Цели и задачи испытания сооружений

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Цели и задачи испытания сооружений

Цели и задачи рассматриваемой дисциплины - разработка методов и средств, предназначенных для качественной и количественной оценки показателей, характеризующих свойства и состояния функционирующих объектов, а также опытного изучения процессов, протекающих в них, выявления экспериментальным путем конструктивных и эксплуатационных свойств материалов, элементов конструкций зданий и сооружений и установления их соответствия техническим требованиям.

Обследование строительных конструкций зданий и сооружений содержит методы контроля качества изготовления и монтажа элементов строительных конструкций, обеспечивающих соответствие объекта проектным значениям, а также отображение действительной работы систем[1].

Изучение состояния монтируемой или эксплуатируемой конструкции при работе в реальных условиях обеспечивается теми же методами, что и при контроле качества их изготовления, но зачастую возникает ситуация, когда для эксплуатируемого объекта отсутствует проектная и рабочая документация. Тогда для восстановления последней требуется детальное изучение реальных условий работы системы.

Повышенные требования предъявляются к методам обследования при анализе причин аварий вследствие повреждений конструкций в процессе монтажа и эксплуатации, а также катастроф - аварий, повлекших за собой человеческие жертвы. Проводимые обследования строительных конструкций и сооружений позволяют выявить наиболее характерные дефекты и разработать рекомендации по уточнению методов расчета тех или иных конструкций, улучшить их конструктивные схемы, технологию изготовления и монтажа.

Основная задача испытаний сооружений заключается в установлении соответствия между реальным поведением строительной конструкции и ее расчетной схемой. Инженерные сооружения представляют собой достаточно сложные механические системы, состоящие из большого числа элементов, работающих в условиях сложного напряженно-деформированного состояния и образующих пространственные конструкции. Несмотря на существенное развитие современной строительной механики, на широкое привлечение к расчетам ПК, при рассмотрении конкретных объектов, в том числе и строительных конструкций, возникает необходимость идеализации расчетных схем, которые учитывают лишь главные, основные свойства, характеризующие состояние реальной конструкции. Кроме того, поведение строительных конструкций связано с рядом факторов, носящих случайный характер, например, прочностные характеристики даже такого однородного материала, как сталь, подвержены разбросу. Так, анализ пределов текучести для стали марки Ст.З – предел текучести может изменяться от 200 до 320МПа. Еще больший разброс прочности имеют бетон и древесина. Значительной изменчивостью характеризуются нагрузки, действующие на строительные конструкции, здания и сооружения: собственный вес, ветер и снег, крановые нагрузки и др.

Процесс изготовления отдельных элементов конструкций, их транспортировка и монтаж также влияют на возможность появления случайных отклонений от заданных размеров. Эти отклонения регламентируются соответствующими технологическими допусками. Цель испытаний - выявление поведения инженерных сооружений, конструкций и материалов, из которых изготовлены их элементы. Испытания могут проводиться как в лабораториях на моделях, так и на реальных объектах

3. Классификация зданий и сооружений и основные требования, предъявляемые к ним

Жилые здания

Жилые здания предназначаются для постоянного или временного проживания.

Общественные здания

Общественные здания предназначаются для временного пребывания людей при осуществлении в этих зданиях определенных функциональных процессов, связанных с управлением, образованием, здравоохранением, зрелищами, спортом, отдыхом и т.п. В ходе общественного развития возникают новые общественные связи между людьми. Соответственно возрастает число видов общественных зданий, различающихся по назначению.

Промышленные здания

Промышленные здания предназначаются для осуществления в них производственных процессов (или подсобных функций) для различных отраслей промышленности. Особый подтип промышленных зданий составляют сельскохозяйственные здания, в которых осуществляются производственные процессы, связанные с сельским хозяйством (содержание и разведение скота и птицы, хранение и ремонт сельхозтехники, хранение зерна, овощей, переработка сельскохозяйственного сырья и пр.).
Основные типы зданий легко различимы по их внешнему облику.
Жилые здания содержат большое число структурных единиц (жилых комнат, кухонь и других помещений квартир), большинство из которых нуждается в естественном освещении. Поэтому на фасадах жилых домов много оконных проемов и присущих большинству квартир открытых помещений - балконов, лоджий. В связи с тем что размеры основной структурной единицы жилого дома относительно малы, невелика и ширина дома (10-14 м).
Общественные здания содержат разнородные структурные элементы: очень крупные (зрительные, торговые или спортивные залы), средних размеров (учебные помещения, больничные палаты) и мелкие (конторские помещения, лечебные кабинеты). В соответствии с функциональным назначением помещений общественных зданий предъявляются различные требования к их естественной освещенности: от интенсивной освещенности (групповые помещения детских учреждений) до ее полного исключения (зрительные залы кинотеатров). Во внешнем облике общественных зданий эти особенности их структуры и светового режима выявляются крупными членениями объема, различной этажностью частей здания, большой шириной здания, а также контрастностью в размерах светопроемов вплоть до сочетания больших глухих поверхностей с большими светопрозрачными поверхностями витражей.
Промышленные здания содержат крупные помещения - цехи, а иногда состоят из одного помещения. Характер и технологическое оборудование производственных процессов требует больших размеров помещений цехов, а необходимость естественного освещения - больших светопроемов в наружных стенах и специальных надстроек - световых фонарей - на крышах цехов. Внешний облик промышленных зданий часто характеризует также наличие примыкающих к ним технологических и транспортных устройств - эстакад, транспортных галерей, трубопроводов и т.п. Для промышленных зданий характерны крупные членения архитектурных форм, их простота и четкость.

Требования к проектам зданий

Проектируемое здание должно гармонично отвечать целому циклу требований - функциональной, технической, эстетической, экономической и целесообразности.
Требования функциональной целесообразности проектного решения предполагают максимальное соответствие размещения и размеров помещений протекающим в здании функциональным процессам. Все упомянутые выше группы помещений (рабочие, обслуживающие, коммуникационные, вспомогательные) должны быть в процессе проектирования обеспечены наиболее удобными функциональными связями.
Проект должен способствовать формированию оптимальной среды (пространственной, световой, воздушной, акустической, температурно-влажностной и пр.) для человека в процессе осуществления им функций, для которых здание предназначается. Минимальные виличины параметров внутренней среды зданий - габариты помещений в соответствии с их назначением, состояние воздушной среды (температурно-влажностные характеристики, показатели скорости движения воздуха и кратности воздухообмена), световой режим (показатели необходимой естественной освещенности), звуковой режим (условия слышимости в помещении и защита его от шумов, проникающих из внешней среды) - устанавливаются для каждого вида здания СНиП - строительными нормами и правилами - основным государственным документом, регламентирующим проектирование и строительство в России.
Соблюдение требований СНиП является обязательным при проектировании. Однако сами эти требования не являются стабильными. По мере роста материального благосостояния общества повышаются требования к параметрам помещений зданий и их благоустройству. В соответствии с этим периодически пересматриваются и совершенствуются нормативные требования к разнообразным параметрам: от минимальных размеров общей площади квартир для государственного и муниципального строительства до минимально допустимых температур воздуха в них в зимнее время.
В проектировании индивидуальных объектов, например, коммерческих домов первой категории комфортности регламентированы только нижние пределы планировочных параметров, а верхние - не ограничиваются.
Требование технической целесообразности проектного решения подразумевает выполнение его конструкций в полном соответствии с законами строительной механики, строительной физики и химии. Для этого проектировщику необходимо выявить и точно учесть все внешние воздействия на здание (см. рис. 3.2). Соответственно проектное решение конструкций здания должно обеспечивать их сопротивление всем воздействиям. Должны быть предусмотрены необходимая прочность, устойчивость и жестокость несущих конструкций, долговечностью и стабильностью эксплуатационных качеств ограждающих.

Прочность конструкции

Способность воспринимать силовые нагрузки и воздействия без разрушения.

Устойчивость

Способность конструкции сохранять равновесие при силовых нагрузках и воздействиях. Она обеспечивается целесообразным размещением элементов несущих конструкций в пространстве и прочностью их сопряжений.

Жесткость

Способность конструкций осуществлять свои статические функции с минимальными, заранее заданными СНиП величинами деформаций.

Долговечность

Предельный срок сохранения физических качеств конструкций здания в процессе эксплуатации. Долговечность конструкции зависит от следующих факторов: ползучести - процесса малых непрерывных деформаций материала конструкции при длительном загружении; морозостойкости - сохранении влажными материалами необходимой прочности при многократном чередовании замораживания и оттаивания; влагостойкости - способности материалов противостоять воздействию влаги без существенного снижения прочности вследствие размягчения, разбухания или расслоения, коробления или растрескивания; коррозиестойкости - способности материалов сопротивляться разрушению, вызываемому химическими, физико- и электрохимическими процессами; биостойкости - способности органических материалов противостоять разрушающим воздействиям микроорганизмов и насекомых.

Предел огнестойкости

Предел огнестойкости зданий определяется длительностью (в минутах) испытания конструкции на огнестойкость до возникновения одного из следующих трех предельных состояний: по прочности (обрушение), по деформациям (образование в конструкции сквозных трещин или отверстий), по температуре (повышение температуры на противоположной огню поверхности конструкции в среднем более 140°С).
По этим признакам здания или их отсеки (между брандмауэрами*) делят на пять степеней огнестойкости (по времени - в минутах предела огнестойкости их конструкции) — см. табл. 3.1.
К I степени огнестойкости относят здания, несущие и ограждающие конструкции которых выполнены из камня, бетона или железобетона с применением листовых или плитных негорючих (несгораемых) материалов.
В зданиях II степени огнестойкости, материал основных, несущих и ограждающих конструкций также выполнены из негорючих материалов, но имеют меньший предел огнестойкости.
В зданиях III степени огнестойкости допускается применение горючих (сгораемых) материалов для перегородок и перекрытий.
В зданиях IV степени для всех конструкций допускается применение горючих материалов, а предел огнестойкости несущих и ограждающих конструкций минимальный* (15 мин).
К V степени огнестойкости относят временные здания в связи с чем предел огнестойкости их конструкций не нормируется. СНиП предусматривает в зданиях низких степеней огнестойкости лишь рассечение их брандмауэрами на отсеки, ограничивающими площадь распространения пожара.

Требование экономической целесообразности

Требование экономической целесообразности проектного решения здания относится к его функциональной и конструктивной части. При решении функциональных задач - размеров, размещения, количества помещений и их инженерного благоустройства - следует исходить из действительных потребностей и возможностей общества или конкретного индивидуального заказчика.
Экономическая целесообразность в отношении конструктивной части проекта заключается в назначении при проектировании необходимых запасов прочности и устойчивости конструкций, а также их долговечности и огнестойкости в соответствии с назначением здания и его проектным сроком службы.
Выбору экономически целесообразного решения конструкций способствует отнесение здания при проектировании к определенному классу.
Класс назначают при проектировании в соответствии с его народнохозяйственной и градостроительной ролью. К 1 классу относят крупные общественные здания (театры, музеи), правительственные здания, жилые дома без ограничения этажности, ко 2 - общественные здания массового строительства и муниципальные жилища не выше 910 этажей, к 3 - дома не выше 5 этажей и общественные здания малой вместимости, к 4 - массовые малоэтажные жилые дома и временные общественные здания. Класс большинства промышленных зданий редко назначают выше третьего во избежание функционального (морального) старения здания. Интенсивное развитие технологии сопровождается коренным изменением оборудования через 20-25 лет. При этом большинство параметров здания - пролеты, высота, несущая способность подкрановых путей и каркаса - часто оказываются недостаточным.
Основные конструкции зданий 1 класса должны иметь 1-ю степень долговечности и огнестойкости, 2 класса - 2-ю степень, 3 класса - 2-ю степень долговечности и 3-ю огнестойкости, 4 класса - 3-ю степень долговечности без ограничений по огнестойкости.

Эстетические требования

Эстетические требования к проектному решению заключаются в необходимости соответствия внешнего вида здания его назначению и формированию объемов и интерьеров здания по законам красоты.
Соответствие внешнего облика назначению здания во многом определяется правильностью функционального и технического решений проекта. Однако совершенство этих решений не гарантирует красоты здания. Функционально обусловленные объемные формы, членения и детали здания должны быть художественно взаимоувязаны в общей архитектурной композиции, которая будет восприниматься как эстетически целесообразная и единственно возможная для данного сооружения.
В зависимости от назначения здания, его роли в застройке и идеологической программы в архитектурном решении могут быть использованы различные выразительные средства. При проектировании жилого здания его композиция во многом определяется расположением здания в застройке, диктующим масштаб членения архитектурных форм, но сами эти формы по большей части функционально обоснованы (пластические элементы фасада являются одновременно и функциональными элементами здания - лоджиями, эркерами и др.). При решении монументального общественного здания или комплекса - мемориальные, выставочные и др.- архитектор вправе для достижения максимальной выразительности художественного образа прибегать к свободным вариациям объемной формы здания: от функционально обусловленной до символизированной. При проектировании таких зданий или комплексов оправдана ориентация не только на традиционный синтез архитектуры с изобразительными искусствами - живописью и скульптурой, но также с поэзией и музыкой (мемориальные сооружения на Поклонной горе в Москве, Малаховой кургане в Волгограде).

Экологические требования

Экологические требования в современной проектно-строительной практике охватывают сферы проектирования, строительства и реконструкции городской застройки. Острота требований связана с тем, что производственная, а отчасти и строительная деятельность могут способствовать загрязнению природной среды, превышающему допустимые пределы. Сегодня на территории стройки более чем в 100 городах сложилась такая неблагополучная экологическая ситуация. Экологические природо-охранные требования, которые непосредственно относятся к проектной деятельности, таковы:

требования сокращения территорий, отводимых под застройку. Это достигается повышением этажности, активным освоением подземного пространства (гаражи, склады, тоннели, торговые предприятия и т.п.);
широкое применение эксплуатируемых крыш, эффективное использование неудачных участков территорий (крутой рельеф, выемки и насыпи вдоль железнодорожных магистралей);
экономия природных ресурсов и энергии. Эти требования непосредственно влияют на выбор формы здания (предпочтение компактным сооружениям обтекаемой формы), выбор конструкций наружных стен и окон, выбор ориентации здания в застройке.

Экологические требования сказываются на решении благоустройства застраиваемой территории с увеличением озеленения их территории в том числе вертикального, с заменой, живыми изгородями железобетонных заборов и оград и заменой асфальтобетонных покрытий штучными (брусчаткой, каменными и бетонными плитами). Эти мероприятия способствуют сохранению водного баланса и чистоте воздушной среды территории.

Предварительное (визуальное) обследование грунтов основания и строительных конструкций

При обследовании технического состояния зданий и сооружений объектами рассмотрения являются грунты основания и следующие основные несущие конструкции: фундаменты, ростверки и фундаментные балки; стены, колонны, столбы; перекрытия и покрытия (в том числе балки, арки, фермы стропильные и подстропильные, плиты, прогоны), а также балконы, эркеры, лестницы, подкрановые балки и фермы, связные конструкции, элементы жесткости, стыки и узлы, сопряжения конструкций между собой.

При комплексном обследовании технического состояния зданий и сооружений объектами рассмотрения кроме выше описанных являются: системы холодного и горячего водоснабжения, отопления, канализации, вентиляции, мусороудаления, газоснабжения, лифтовое оборудование, электрические сети и средства связи.

Обследование технического состояния зданий и сооружений проводится в три этапа: подготовка к проведению обследования, предварительное (визуальное) обследование, детальное (инструментальное) обследование.
Подготовительные работы осуществляются с целью ознакомления с объектом обследования, его объемно-планировочным и конструктивным решением, материалами инженерно-геологических изысканий, а также сбора и анализа проектно-технической документации, составления программы работ с учетом согласованного с заказчиком технического задания.

Предварительное (визуальное) обследование проводится с целью предварительной оценки технического состояния строительных конструкций и, при необходимости, инженерного оборудования по внешним признакам. В результате определяется необходимость проведения детального (инструментального) обследования и уточнение программы работ. При этом осуществляется сплошное визуальное обследование конструкций здания и выявление дефектов и повреждений по внешним признакам с необходимыми их замерами и фиксацией.

Зафиксированная картина дефектов и повреждений для различных типов строительных конструкций может позволить выявить причины их происхождения и быть достаточной для оценки технического состояния конструкций. Если результатов визуального обследования недостаточно для решения поставленных задач, или если при визуальном обследовании обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций здания и сооружения (колонн, балок, арок, ферм, плит покрытий и перекрытий и прочих), то проводится детальное (инструментальное) обследование.

При обнаружении характерных трещин, перекосов частей здания или сооружения, разломов сети и прочих повреждений и деформаций, свидетельствующих о неудовлетворительном состоянии грунтового основания, необходимо в детальное (инструментальное) обследование включать инженерно-геологические исследования, по результатам которых может потребоваться усиление грунтов основания, или защитные мероприятия (например, от подтопления).

Детальное (инструментальное) обследование технического состояния здания или сооружений включает:

работы по обмеру необходимых геометрических параметров зданий или сооружений, конструкций, их элементов и узлов;
инструментальное определение параметров дефектов или повреждений;
определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов;
измерение параметров эксплуатационной среды, присущей технологическому процессу в здании и сооружении;
определение реальных эксплуатационных нагрузок и воздействий, воспринимаемых обследуемыми конструкциями с учетом влияния деформаций грунтов основания;
определение реальной расчетной схемы здания или сооружения и его отдельных конструкций;
определение расчетных усилий в несущих конструкциях, воспринимающих эксплуатационные нагрузки;
поверочный расчет несущей способности конструкций по результатам обследования;
анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях.

По результатам технических обследований составляется итоговый документ (заключение) с выводами по результатам исследования. При необходимости заключение может содержать рекомендации по восстановлению несущей способности конструкций.

В случае отсутствия исходной проектной документации на объект или наличия некачественной документации в рамках обследования технического состояния объекта осуществляют необходимые обмеры для частичного восстановления документации.

Заключение. Технический отчет по результатам обследования технического состояния

Заключительный этап

Третий этап представлен в основном работой с данными, которые были собраны во время предыдущих работ по объекту. В основном это систематизация и анализ данных, а также их обработка.

На основании полученной информации, эксперты делают свои расчёты, которые согласованы с заказчиком, и являют собой ответы на основные вопросы по безопасности использования сооружений.

Расчёты в основном направлены на изучение надёжности эксплуатации, на проверку пригодности к использованию, максимальном сроке возможной службы, и т.д. Производят эти исчисления с учётом всех дефектов, всех отклонений от указанных в документах величин, деформаций и поломок, которые уже имеют место, а также тех, которые прогнозируются при данном характере эксплуатации.

Также обязательно учитывают все мероприятия по предотвращению разрушений конструкций, реальные данные из лаборатории о свойствах материалов, актуальных нагрузок, которые сооружение испытывает при данном уровне использования и данной нагрузке, а также движение грунтов, их усадку и т.д.

Расчёты могут выполняться двумя методами:

· Ручной метод (более длительный и трудозатратный).

· Автоматизированный метод (при использовании сертифицированного ПО).

Что влияет на заключение?

На итоговый отчёт о техническом обследовании, на стоимость его получения и на сроки его исполнения, влияет несколько факторов:

· Место, где находится изучаемый объект.

· Объём работ по строительству данного сооружения.

· Площадь, которую занимает здание, являющееся объектом изучения.

· Состояние конструкций и перекрытий.

· Цель, с которой производится написание отчёта.

· Наличие документов по проекту, его паспорта, отчётов о более ранних исследованиях, подробные описания аварий.

· Точность выполнения строительных работ согласно плану.

· Наличие непосредственного доступа специалистов к зданию.

По всем этим параметрам, необходимо тщательное изучение, так как каждый из них в итоге может повлиять на объём, содержание и стоимость написания отчёта о проведённой экспертизе, что важно учитывать заказчику.

Выдача отчёта

По результатам всех работ, которые проводятся специалистами по отношению к зданию, выдаётся отчёт о проведённой работе, который оформляется в виде технического заключения.

Это заключение является официальным документом, и его нужно хранить для предоставления проверяющим органам, для предоставления другим экспертам, которые также будут заниматься подробным изучением сооружения, и просто для полноты комплекта документов по вашему объекту.

В заключении обычно излагаются те пункты, которые касаются непосредственно вопросов, поднимаемых изначально заказчиком, и по которым должны быть даны развёрнутые ответы.
Также, там могут содержаться и дополнительные пункты, которые были подняты во время проведения самих работ, и которые по мнению специалистов заслуживают внимания.
Среди основных моментов, которые там описываются, можно выделить следующие:
Выводы по проведённому первичному и вторичному изучению здания.

· Выводы по расчётам, которые показывают, можно ли в дальнейшем эксплуатировать объект.

· Выводы по возможностям дальнейшей перепланировки или существенной реконструкции, которая может поменять основные характеристики.

· Сжатое описание самого сооружения, конструктивных и технических решений, которые применялись в его возведении.

· Фотографии обнаруженных дефектов, которые были найдены специалистами.

· Результаты исследований в отношении отдельных конструкций и элементов здания.

· Подробные описания обнаруженных слабых и уязвимых мест.

· Рекомендации по устранению дефектов, неисправностей, а также любых отклонений.

· Меры, которые нужно предпринять для усиления конструкции, её элементов и отдельных параметров.

· Прогнозные характеристики конструкций и их возможности использования после того, как они будут перестроены или реконструированы.

· Результаты испытаний и исследований в лаборатории, и предписания.

· Графики и чертежи, касательно всего здания, отдельно взятых систем.

· Приложение с разрешительными документами и лицензиями на работы.

· Приложения, которые были предоставлены заказчиком работ, материалы проекта.

20. Определение класса арматуры стальной

Комплекс физических и химических свойств арматуры определяется классом. Обозначение арматурного класса содержит латинскую литеру «А», буквенный или числовой индекс. Значение маркировки определяет следующие характеристики:

· номинальный диаметр арматурного изделия, в мм;

· класс прочности;

· некоторые индивидуальные особенности (с – возможность свариваться, к – устойчивость против коррозийного растрескивания).

Современная металлическая арматура может маркироваться следующим образом:

· А-I, A-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI и т.д. – маркировка, которая постепенно выходит из обращения. Сегодня некоторые производители используют элементы данной маркировочной системы для обозначения типа арматурной поверхности: А-I – это гладкая арматура, A-III – с периодическим рифлением.

· Наиболее распространенные маркировки А300, А400, А500, А600 и т.д.Если речь идет об арматуре с повышенными показателями термостойкости, то она обозначается Ат300, Ат400, Ат500, Ат600 и т.д.

<liБуквенный индекс «С» обозначает, что арматурные элементы могут свариваться при помощи электросварки.Буквенный индекс «К» обозначает, что даже под напряжением арматура устойчива к коррозийному растрескиванию.

Широкий диапазон производимой арматуры удовлетворяет любые инженерно-строительные потребности. Изделия различного класса отличаются по диаметру. Так, например, A-I (он же – А240) диаметр варьируется в пределах 6 мм - 40 мм. Для арматуры класса А300 предусмотрен диаметр 10мм - 80 мм.

21. Прочность бетона. Классификация методов определения прочности.

Определение прочности бетона – это обязательное условие контроля качества железобетонных изделий при их производстве. От прочности бетона зависит безопасность и срок эксплуатации любой железобетонной конструкции. На прочность бетона влияет много факторов, начиная от качества используемых для изготовления материалов, заканчивая соблюдением технологических требований к процессу производства. Прочность бетона определяет его маркировку, под которой состав поступает в продажу. Например, марка М400 свидетельствует о том, что максимальная нагрузка, выдерживаемая материалом, составляет 400 кг/см2.

Методы определения прочности бетона

Проводить определение прочности бетона в России можно только с учетом нормативов, установленных стандартом ГОСТ 18105-2010. Классификация используемых методов подразумевает деление на три подгруппы.

Разрушающие. Испытание бетона в этом случае проводят с использованием контрольных образцов, подвергающихся твердению в одинаковых с конструкцией условиях, либо изымаемых непосредственно из бетонного монолита после достижения им необходимых показателей твердости. Эти методы определения прочности бетона считаются наиболее точными.
Неразрушающие косвенные. К этой категории относят ультразвуковые исследования (по ГОСТ 17624-2012), методы упругого отскока и ударного импульса (ГОСТ 22690-2015). Важно отметить, что эти методы названы так потому что прочность оценивают косвенно, через другой параметр, измеряя, например скорость ультразвука, а по ней вычисляя прочность на основании установленных экспериментально зависимостей. Эти методы определения прочности бетона без предварительно градуировки могут дать погрешность до 30…50%, их нельзя использовать для вычислений, требующих достоверности и точности получаемых значений без корректировок результатов на основе прямых методов.
Неразрушающие прямые. Испытание бетона в этом случае можно выполнять одним из двух методов. Первый из них предусматривает отрыв заделанного в бетон металлического анкера и измерение необходимой для этого нагрузки создаваемой при помощи специального оборудования. Второй (в данной подгруппе) метод определения прочности бетона основан на измерении усилия, прилагаемого для скалывания участка внешнего ребра бетонной конструкции.

Рис. 6.4. Схема приложения сосредоточенной нагрузки

Схема нагружения железобетонной балки представлена на рис.6.5. Металлические фермы 2 располагаются по обеим сторонам испытываемой балки 1. С помощью продольных траверс 5 нагрузка передается от домкрата на две точки балки. Домкрат 4 опирается в верхний узел фермы через траверсу 3. На опоры металлической фермы передается лишь собственный вес балки и фермы.

Рис. 6.6. Схема испытания на стационарном стенде

Наиболее универсальный прием связан с использованием штучных грузов. На рис. 6.7 представлены схемы создания нагрузки на балку 2 путем установки кирпичных или бетонных столбиков (схема а) и металлических грузов (схема б).

Рис. 6.7, а Схемы приложения распределенных нагрузок

Рис. 6.7, б Схемы приложения распределенных нагрузок

При испытании балок (рис. 6.8) имеющих малую ширину пояса 5, используется дополнительное устройство в виде вспомогательной балки 5, которая одновременно обеспечивает устойчивость положения испытуемого объекта. При использовании штучных грузов 4 можно создавать нагрузки, действующие по произвольному закону изменения по длине конструкции, расположенной на опорах. Однако такой способ загружения является достаточно громоздким.

25. Приборы для измерения усилия.

Динамометры. Они составляют многочисленную группу приборов, отличающихся разнообразием принципов устройства и условий применения. Образцовые переносные упругие динамометры системы Н. Г. Токаря выпускают с пределами измерения от 0,1 до 10в4 кН. Они могут быть разделены на 3 группы: на малые нагрузки (0,5...50 кН), на средние нагрузки (50...20 000 кН), большегрузные (больше 2*10в4 кН).
Динамометры группы А выполняют в виде скоб, работающих на изгиб; группы Б выполняют в виде замкнутых скоб, несущая способность которых повышается за счёт усложнения деформаций скоб введением напряжений чистого растяжения и чистого сжатия. Динамометры группы В в качестве несущего элемента имеют сплошной или полый стержень, работающий совместно с жёсткосвязанной упругой системой. Они состоят из термически обработанного упругого тела (рамки, замкнутой скобы, полого стержня, круглого или квадратного сечения), индикатора часового типа, зажимных или упорных приспособлений. Деформация упругого тела динамометра под действием растягивающего или сжимающего усилия передаётся непосредственно или через передаточный механизм на индикатор. По показаниям индикатора с помощью таблицы выпускного аттестата определяют величину усилия.
Изготавливают динамометры сжатия (ДОС) (рис. 2.7, а) с пределами 0,1...5*10в4 кН, растяжения (ДОР) (рис. 2.7, 6) с пределами измерения 0,1. ..2*10в4 кН, универсальные динамометры (ДОУ).
В последних напряжения в упругих скобах при растяжении и сжатии сохраняют один и тот же знак. На рисунке 2.7, б приведена схема образцового переносного динамометра растяжения ДОР-50.
Упругий элемент выполнен в виде скобы ромбической формы. Деформация упругого элемента через механизм передачи деформации фиксируется индикатором.
Динамометрические кольца. Их изготавливают из высокопрочной стали с прочностью на разрыв не ниже 780 МПа. Прогиб кольца средним радиусом r, толщиной t и шириной b вычисляют по формуле

δ = 1,79 Fi3/(Ebt),

где F - максимальная безопасная нагрузка. Чувствительность колец выражается в микронах на 1 Н нагрузки.

В практике получили распространение кольца с внешним диаметром 152...178 мм и шириной 25 мм.
Электромеханические динамометры. Состоят из стального элемента в виде трубы, кольца или стержня (рис. 2.8) с наклеенными тензорезисторами. Металл прибора не должен выходить из упругой стадии работы.
Гидравлический пресс-насос ГПНВ-5. Портативный гидравлический пресс-насос ГПНВ-5 состоит (рис. 2.9) из рабочего цилиндра 4, в котором проходит шток 3 рабочего стержня. К стержню крепится захват 2 для анкерного устройства 1. Пресс-насос упирается в бетонную поверхность выдвижными ножками 9. При вращении ручки 6 поршень насоса 7 перемещается вниз и выталкивает масло в рабочую часть цилиндра 4 к манометру 5. При движении рабочего поршня происходит вырыв анкерного устройства.
Моделирование - замена изучения интересующего нас явления в натуре изучением аналогичного явления на модели большего или меньшего масштаба в специальных лабораторных условиях. Вопросы моделирования рассмотрены А.Я. Александровым и М.X. Ахметзяновым, Н.И. Пригоровским, Ю.В. Зайцевым и др.
Натура (объект) и модель находятся в различных соответствиях: подобие, афинное, функциональное, операторное. Рассматривают подобия: геометрическое, силовое, контактное, между напряжениями, по формам и частотам колебаний, статическое и динамическое, устойчивости, разрушения, плоских и пространственных задач.
Большое значение придаётся безразмерным комплексам.

Физическое моделирование включает: разработку методики экспериментальных исследований, рабочих чертежей модели и приспособлений; изготовление и монтаж модели и приспособлений; установку силовой установки и контрольно-измерительных приборов; проведение экспериментов.
Далее следует определение неизвестных парам и проверка адекватности расчётных моделей.
Теория моделирования прочности оснований разработана В.А. Флориным. Вопросы моделирования предельного равновесия связанных грунтов рассмотрены Л.Р. Ставнициром. Теория моделирования оснований как нелинейно-деформируемой среды описана А.С. Строгановым и И.С. Ивановым.
Центробежное моделирование. Как известно, в лабораторных опытах на моделях получают характеристики (напряжения, перемещения, деформации, температуры), которые необходимо перенести на реальные объекты (натуру). При этом необходимо соблюдать масштабы моделирования. Часто принимают γm = γn, μm = μk, Еm = Еn. Фактически это не так.
Давиденков Н.Н. предложил основы центробежного моделирования. Покровский Г.Н. и Федоров И.С. развили его. В практике центробежное моделирование используют в разных странах. Так японские специалисты Н. Уатокичи, Т. Кимуга, Н. Фиджий, исследовали перемещения и несущую способность заглублённых фундаментов.
При вращении центрифуги радиусом 1...3 м возникают силы инерции, позволяющие изменять величину ускорения свободного падения в широких пределах.