Испытание нагружением железобетонных изделий и конструкций

 Учреждение образования

«Белорусский  государственный университет транспорта»

              Факультет «Промышленное и гражданское  строительство»

Реферат

на тему:

«Испытание нагружением железобетонных изделий и конструкций»

        Выполнили:                                                                       Принял:

        студент гр. ПК-51                                                                              преподаватель

        Матвиенко А.О. 

        Беруашвили И.С.                                                                      

                                                              Гомель, 2013

Общие положения 

Испытания нагружением выполняются с целью комплексной проверки обеспечения технологическими процессами производства изделий требуемых показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости, предусмотренных в проектной документации на эти изделия. В результате испытаний должны определяться фактические значения разрушающих нагрузок при испытаниях изделий по прочности (первая группа предельных состояний) и фактические значения прогибов и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой при испытаниях по жесткости и трещиностойкости (вторая группа предельных состояний).

Оценка прочности, жесткости  и трещиностойкости изделия осуществляется по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений разрушающей нагрузки, прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными в проектной документации на изделие.

Контрольные испытания нагружением проводят по схемам, предусмотренным в проектной документации, перед началом массового изготовления изделий, при внесении в них конструктивных изменений или при изменении технологии изготовления, вида и качества применяемых материалов, а также периодически в процессе производства изделий в соответствии с ГОСТ 13015.1.

Проведение предусмотренных  в настоящем стандарте контрольных  испытаний изделий не освобождает  предприятие-изготовитель от выполнения в процессе производства операционного  и приемочного контроля изделий  по показателям, характеризующим их соответствие техническим требованиям, установленным в стандартах и  проектной документации на эти изделия.

Перечень данных для  проведения испытаний, которые должны содержаться в проектной документации на изделия, приведен в Приложении А.  

 Порядок отбора изделий для  испытаний 

Отбор изделий для испытаний  следует производить в соответствии с требованиями стандартов или проектной  документации на изделия конкретных видов в количестве, установленном  этими документами, но не менее:

для испытаний, проводимых перед началом массового изготовления изделий и в дальнейшем при  внесении в них конструктивных изменений  или при изменении технологии изготовления, - 1 шт.;

для периодических испытаний (если их проведение предусмотрено  стандартами и техническими условиями) - в соответствии с таблицей 1. 

Таблица 1 

                                                          В штуках

┌──────────────────────────────┬─────────────────────────────────┐

│Число изделий, изготавливаемых│      Число образцов изделий,    │

│   в течение периода между    │     отбираемых для испытаний,   │

│        испытаниями           │              не менее           │

├──────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤

│      До 250                  │                 1               │

│      От 251  до 1000         │                 2               │

│      "  1001  " 3000         │                 3               │

│      3001 и более            │                 4               │

│                                                                │

│   Примечание.  Период между  испытаниями  принимается  согласно│

│стандарту или проектной документации на изделия.                │

└────────────────────────────────────────────────────────────────┘  

 Для испытаний в  качестве образцов следует отбирать  изделия одной марки, принятой  по согласованию с проектной  организацией - автором рабочих чертежей  в качестве представителя изделий данного типа. При числе образцов более одного в выборку следует включать изделия одной марки. 

Средства испытаний и вспомогательные  устройства 

При проведении испытаний  для нагружения следует использовать оборудование, обеспечивающее возможность опирания конструкций и приложения к ним нагрузки по заданной схеме и позволяющее производить нагружение с погрешностью не более +/- 5% величины контрольной нагрузки.

Рекомендуется использовать для нагружения гидравлические прессы или стенды с гидравлическими домкратами и насосными станциями, а также механические рычажные установки, в которых нагружающие усилия получают за счет массы штучных грузов, уложенных на платформу установок или непосредственно на испытываемый элемент, и пневматические установки, в которых нагружающие усилия обеспечиваются сжатым воздухом.

При использовании для нагружения штучных грузов (металлических чушек, бетонных блоков) эти грузы должны быть предварительно взвешены и замаркированы. Погрешность взвешивания не должна превышать +/- 0,1 кг. Допускается использовать для нагружения емкости с водой, ящики с песком или другими сыпучими материалами.

. Для измерения усилий  следует применять манометры  по ГОСТ 2405 и динамометры по  ГОСТ 13837. В качестве динамометров  допускается применять предварительно  проградуированные по деформациям  распределительные траверсы или  металлические тяги, передающие  нагружающее усилие на испытываемое  изделие.

. Для измерения прогибов  и перемещений следует применять  измерительные приборы и инструменты  с ценой деления не более  0,1 мм. Рекомендуется использовать:

- прогибомеры механические и электрические;

- индикаторы часового  типа по ГОСТ 577;

- штангенциркули по ГОСТ 166;

- нивелиры и теодолиты  по ГОСТ 10528, ГОСТ 10529.

. Для измерения ширины  раскрытия трещин следует применять  измерительные микроскопы или  лупы с ценой деления не  более 0,05 мм. Допускается использовать  металлические щупы. 

 Порядок подготовки к проведению  испытаний 

Испытания изделий следует  проводить при положительной  температуре воздуха при требуемой  прочности бетона (устанавливаемой  согласно ГОСТ 18105), соответствующей  его классу по прочности, принятому  в проекте.

Изделия, хранившиеся при  отрицательной температуре или  поступившие на испытания непосредственно  после термовлажностной обработки, должны быть предварительно выдержаны не менее одних суток в помещении при температуре не ниже 15 °С. 

Схемы опирания и нагружения 

Схемы опирания и нагружения изделий при испытаниях должны соответствовать установленным в стандартах или в проектной документации на изделия.

 Схему опирания и нагружения изделия следует выбирать при проектировании таким образом, чтобы она соответствовала условиям работы изделия в конструкциях зданий или сооружений на стадии эксплуатации и чтобы при испытаниях по этой схеме достигались контролируемые предельные состояния.

Если при испытаниях по одной схеме опирания и нагружения нельзя проконтролировать все расчетные предельные состояния изделия, то следует предусматривать разные схемы испытаний для контроля разных предельных состояний.

При проведении испытаний, по согласованию с проектной организацией-разработчиком  проектной документации на изделия, допускается:

- принимать схему опирания и нагружения, отличающуюся от указанной в проектной документации (при условии, что соотношения усилий в расчетных сечениях будут такими же, как при расчете конструкций);

- при наличии в проектной  документации двух схем испытания  для контроля разных предельных  состояний проводить соответствующие  испытания на одном изделии  при выполнении необходимого  усиления по месту разрушения  после испытания по первой  схеме разрушения.

Испытания изделий следует  предусматривать, как правило, в  том положении, в котором они  будут эксплуатироваться в конструкциях зданий или сооружений.

При проведении испытаний, по согласованию с проектной организацией-разработчиком  проектной документации на изделия, допускается испытывать изделия  под углом 90° или 180° к их рабочему положению при условии, что в  них не появляются трещины до нагружения. При этом следует соответственно изменить направление прикладываемой нагрузки и учесть влияние нагрузки от собственной массы изделия и массы загрузочных устройств.

Балки, фермы, плиты, указанные  на схемах испытаний и в пояснениях к ним как однопролетные свободно опертые и работающие в одном  направлении, следует опирать при  испытаниях на две шарнирные линейные опоры, расположенные по концам изделия, одна из которых должна быть неподвижной, а другая - подвижной, допускающей  перемещение изделия вдоль пролета.

Изделия, которые на схемах испытаний и в пояснениях к  ним указаны как консоли или  с защемлением по концам, следует  испытывать с обеспечением соответствующего защемления концевых участков изделия.

Плиты, которые на схемах испытаний и в пояснениях к  ним указаны как свободно опертые, работающие в двух направлениях и  опирающиеся по четырем углам, следует  опирать на четыре шарнирные опоры, расположенные в углах изделия. При этом в двух противоположных по диагонали углах изделия устанавливаются шарнирные шаровые опоры, допускающие поворот в двух взаимно перпендикулярных направлениях, - одна подвижная опора, другая неподвижная, - а в двух остальных углах изделия устанавливаются шарнирные линейные подвижные опоры, допускающие поворот в одном из взаимно перпендикулярных направлений.

Плиты, которые на схемах испытаний и в пояснениях к  ним указываются как свободно опертые, работающие в двух направлениях и опирающиеся по четырем сторонам, следует опирать на шарнирные  опоры, расположенные по контуру  изделия. При этом по контуру изделия  устанавливаются шарнирные подвижные  шаровые опоры, а посередине трех сторон изделия - шарнирные подвижные  линейные опоры, две из которых, расположенные  на противоположных сторонах, допускают  поворот в одном направлении, а третья, расположенная на примыкающей  стороне, допускает поворот в  противоположном направлении.

Плиты, которые на схемах испытаний и в пояснениях к  ним указаны как опирающиеся  по трем сторонам, следует опирать  на шарнирные шаровые и линейные опоры, расположенные по трем сторонам изделия так же, как для плит, опертых по четырем сторонам.

Ребристые плиты, которые  на схемах испытаний и в пояснениях к ним указаны как опертые  по четырем углам и работающие в продольном направлении, следует  опирать таким образом, чтобы  обеспечивать возможность поворота плиты на опорах и перемещения  плиты в продольном направлении, а также предотвращение перемещения  ребер плиты в поперечном направлении.

В случаях, когда свободному перемещению испытываемых изделий  вдоль пролета препятствуют загрузочные  устройства, опоры должны быть подвижными.

При проведении испытаний  изделий в горизонтальном положении  силами, направленными горизонтально, изделие должно быть уложено на часто  расположенные шаровые подвижные  опоры, исключающие его изгиб  в вертикальной плоскости от собственного веса.

В качестве шарнирных подвижных  шаровых и линейных опор следует  применять стальные шары и катки, свободно укладываемые между стальными  плитами. Неподвижные опоры могут  быть получены путем предотвращения свободного перемещения таких же шаров или катков, а также использованием неподвижно закрепленных стальных профилей.

Расположение и размеры  опор испытываемых изделий должны при  испытаниях соответствовать указанным  на схемах испытаний и в пояснениях к ним или определяться в зависимости  от данных, принятых при расчете  изделий.

Опирание испытываемого изделия на шарнирные опоры должно осуществляться через стальные плиты, симметрично расположенные относительно оси опоры.

Площадь стальных опорных  плит принимают равной минимальной  площади опирания, предусмотренной в проектной документации. При этом размер плит в направлении пролета принимают равным минимальной длине опирания, а толщину плит - не менее 1/6 этого размера.

На опорные плиты перед  установкой на них испытываемого  изделия должен быть уложен выравнивающий  слой цементного раствора, прочность  которого должна быть достаточной для  восприятия нагрузки на опорах. 

 Порядок проведения испытаний  

При контрольных испытаниях изделия следует доводить до исчерпания несущей способности (до разрушения), что характеризуется следующими признаками:

а) при испытаниях в гидравлических и пневматических установках:

непрерывное нарастание прогибов, развитие и раскрытие трещин в  бетоне при практически неизменной достигнутой максимальной нагрузке либо резкое снижение нагрузки после  достижения ее максимального значения, при котором происходят разрыв арматуры, проскальзывание ее в бетоне или  раздробление бетона сжатой зоны;

б) при испытаниях нагружением штучными грузами:

резкое нарастание прогибов, развитие и раскрытие трещин при  последнем этапе нагрузки, разрыв арматуры, проскальзывание арматуры в бетоне или раздробление бетона.

 В процессе испытаний  следует регистрировать:

значение нагрузки и  соответствующий прогиб, при котором  появляются поперечные и наклонные  трещины в бетоне;

величину прогиба и  ширину раскрытия трещин при достижении контрольных значений нагрузок;

значение нагрузки и  соответствующий прогиб при разрушении и характер разрушения изделия.

Значения нагрузок в  процессе испытаний должны регистрироваться либо по показаниям приборов и приспособлений, установленных на испытательном  оборудовании (см. 6.3), либо по массе штучных грузов, используемых для нагружения.

Нагружение испытываемых изделий должно соответствовать схемам испытаний, приведенным в стандартах или проектной документации на эти изделия. По согласованию с проектной организацией - разработчиком рабочих чертежей изделий допускается указанную на схемах испытаний равномерно распределенную нагрузку заменять эквивалентными нагрузками, создаваемыми равными сосредоточенными силами.

Сосредоточенные силы создаются  посредством системы рычагов  и распределительных балок, передающих на испытываемое изделие нагрузку от домкратов или платформ с грузами.

 При нагружении изделий штучными грузами должны соблюдаться следующие правила:

- для балочных изделий  длина грузов в направлении  пролета не должна превышать  1/6 пролета;

- нагружение следует производить в направлении от опор к середине, симметрично относительно середины пролета;

- между штучными грузами  по всей высоте рядов должны  быть зазоры не менее 50 мм.

При нагружении сыпучими материалами, засыпаемыми в ящики без дна, расположенные на испытываемых изгибаемых изделиях, вдоль пролета следует устанавливать не менее двух ящиков, а на изделиях, работающих в двух направлениях, - не менее четырех ящиков. Между ящиками по всей высоте должны быть зазоры не менее 0,1 пролета испытываемого изделия, но не менее 250 мм.

Последовательность загружения испытываемых изделий должна быть указана в проектной документации, а при отсутствии такого указания испытание необходимо проводить с учетом следующих требований:

а) определить расчетом или  прямым взвешиванием нагрузку от собственной  массы изделия;

б) нагрузку следует прикладывать поэтапно ступенями (долями), каждая из которых не должна превышать 10% контрольной  нагрузки по прочности или по образованию  и ширине раскрытия трещин и 20% контрольной  нагрузки по жесткости;

в) при испытании изделий, в которых согласно указаниям  в проектной документации не допускаются  трещины в стадии эксплуатации, после  приложения нагрузки, составляющей 90% контрольной по прочности или  по образованию и по ширине раскрытия  трещин, каждая последующая доля нагрузки должна составлять не более 5% этой нагрузки;

г) при каждом этапе нагружения нагрузка во всех точках ее приложения должна возрастать пропорционально величинам нагрузок, прикладываемых в соответствии со схемой испытаний на соответствующих участках испытываемого изделия;

д) при испытании конструкций вертикальными и горизонтальными силами в заданном соотношении в начале испытания необходимо приложить горизонтальную силу, составляющую требуемое соотношение с нагрузкой от собственной массы конструкции.

После приложения каждой доли нагрузки испытываемое изделие следует  выдерживать под нагрузкой не менее 10 мин.

После приложения контрольной  нагрузки при контроле жесткости  следует выдерживать изделие  под этой нагрузкой не менее 30 мин. Изделия, в которых не допускаются  трещины в стадии эксплуатации, после  приложения контрольной нагрузки по образованию трещин должны выдерживаться  под этой нагрузкой в течение 30 мин, после чего следует продолжать поэтапное нагружение.

Во время выдержки под  нагрузкой следует производить  тщательный осмотр поверхности изделия  и фиксировать величину нагрузки, появившиеся трещины, результаты измерения  прогиба, осадки опор, ширины раскрытия  трещин и смещения арматуры относительно бетона на торцах изделия. Контролируемые показатели следует фиксировать  в начале и в конце каждой выдержки.

Непосредственное измерение  прогибов и ширины раскрытия трещин разрешается производить до достижения уровня нагрузки, составляющего 80% контрольной  разрушающей нагрузки. При нагрузках, превышающих этот уровень, наблюдение за приборами следует производить  на безопасном расстоянии от испытываемого  изделия с использованием оптических приборов (биноклей, нивелиров, теодолитов).

 В изгибаемых изделиях  ширину раскрытия трещин, нормальных  к продольной оси изделия, следует  измерять на уровне нижнего  ряда арматуры, а ширину раскрытия  трещин, наклонных к продольной  оси изделия, - на уровне нижнего  ряда продольной арматуры и  в местах пересечения наклонными  трещинами хомутов, а также  отогнутых стержней.

Во внецентренно сжатых изделиях ширину раскрытия трещин следует определять на уровне наиболее нагруженного ряда растянутой арматуры.

Для улучшения фиксации момента появления трещин в бетоне поверхности изделия перед испытанием должны быть покрыты жидким раствором  мела или извести.

При проверке жесткости  изгибаемых изделий, опирающихся по концам, следует измерять прогибы  в середине пролета и осадку опор, а изделий, работающих как консоль, - прогибы свободного конца консоли, а также осадку и поворот опоры.

Сопоставляемое с контрольным  значение прогиба изделия, опирающегося по концам, следует определять как  разность между значением прогиба, измеренного в пролете, иполусуммой значений осадок опор, а для изделия, работающего как консоль, - с учетом осадки и поворота опор.

В плоских плитах, опертых  по двум сторонам, прогибы следует  измерять по середине ширины изделия и по противоположным краям изделия в середине его пролета, принимая за значения прогиба среднее арифметическое этих измерений.

В ребристых плитах должны измеряться значения прогибов каждого  продольного ребра в середине пролета, при этом за значение прогиба  конструкции принимают среднее  арифметическое прогибов продольных ребер.

В плитах, опертых по контуру  или по четырем углам, прогибы  измеряются в центре плиты.

В плитах, опертых по трем сторонам, измеряют прогибы середины свободного края.

Смещение (в продольном направлении) концов арматурных стержней относительно бетона на торцах изделия  при контрольной нагрузке по прочности  следует измерять при испытании  предварительно напряженных изделий  с самоанкерующейся арматурой без дополнительных анкеров на торцах изделия. Смещение концов арматуры следует измерять не менее чем на 10% стержней, но не менее чем на двух стержнях каждого изделия. Измерения производят индикатором перемещений, прикрепленным на торце испытываемого изделия и упирающимся в арматуру либо закрепленным на стержне и упирающимся в торец изделия.

Во время проведения испытания необходимо принимать  меры к обеспечению безопасности работ.

Испытания должны проводиться  на специально отведенном участке, куда запрещается доступ посторонним  лицам.

Испытания рекомендуется  проводить на установках, обеспечивающих дистанционное загружение конструкций и проведение необходимых измерений.

При испытании должны приниматься  меры по предотвращению обрушения испытываемой конструкции, загрузочных устройств  и загружающих материалов (штучных  грузов, сыпучих материалов и т.п.).

Для этого следует:

- установить страховочные  опоры вблизи несущих опор  и в середине пролета конструкции  или под свободным концом консоли;

- поддерживать в процессе нагружения минимально возможное по условиям испытания расстояние между конструкцией и страховочными опорами для предотвращения удара разрушения конструкции;

- раскреплять тягами  к основанию, соединять между  собой или подвешивать к установке  элементы загрузочных устройств.

Все предохранительные  приспособления не должны препятствовать свободному прогибу конструкции  до момента разрушения.

 При испытании ферм, балок и других конструкций  больших пролетов должны приниматься  меры к обеспечению их устойчивости. Применяемые для этих целей  устройства не должны препятствовать  их перемещению в плоскости  действия сил. 

Правила оценки результатов испытаний  

Правила оценки прочности 

 Прочность испытываемого  изделия оценивают по значениям  максимальной (разрушающей) нагрузки, зарегистрированной к моменту  проявления признаков, свидетельствующих  об исчерпании несущей способности  (8.1 а, б).

Оценка прочности проводится на основании сопоставления фактической  разрушающей нагрузки с контрольной  разрушающей нагрузкой, которая  установлена в стандарте или  проектной документации на изделия.

Контрольные значения разрушающей  нагрузки определяются в соответствии с положениями, изложенными в  Приложении Б к настоящему стандарту.

Изделия признают удовлетворяющими предъявляемым требованиям по прочности, если выполняются следующие условия:

при испытании одного изделия  разрушающая нагрузка должна составлять не менее 100% контрольной, определенной согласно Приложению Б;

при испытании двух изделий  минимальная разрушающая нагрузка должна составлять не менее 95%, а при  испытании трех изделий и более - не менее 90% контрольной, определенной согласно Приложению Б.

.

Предварительно напряженные  изделия с самоанкерующейся арматурой без дополнительных анкеров признают удовлетворяющими предъявляемым требованиям по прочности, если выполняется следующее дополнительное условие:

при испытании одного изделия  под нагрузкой, равной контрольной  нагрузке, смещение концов арматуры относительно бетона на торцах составляет не более 0,1 мм, а в случае испытания двух и большего количества изделий максимальное указанное смещение составляет не более 0,2 мм.

При невыполнении указанного условия изделие признается не выдержавшим  испытание. 

Правила оценки жесткости 

Жесткость следует оценивать, сравнивая фактический прогиб изделия  под контрольной нагрузкой с  контрольным значением прогиба. Контрольная нагрузка и контрольные  прогибы определяются в соответствии с Приложением Б.

Фактический прогиб следует  определять после выдержки изделия  под контрольной нагрузкой по проверке жесткости согласно 8.8.

Фактическое значение нагрузки признается равным контрольному значению, когда суммарная нагрузка на изделие, включающая дополнительно прикладываемую нагрузку, а также нагрузку от собственной  массы и от массы загрузочных  устройств, достигает контрольного значения.

При испытании изделий, установленных под углом 90° или 180° к их рабочему положению, необходимо учитывать влияние нагрузки от собственной  массы изделия и массы загрузочных устройств на значение дополнительно прикладываемой нагрузки и на значение контрольного прогиба. В этом случае значение дополнительно прикладываемой нагрузки и контрольное значение прогиба необходимо согласовывать с проектной организацией.

Изделия признают выдержавшими испытание при выполнении следующих  условий:

при испытании одного изделия  фактический прогиб не превышает  контрольный более чем на 10%;

при испытании двух изделий  максимальный фактический прогиб не превышает контрольный более  чем на 15%;

при испытании трех и  большего количества изделий - более  чем на 20%.

Если указанные условия  не выполняются, проверяемые изделия  признают не выдержавшими испытания. 

Правила оценки трещиностойкости 

Трещиностойкость испытываемых изделий следует оценивать по нагрузке, при которой образуются первые трещины в бетоне, и по ширине раскрытия трещин. Фактическую нагрузку образования трещин следует сопоставлять со значениями контрольной нагрузки по образованию трещин, а измеренные значения ширины раскрытия трещин - с контрольными величинами раскрытия. Контрольная нагрузка по образованию и раскрытию трещин, а также контрольные значения ширины раскрытия трещин принимаются согласно Приложению Б.