Статические испытания

1.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Статические испытания
Ст. преподаватель НОЦ ИС
Килани Л.З.

2.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Виды испытательных нагрузок
Статические
(квазистатические)
нагрузки
t T
Динамические нагрузки
t T
где t – время действия нагрузки
Т – период собственных колебаний конструкции

3.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Задачи испытаний и определяемые характеристики:
В
зависимости
от
объекта
и
цели
эксперимента
устанавливаются:
1) несущая способность (нагрузка при потере прочности или
устойчивости);
2) жесткость (предельные перемещения при нормальной
эксплуатации);
3) трещиностойкость (для железобетона и бетона, устанавл
нагрузка при которой трещины более допустимых по условиям
эксплуатации)

4.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Задачи:
1. При приемочных испытаниях проверяются состояние объекта и
соответствие
показателей его работы проектным и нормативным
требованиям.
2. Испытания уже эксплуатируемых сооружений производят:
а) для проверки возможности продолжения нормальной
службы объекта под эксплуатационной нагрузкой;
б) для выяснения возможности повышения эксплуатационной
нагрузки.

5.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
3.
Испытания
изготовлении
конструкций
производятся
и
деталей
путем
при
их
выборочных
серийном
испытаний
отдельных образцов продукции с доведением до разрушения
(фактическая несущая способность и характеристики материала для
распространения на всю партию)

6.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
4. Научно – исследовательские испытания и испытания опытных
объектов производят :
а) при применении новых конструктивных решений и для
апробации новых методов расчета;
б)
при
использовании
новых
строительных
материалов
с
характеристиками, требующими проверки под действием нагрузки.
в) при особых режимах эксплуатации (при низких отрицательных
температурах)

7.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Требования к нагружающим устройствам:
− Точность определения величины нагрузки
− Стабильность нагрузки во времени
− Возможность быстрого изменения (как по величине, так и
по направлению) в соответствии с задачами исследования

8.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
− Обеспечение вида нагружения (сосредоточенные,
распределенные линейно и нелинейно)
− Соблюдение принципа независимости действия сил
− Максимальная механизация
− Соблюдение требований техники безопасности при
испытании строительных конструкций

9.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Виды нагружения (силового воздействия) при испытаниях
В зависимости от необходимого воздействия и требуемой реакции:
Сосредоточенные силы
Распределенная нагрузка
Комбинированная нагрузка

10.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Возможна замена проектной нагрузки эквивалентной
испытательной нагрузкой
Нагрузка как правило
прикладывается ступенчато
Выдержка под нагрузкой:
−
Для металлических
конструкций – 0,5 часов
−
Для железобетонных
конструкций – до 12
часов
−
Для деревянных
конструкций – до 2-х –
3-х суток

11.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Нагрузки
Нагрузка и нагрузочные устройства должны удовлетворять
следующим требованиям:
а) давать возможность четкого определения усилий;
б) быть транспортабельными и не требовать значительной
затраты времени для их приложения и снятия;
в) должна быть. обеспечена стабильность нагрузки (постоянство
во времени)

12.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Распределенные нагрузки
а) сыпучие материалы (песок, щебень…) (такой нагрузкой
пользоваться не рекомендуется)
б) мелкие штучные материалы (кирпич, бетонные камни…) ;
в) крупные штучные материалы (металлические балки и
отливки, бетонные и железобетонные изделия);
г)
нагружение
водой
(наиболее
совершенный
при
необходимости приложения значительных по величине усилий);
д)
использование
давления
воздуха
(
для
испытаний готовой продукции на заводах ЖБИ).
статических

13.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Способы создания распределенных нагрузок
Сыпучие материалы (песок, гравий и другие)
Недостатки:
− изменение объемного веса в зависимости от влажности или
плотности засыпки;
− большие затраты времени на загрузку и разгрузку

14.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Мелкие штучные грузы (кирпич, кубики, чугунные отливки)
Достоинства: удобство укладки.
Недостатки:
− вес полной нагрузки определяется по среднему весу
одного груза
− вес груза зависит от влажности
− высокая трудоемкость

15.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Крупные штучные грузы (бетонные блоки и другое)
Недостатки:
− неизвестно где точно опирается груз на конструкцию
− для установки требуются средства механизации

16.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Нагружение плоских поверхностей водой
Достоинства:
− удобство загрузки и разгрузки
− однородность передачи нагрузки
Недостатки:
− загружение возможно только при положительной температуре
− поверхность конструкции должна быть строго горизонтальна

17.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Пример

18.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Пример

19.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Пример
Сопоставление экспериментальных и численных значений окружных деформаций
Сходимость с теорией
Уровень I : 5.26%
Уровень II : 143.18%
Уровень III : 2.73%
Уровень IV : 619.94%
400
-0,01
0,05
350
Высота, мм
300
0,34
250
0,35
200
Створ (МКЭ Ansys)
150
0,21
0,50
100
0,89
50
0
0,84
Створ (Эксперимент)
0,00
-3
-2
-1
0
Окружные деформации
1
2
x10-5
3

20.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Использование сжатого воздуха, давления воды на сосуды

21.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Распределительные устройства

22.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Сосредотеченная нагрузка
1) подвеска грузов;
2) натяжные приспособления;
3) домкраты.

23.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Подвешивание грузов

24.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
В.Натяжные устройства:
При
замене
подвешенных
грузов
натяжными
приспособлениями:
а) отпадают работы по взвешиванию и перемещениям грузов;
б) направление действующих усилий может быть и горизонт.
в) усилия легко регулируются ( динамометры);
г) устройства компактны и работа с ними даже в стеснённых
условиях не вызывает затруднений Однако не обеспечивается
стабильность нагрузки.

25.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

26.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Г. Домкраты:
Наиболее
удобные
средства
для
приложения
усилий
(малогабаритны, лёгкость создания и регулировки нагрузки,
приложение по любому направлению).
Домкраты могут быть: гидравлические (до 100-200 т) и
винтовые.

27.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Подвижная нагрузка.
При испытании сооружений и конструкций, предназначенных для
пропуска перемещаемых грузов, загружение должно производиться с
максимальным приближением к эксплуатационным условиям.
Требуемая нагрузка (краны, автомобили, поезда) перемещается по
пролёту и устанавливается в необходимом положении.

28.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

29.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Испытательные стенды
Испытательные плиты (силовой пол)

30.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Назначение величины испытательной нагрузки.
Если сооружение или конструкция после испытания должна быть
передана в эксплуатацию, то испытание не должно ухудшать их
состояние ( нет остаточных деформаций, нарушений сплошности и
т.д.). Максимальная испытательная нагрузка не должна выходить за
установленный предел (обычно это расчётная нагрузка наиболее
невыгодная- пример соединения деревянных конструкций).
При
испытании
эксплуатацию
не
опытных
объектов,
предусматривается
передача
которых
максимальная
назначается в зависимости от поставленной задачи.
в
нагрузка

31.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Испытание железобетонных изделий серийного изготовления
устанавливают нагрузку по ГОСТ 8829-66:
при проверке на прочность- контрольная нагрузка равна расчётной
умноженной на С=1,4-2,0; при проверке на жёсткость – контрольная
нагрузка равна нормативной; при проверке на трещиностойкость-
для изделий первой категории трещиностойкости нагрузка берётся
равной 1,05 от расчётной и для второй категории - 1,05 от
нормативной.

32.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Последовательность приложения и снятия нагрузки.
Начальную ступень нагружения следует брать не более 10% от
ожидаемой максимальной нагрузки (чем меньше ступень тем
чаще брать отсчёты).
Ступени разгрузки следует брать такими же как и ступени
нагружения, чтобы сравнить «прямые» и «обратные» ходы
показаний приборов.

33.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Выдерживание нагрузки:
для металлических конструкций - 15÷30 минут;
для ж/б конструкций - около 12 часов;
для деревянных конструкций - от 24 часов до нескольких суток.
при выборочных испытаниях образцов серийного изготовления ГОСТ 882966 предусматривает обязательную выдержку:
При контрольных загружениях на жёсткость и трещиностойкость – не менее
30 минут; после каждой промежуточной ступени нагружения - не менее 10
минут. Если перемещения и деформации при постоянной нагрузке в эти сроки
не затухают, то выдержку удлиняют.
Если замедления нет, то испытываемый объект является негодным для
эксплуатации в заданных условиях.