущей способности, жесткости, трещиностойкости и возможности приемки в эксплуатацию;

§ испытания эксплуатируемых сооружений с целью выявления фактической несущей способности, жесткости и трещиностойкости для заключения о работоспособности или в связи с усилением;

§ испытания строительных конструкций, связанные с научными исследованиями, которые являются, как правило, составной частью экспериментально-теоретических исследований;

§ испытания опытных строительных конструкций перед внедрением их в массовое производство;

§ испытания периодически отбираемых образцов конструкций, которые выпускаются на заводах в больших количествах, с целью проверки качества применяемых материалов и выполнения правил по изготовлению конструкций.

Имеются следующие виды испытаний конструкций:

§ натурные испытания (выполняются в процессе строительства, после возведения и во время эксплуатации);

§ испытания моделей. Этот вид занимает важное место при создании новых конструкций и сооружений;

§ лабораторные испытания образцов материалов.

По теоретической схеме испытание конструкций можно подразделить на:

§ линейные (растяжение, сжатие);

По характеру внешних воздействий испытания строительных конструкций различаются на:

§ испытание статической нагрузкой;

§ испытания динамической нагрузкой.

В первом случае конструкции загружаются неподвижными нагрузками в определенном порядке с нарастающим увеличением этих нагрузок.
Динамические испытания проводят при переменных или пульсирующих (вибрационных) нагрузках, создаваемых с помощью специальных вибромашин, перемещающихся грузов или ударных нагрузок.

При испытании строительных конструкций могут быть поставлены следующие задачи:

§ определение несущей способности конструкции;

§ определение напряженного состояния;

§ определение действительных деформаций;

§ изучение работы новой конструкции;

§ установление влияния дефектов и отступлений от проекта на действительную работу сооружения;

§ изучение работы существующей конструкции с целью выявления объемов усиления при реконструкции или ремонте;

§ разработка методов расчета;

§ установление расчетной схемы или скрытых резервов прочности.

Вопрос 1. Классификация видов испытаний конструкций.

Методы испытания конструкций

По назначению испытания конструкций подразделяются на:

§ испытания опытных строительных конструкций перед внедрением их в массовое производство;

Имеются следующие виды испытаний конструкций:

§ натурные испытания (выполняются в процессе строительства, после возведения и во время эксплуатации);

§ испытания моделей. Этот вид занимает важное место при создании новых конструкций и сооружений;

§ лабораторные испытания образцов материалов.

По теоретической схеме испытание конструкций можно подразделить на:

§ линейные (растяжение, сжатие);

По характеру внешних воздействий испытания строительных конструкций различаются на:

§ испытание статической нагрузкой;

§ испытания динамической нагрузкой.

При испытании строительных конструкций могут быть поставлены следующие задачи:

§ определение несущей способности конструкции;

§ определение напряженного состояния;

§ определение действительных деформаций;

§ изучение работы новой конструкции;

§ установление влияния дефектов и отступлений от проекта на действительную работу сооружения;

§ разработка методов расчета;

§ установление расчетной схемы или скрытых резервов прочности.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций производится двумя основными способами:1) Состоит в выявлении предельных несущих способностей объектов, что связано с доведением их до разрушения. 2)Связан с производством испытаний неразрушающими методами, что позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности. Этот способ наиболее приемлем при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации. Неразрушающими методами можно, например, определить влажность заполнителей бетона, степень уплотнения бетонной смеси в процессе формования, плотность и прочность бетонов в изделиях, провести дефектоскопию конструкций.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………. 3
1 Неразрушающие методы испытания строительных конструкций………………………………….4
2 Метод проникающих сред……………………………………………………………………………..4
3 Механические методы испытаний…………………………………………………………………….5
4 Акустические методы испытаний……………………………………………………………………..6
5 Магнитные методы испытания………………………………………………………………………. 7
6 Инфракрасный метод испытания……………………………………………………………………. 9
7 Радиоизотопный метод испытания……………………………………………………………………9
8 Электрофизические методы испытания………………………………………………………………9
9 Использование геодезических приборов и инструментов при освидетельствовании и
испытания конструкций…………………………………………………………………………………10
10 Современные методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных и
железобетонных конструкций………………………………………………………………………..…13
Заключение……………………………………………………………………………………………….20
Список использованной литературы……………………………………………………………………21

Работа содержит 1 файл

Неразр методы иссл констр.doc

1 Неразрушающие методы испытания строительных конструкций………………………………….4

3 Механические методы испытаний……………………………………………………… …………….5

4 Акустические методы испытаний……………………………………………………… ……………..6

5 Магнитные методы испытания……………………………………………………… ………………. 7

6 Инфракрасный метод испытания……………………………………………………… ……………. 9

7 Радиоизотопный метод испытания……………………………………………………… ……………9

8 Электрофизические методы испытания……………………………………………………… ………9

9 Использование геодезических приборов и инструментов при освидетельствовании и

10 Современные методы и средства неразрушающего контроля качества бетонных и

Список использованной литературы…………………………………………………… ………………21

Существенное повышение качества строительных материалов, изделий и конструкций может быть достигнуто при условии совершенствования производства и методов контроля качества на всех этапах строительного производства.

Контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций производится двумя основными способами.

1) Состоит в выявлении предельных несущих способностей объектов, что связано с доведением их до разрушения. Этот способ эффективен при проведении стандартных испытаниях образцов из стали, бетона и других конструкционных материалов. При испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний. Что же касается реальных объектов, то их разрушение для выявления предельных несущих способностей экономически не всегда оправдано.

2) Связан с производством испытаний неразрушающими методами, что позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности. Этот способ наиболее приемлем при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации. Неразрушающими методами можно, например, определить влажность заполнителей бетона, степень уплотнения бетонной смеси в процессе формования, плотность и прочность бетонов в изделиях, провести дефектоскопию конструкций.

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективности и действенности контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Определение прочности бетона может производиться стандартными методами [1] путем изготовления и испытания образцов, однако, достоверность контроля прочности и однородности бетона по стандартным образцам является недостаточной в силу ряда причин: объем испытания стандартных образцов не превышает 0,01 % уложенного в конструкцию бетона, условия виброформования и режимы твердения образцов и конструкций различны, стандартными методами невозможно определить однородность бетона в изделии и прочность отдельных его участков. При обследовании конструкций зданий и сооружений стандартные методы испытания бетона вообще неприменимы.

Перечисленные недостатки стандартных методов испытания прочности бетона обусловили развитие неразрушающих методов контроля и методов, связанных с испытаниями бетона в нестандартных образцах, извлекаемых из конструкции.

1 Неразрушающие методы испытания строительных конструкций.

Неразрушающие методы испытаний построены в основном на косвенном определении свойств и характеристик объектов и могут быть классифицированы по следующим видам:

– метод проникающих сред, основанный на регистрации индикаторных жидкостей или газов, находящихся в материале конструкции;

– механические методы испытаний, связанные с анализом местных разрушений, а также изучением поведения объектов в резонансном состоянии;

– акустические методы испытаний, связанные с определением параметров упругих колебаний с помощью ультразвуковой нагрузки и регистрацией эффектов акустоэмиссии;

– магнитные методы испытаний (индукционный и магнитопорошковый);

– радиационные испытания, связанные с использованием нейтронов и радиоизотопов;

– радиоволновые методы, построенные на эффекте распространения высококачественных и сверхчастотных колебаний в излучаемых объектах;

– электрические методы, основанные на оценке электроемкости, электроиндуктивности и электросопротивления изучаемого объекта;

– использование геодезических приборов и инструментов при освидетельствовании и испытаниях конструкций.

Рассмотрим каждый из перечисленных методов.

2 Метод проникающих сред.

Основаны на проверке непроницаемости кровли с помощью невязких жидких или легко обнаруживаемых газообразных сред, которые находят сквозные отверстия и каналы в водоизоляционном ковре и беспрепятственно проникают сквозь кровлю сверху вниз или наоборот. К таким методам относятся дымовой, газовый, вакуумный, а также оросительный и гидростатический методы, каждый из которых имеет определенную область применения, свои преимущества и недостатки.

Дымовой метод. Предназначен для испытания рулонных кровель с механическим креплением к воздухонепроницаемому основанию.

Метод основан на закачивании под испытываемый участок водоизоляционного ковра дымовоздушной смеси от дымогенератора с помощью электрического компрессора или вентилятора через приклеенный к водоизоляционному ковру (над отверстием) патрубок. Смесь выходит в атмосферу через трещины и другие сквозные повреждения в кровле и визуально обнаруживается, указывая на места протечек. При повышении давления дымовоздушной смеси под кровлей кроме герметичности можно проверить качество ее крепления к основанию. Недостатком метода является необходимость устройства отверстий в водоизоляционном ковре для закачивания под него дыма, а преимуществом – большая площадь кровли, которая может быть испытана за один раз.

Вакуумный метод применяют при проверке непроницаемости рулонных кровель с помощью подключенной к вакуумному насосу прозрачной камеры разрежения, которая устанавливается на поверхности кровли. Недостатком метода является значительная трудоемкость, а преимуществом – возможность не только выявить точное месторасположение протечки в кровле, но и дать количественную оценку ее проницаемости. В первом случае месторасположение отверстия в кровле указывают пузырьки, появляющиеся над дефектным участком, покрытым формирующей пену специальной жидкостью, а во втором – проницаемость кровли определяют по расходу воздуха, удаляемого из камеры разрежения.

Газовый метод. Область применения метода такая же, как у дымового метода. Вместо дымовоздушной смеси в имеющуюся вентилируемую прослойку под кровлей подается легко обнаруживаемый с помощью специальных датчиков индикаторный газ (например, фреон). Данным методом можно установить факт нарушения непроницаемости кровли, но нельзя определить точное месторасположение возможной протечки. Метод отличается достаточно высокой производительностью.

Оросительный метод. Применим для любых видов кровель. Метод заключается в использовании переставляемой оросительной системы или переносного разбрызгивателя, соответственно, в течение 30 и I5 минут на каждом проверяемом участке. После испытания водой протечки проявляются на потолочной поверхности покрытия. Небольшие протечки можно выявить с помощью влагомера, проверяя влажность материалов покрытия. Недостатки метода: большой расход воды и опасность замачивания нижерасположенных строительных конструкций, а преимущества – универсальность и простота осуществления.

Гидростатический метод. Это традиционный метод проверки водонепроницаемости малоуклонных кровель с внутренним водостоком. Испытание осуществляют водой, заполняя ею кровлю с закупоренными водоотводящими устройствами. Если имеется протечка в кровле, то вода обязательно пройдет через нее. Если вода не будет обнаружена в конструкции под кровлей и уровень воды не падает, кровлю считают водонепроницаемой. Метод осуществим только при положительной температуре наружного воздуха. Преимущество метода заключается в отсутствии необходимости использования специального диагностического оборудования. К недостаткам метода можно отнести опасность замачивания нижерасположенных строительных конструкций и негарантированное совпадение мест протечек со скрытыми дефектами и повреждениями кровли.

3 Механические методы испытаний.

К механическим неразрушающим методам контроля относятся: метод пластических деформаций, метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции и метод упругого отскока. Применение данных методов, позволяет получить достоверную оценку прочности строительных материалов, не нарушая целостность элементов конструкций. Назначение необходимого количества контролируемых участков и их расположение осуществляется в соответствии с ГОСТ 18105–86, а также из конструктивных особенностей конструкций (в наиболее нагруженных и поврежденных участках) и условий доступности к ним.

Метод пластической деформации

– шариковый молоток И.А. Физделя: определение прочности сводится к нанесению серии ударов по предварительно подготовленной поверхности (не менее пяти) и замеру диаметров отпечатков. После статистической обработки определяется кубиковая прочность бетона на сжатие с использованием тарировочной кривой. Прибор характеризуется малой трудоёмкостью проведения испытания, но относительно не высокой точностью показаний за счёт большой вариации силы удара.

– эталонный молоток Кашкарова: его рабочим органом является шарик подшипника диаметром 15 мм, твердостью не менее 60 HCR. Эталоном служит стальной стержень Ø 10, из арматурной стали класса А-I. Выполняя замеры диаметров отпечатков – на эталоне и на бетоне, с точностью не менее 0,1 мм, определяем их соотношение. По среднему арифметическому значению этих отношений при пяти ударах и тарировочным кривым определяем кубиковую прочность бетона на сжатие. Тарировочные кривые, составлены для бетона влажностью 2 – 6%. При отклонении фактической влажности материала от данных значений выполняется корректировка, полученных значений прочности бетона. Точность измерения прочности молотком Кашкарова составляет ±15%.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

Читайте также: