Презентация на тему Испытание зданий и сооружений

Работы такого вида необходимы для объективной оценки состояния строительных

конструкций.

Мониторинг за техническим состоянием конструкций
Эти работы необходимы в том случае, если состояние конструкции может измениться в коротком интервале времени, и для своевременного принятия мер нужно организовать периодические наблюдения.

Восстановление и усиление конструкций
Этот вид работ необходим в том случае, если несущей способности конструкции недостаточно для восприятия действующих нагрузок.

Испытание конструкций
Выполняются при применении новых конструкций, а также при совершенствовании методов расчета конструкций.

Практические занятия:
Лабораторная работа №1 Поверка измерительных приборов
Лабораторная работа №2 Испытание сварной фермы
Лабораторная работа №3 Испытание внецентренно сжатой стойки
Лабораторная работа №4 Исследование колебаний стальной балки

Итоговая аттестация: зачет

Программа курса

мониторинга технического состояния" Введен в действие с 1 января

2014 года
ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. М. 2011 г. Отменен с 1 января 2014 года в связи с принятием и введением в действие ГОСТ 31937-2011.
СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. До введения в действие ГОСТ был одним из основных регламентирующих процедуру проведения обследования конструкций. Статус документа - действующий.
Учебная:
В.М. Калинин, С.Д. Соколова, А.Н. Топилин. «Обследование и испытание конструкций зданий и сооружений». М., 2005 г.
А.И. Бедов В.В. Знаменский, А.И. Габитов «Оценка технического состояния, восстановление и усиление оснований строительных конструкций ЗиС» 2013
В.Г. Казачек, Н.В. Нечаев Обследование и испытание зданий и сооружений, 2012
Аистов Н.Н. «Испытание сооружений». Л.,1960 г.

Рекомендуемая литература

года) роль эксперимента по сравнению с теорией доминирующая, и

инженерные расчеты больше способствовали развитию математики, нежели прикладным строительным наукам.
Цель испытаний - определение несущей способности конструкций.

- экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик объекта при силовом воздействии.

других факторов стимулировали развитие методов расчета конструкций. Соответственно начал

меняться и взгляд на эксперимент. Одна из целей - сопоставление фактической работы с расчетными данными. При этом в первую очередь сверялись прогибы конструкций, которые легче всего поддавались определению при помощи применяемых тогда измерительных приборов. По мере развития приборов измерения, стали определять продольные деформации с пересчетом их в напряжения.
3 этап развития (1900-1950 гг.). В связи с широким использованием новых материалов (железобетон) и конструкций возникает необходимость апробации и совершенствования методов расчета конструкций.
Последнему (современному) этапу, характерно широкое использование ЭВМ и новых физических методов исследования, позволяющее проводить более точные и сложные эксперименты.
Испытания, как правило, выполняют в следующих случаях:
При приемке в эксплуатацию нетрадиционных и уникальных зданий и сооружений (мосты, высотные сооружения, резервуары, газгольдеры, большепролетные здания).
Цель – проверка соответствия фактических показателей проектным и нормативным требованиям.

Испытания строительных конструкций

объективной оценки технического состояния конструкций.
Цели испытаний:
проверка возможности продолжения нормальной

эксплуатации объекта при действующих нагрузках
проверка несущей способности при появлении значительных повреждений, например, после пожара и в других аналогичных случаях
уточнение несущей способности при планируемом увеличении нагрузок

Испытания строительных конструкций

(балки, фермы, колонны).
Цель - определение фактической несущей способности

и других характеристик для распространения полученных результатов на всю изготовленную партию.

Испытания строительных конструкций

апробации методов расчета
при использовании новых строительных материалов
при особых условиях

эксплуатации (+ -температура, влажность и пр.)

Испытания строительных конструкций

информативны - позволяют изучить работу конструкции на всех стадиях

и определить разрушающее усилие.
неразрушающие испытания - малоинформативны т.к. предполагается, что конструкции должны сохранить работоспособность и поэтому не доводятся до предельного состояния или тем более до разрушения

По месту и условиям проведения различают:
лабораторные испытания – проводят исследования отдельных конструкций, их фрагментов, элементов, узлов и соединений в натуральную величину или их моделей, изготовленных в определенном масштабе.
Преимущества лабораторных испытаний:
испытание конструкции на всех стадиях работы до разрушения
возможно испытать большое количество образцов, что позволяет исключить влияние случайных факторов
в процессе испытаний возможна корректировка конструктивных решений
испытание уменьшенной модели (экономия)
менее трудоемки и не препятствуют технологическим процессам.

натурные испытания - максимально приближенные к реальным условиям (отсутствует масштабный фактор, реальные условия опирания и сопряжения элементов).
Недостатки натурных испытаний:
малоинформативны т.к. как правило, неразрушающие
препятствуют технологическим процессам и требуют принятия мер безопасности смежных конструкций, сотрудников предприятия, участников испытания.

научно - исследовательских испытаниях
испытания элементов натурных конструкций, узлов
испытания моделей

– сокращение затрат на испытания
По виду испытательных нагрузок:
Статические испытания (величина и направление которых за время испытания либо не меняется, либо это изменение настолько мало, что возникающими при этом инерционными силами можно пренебречь)
Цели статических испытаний:
Экспериментальная проверка конструкций на их сопротивляемость действию статических нагрузок.
Оценка правильности принятых при проектировании методов расчета и конструирования.
Динамические испытания (динамические нагрузки являются переменными во времени и пространстве и вызывают в конструкции колебательные движения и инерционные силы)
Цель динамических испытаний – определение реакции конструкции на заданные воздействия
Статические и динамические испытания отличаются друг от друга как по методике проведения, так и по применяемым средствам измерений.

В зависимости от объема и цели статических испытаний устанавливаются:
1. Несущая способность, характеризуемая нагрузкой, при которой наступает потеря прочности или устойчивости объекта испытания;
2. Жесткость, характеризуемая значениями перемещений, предельными с точки зрения возможности нормальной эксплуатации объекта;
3. Трещиностойкость (в первую очередь для бетонных и железобетонных конструкций); трещины должны или вообще не появляться или раскрытие их не должно исчерпать или затруднять эксплуатацию следствие потери непроницаемости, развития коррозии и т.д.; при определении трещиностойкости устанавливают также значения нагрузки, при которой образуются трещины, допустимые по условиям эксплуатации.

видов конструкций и задания различных видов воздействий
Состоит из трех

основных частей:
1. Стенд=силовой пол + каркас
2. Силовая установка
3. Система измерений

Стойки

Хребтовые балки

Ригели

Подкосы

Анкерные болты

Опоры

700 до 2000 мм и снабжен так называемыми T-образными

ручьями, в которые входят анкера для фиксации испытываемой конструкции.

1 - обрамляющие швеллера
2 - анкерующие стержни
3 - канал

4 - анкер
5 - траверса анкера

постепенно, без рывков и ударов, с тем чтобы влиянием

сил инер­ции можно было бы пренебречь.
Распространенные способы контролируемого нагружения:
тарированными грузами (бетонные блоки, кирпичи и пр.)









сыпучими материалами (песок)

Способы задания равномерно распределенной нагрузки

способ - система распределительных устройств
Рычажное устройство
Конструкция
Рычаг
Подвес
Стойка
Подвесная траверса и распределительная

балка

Груз

Конструкция

Подвес

Страховка

Балка

Траверса

Опора

Опора

полиспастов и тал­репов)
Способы задания сосредоточенной нагрузки

при испытаниях конструкций, приводятся в действие от ручных или

электрических насосных станций и чаще всего передают нагрузку непосредственно на конструкцию.

Способы задания сосредоточенной нагрузки

перемещений

мм, 1 мм и 1 см)

оборотов (1 оборот- 1 мм).

и используя закон Гука находят напряжения.
Продольные деформации можно определить

с помощью устройств называемых тензометрами.

По принципу действия тензометры бывают двух типов:
механические (Гуггенбергера, Аистова)
электрические тензорезисторы сопротивления.

Механические тензометры больше пригодны для измерений в лабораторных условиях или при выполнении единичных измерений, а тензорезиситоры эффективны при большом количестве измерений и в случае необходимости наблюдать удаленно.

Функционально тензометры состоят из трех основных частей:
устройств, воспринимающих деформации
устройств, передающих и увеличивающих деформации
устройств для снятия отсчёта или регистрации показаний

Системы измерения напряженно-деформированного состояния

и неподвижной опорой на поверхность исследуемого элемента. Деформации элемента

через подвижную опору и систему рычагов передаются на измерительное устройство.
Цена деления прибора 0,001 мм=1 микрон.
Расстояние между подвижной и неподвижной опорой – база прибора.

на поверхность исследуемого элемента. Основным измерительным устройством приборя является

микрометрический винт.
Цена деления прибора 0,001 мм=1 микрон.
Расстояние между подвижной и неподвижной опорой – база прибора.

По сравнению с тензометром Гугенбергера, тензометр Аистова обладает более широким диапазоном измерения.

Механические тензометры - Аистова

виде петлеобразной проволоки или фольги, наклеенной на бумажную основу.

К концам проволоки припаяны выводы из более толстой проволоки – для подключения в сеть.
Сверху резистор покрыт защитным лаком.
Тензорезистор наклеивается на конструкцию и, при загружении деформируется вместе с ней, при этом проволока меняет свое поперечное сечение и длину, а также одновременно меняется электрическое сопротивление проволоки.

параметры тензостанций:
количество каналов (датчиков)
питание (напряжение возможность автономной работы)
передача данных

на ПК (USB, Wi-Fi)

местах максимальных напряжений и по главным осям) и определить

количество датчиков.

Подобрать тип тензодатчиков в зависимости от материала конструкции
для стали база менее 20 мм,
для ЖБК и ДК база 50-70 мм.

3. Выбрать тензометрическую станцию

4. Установить тензодатчики
разметка и подготовка поверхности – зачистить до металлического блеска (сталь)
обезжирить поверхность уайт-спиритом или ацетоном
наклеить тензорезисторы на циакриновый клей (контакт)

Подключить тензодатчики в тензометрическую сеть по схеме, которая состоит из следующих элементов:
тензодатчики (рабочие и один компенсационный). Для учета температурных деформаций в схеме предусматривают компенсационный датчик, который наклеивается на тот-же материал конструкций, но находящийся в спокойном состоянии. Некоторые модели тензодатчиков (самокомпенсированные) сами учитывают изменение температуры.
коса или шлейф (для соединения датчиков с тензостанцией).
тензометрическая станция + ПК

Снять начальные показания и вести наблюдения.

Организация тензометрических измерений

– растяжение или сжатие

на растяжение, сжатие и изгиб
Насосная станция с пультом управления
Шкала

силоизмерителя

Гидроцилиндр

Траверса

Винтовые опоры траверсы

База

База

верхняя перемещаемая опора

– основной методический документ, в котором излагаются цели и

методика испытаний, включая план, порядок проведения, а также используемая аппаратура.

Программа испытаний, как правило включает:
1. Характеристика объекта испытания, цели и задачи исследования

2. Рабочие чертежи испытываемой конструкции.

3. Чертежи испытательного стенда.

4. Выбор схемы опирания – необходимо создать такие условия опирания конструкций, которые бы соответствовали фактическим (шарнирно-подвижная, шарнирно-неподвижная, заделка)

5. Выбор схемы загружения конструкции:
при испытании серийных образцов – соответствие фактической
при приемочных испытаниях – наихудшая схема загружения
при научно-исследовательских испытаниях должно достигаться то предельное состояние, которое подлежит изучению

6. Поверочные расчеты испытываемой конструкции с определением:
величины предельной (разрушающей) нагрузки P
величины нагрузку, при которой начнется нелинейная работа или развитие трещин
ожидаемых перемещений в точках измерения

7. Методика нагружения испытываемой конструкции:
Чем меньше шаг, тем чаще в процессе нагружения могут быть взяты отсчеты по приборам. Графики исследуемых харак­теристик строятся поэтому более четко (по большему числу точек), это осо­бенно существенно при наличии нелинейной зависимости между нагрузкой и исследуемой характеристикой; с другой стороны, с уменьшением ступе­ней нагрузки возрастает их общее чисто, что делает процесс испытания более длительным и трудоемким. Учитывая эти положения, в каждом конкретном случае приходится находить оптимальное решение.
(0,01÷0,05)Р – начальное нагружение - необходимо для включения конструкции (вытяжка тяг, зазоры в опорах и пр.) и приборов в работу
(0,1÷0,2)Р – основной шаг нагрузки
<0,05Р - уменьшенный шаг нагрузки - при приближении к предельной нагрузке
для неразрушающих испытаний – максимальную нагрузку, при которой в испытываемом объекте не должны развиваться остаточные деформа­ции и, тем более, нарушения сплошности, которые в обычных условиях эксплуатации не могли бы появиться.

8. Подбор аппаратуры с необходимым диапазоном измерений

9. Выбор схемы расположения измерительной аппаратуры

10. Мероприятия по ТБ.

обмерные работы (геометрическая схема, пролет длина, высота, размеры сечений);
измерение

начальных искривлений;
выявление дефектов и повреждений, которые могут оказать влияние на результаты:
для ЖБК – трещины, сколы, нарушение параметров армирования
для каменных конструкций – продольные и поперечные трещины, дефекты кладки
для МК – дефекты соединений, местные погнутости
для ДК – дефекты соединений, пороки
определение фактических свойств материалов неразрушающими или разрушающими методами

3. Установка и закрепление конструкции в стенде.

4. Установка измерительной аппаратуры (наклейка тензорезисторов, установка прогибомеров)

5. Установка силовой аппаратуры

6. Начальное нагружение - необходимо для включение конструкции (вытяжка тяг, зазоры в опорах и пр.) и приборов в работу и принимается 1-5% от испытательной нагрузки

7. Проверка работоспособности установки - трехкратным загружением/разгрузкой (20-25% от расчетной) – при нестабильной работе – отладка (замена) приборов.

Пошаговое нагружение - выдержка - снятие показаний приборов (одновременно)

- предварительная обработка результатов для определения момента наступления нелинейных деформаций.

3. Уменьшение шага нагрузки с наступлением нелинейной работы материала. Снятие показаний после стабилизации перемещений и деформаций. Время выдержки после каждой ступени нагружения зависит от материала конструкции:
МК – 15-30 минут
ЖБК – 12-24 часа
ДК – 12 часов и более
Если после выдержки деформации не стабилизируются, то необходимо увеличить время выдержки до их затухания. Важным фактором является контроль за постоянством усилий, прикладываемых к конструкции на каждом шаге. При нагружении гидравлическим способом требуется подкачка.

4. Регистрация предельной нагрузки. Резкий рост всех компонент деформаций.

5. Фиксация перемещений и углов закручивания при запредельных режимах работы.

6. Разгрузка образца.

Проведение испытаний