Характеристика испытуемой балки и схема испытания
1.1. Общий вид балки
- 5 -
1.2. Каркас
1.3. Схема испытания
Т-1 – тензометр на растянутой арматуре с базой l3 = 20 мм;
И-1, И-2, И-3 – индикаторы;
Д-1 – тензодатчик на растянутой арматуре;
Д-2, Д-3, Д-4 – тензодатчики на бетоне сжатой зоны.
1.4. Данные для расчета
Прочностные характеристики бетона и арматуры определяются по результатам ранее испытанных образцов:
1.4.1. Бетон
R = ; Rb = R (0,77- 0,001R) = ;
Rbt = 5R/(45+R) =
Значения R в формуле для определения Rb, Rbt подставляется в МПа.
- 6 -
1.4.2. Арматура
As = (ds = ); sy = ;
A¢s = (ds¢ = ); s¢y = .
Значения sy, s¢y определяются опытным путем или принимаются равными значениям Rsn (s¢y< Rsc) по табл. 19 [1].
1.4.3. Размеры
b = ; h = ; l1 = ; l2 = ;
lo = l - 2l2 = ; c = ; c¢ = ;
a = as + d/2 = ; a¢ = a¢s + d¢/2 = ;
ho = h – a = .
2. Теоретические расчеты (выполняются в м, Н, кН, Па, Нм, кНм).
2.1.Определние теоретического разрушающего момента
2.1.1. Расчетная высота сжатой зоны
где - относительная граничная высота сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:
w – характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:
2.1.2. Теоретический разрушающий момент
Если расчетная высота сжатой зоны, определенная с учетом половины сжатой арматуры (0,5А¢s):
- 7 -
< 2a¢,
то расчетную высоту сжатой зоны и теоретический разрушающий момент определяют без учета арматуры (принимая A¢s = 0).
2.1.3. Теоретическая разрушающая нагрузка при двух сосредоточенных грузах, симметрично расположенных в пролете, равна
;
2.1.4. Соответствующее усилие в домкрате 2 .
2.2. Теоретический момент трещинообразования
2.2.1. Изгибающий момент, воспринимаемый сечением перед образованием трещин (без учета влияния усадки бетона)
,
где
g =1,75 – для прямоугольного сечения согласно п. 4.3 [2].
;
,
где Еs, E¢s – значения модулей упругости растянутой и сжатой арматуры, принимаются в зависимости от класса арматуры по табл. 29 [1];
Eb – значение начального модуля упругости бетона, принимается по интерполяции в зависимости от величины R по табл. 18 [1];
Wred – определяется в предположении, что центр тяжести приведенного сечения совпадает с геометрической осью (для данных опытных образцов ошибка составляет 1-2 %).
2.2.2. Сосредоточенная теоретическая нагрузка в момент образования трещин
.
- 8 -
2.2.3. Соответствующее усилие в домкрате .
По расчету при усилиях в домкрате < балка должна работать без трещин в бетоне растянутой зоне, а при усилиях в домкрате >
- с трещинами.
Поэтому во время проведения испытания для примерного сопоставления теоретических и опытных моментов усилий трещинообразования необходимо фиксировать нагрузку, при которой появятся видимые трещины. В железобетонных элементах момент трещинообразования обычно наступает раньше появления видимых трещин и может быть определен только специальными методами.
2.3. Теоретический прогиб балки
2.3.1. Прогиб балки до образования трещин
Для сопоставления теоретических и опытных прогибов в стадии работы балки до трещинообразования теоретический прогиб надо определить при значениях нагрузки, меньших усилия трещинообразования.
,
где , F1 = Fexp < Fcrc.
2.3.2. Прогиб балки после образования трещин
рнг ,
где
F2 = Fexp > Fcrc; М2 = F2 l2 = .
yb – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами. Для тяжелого бетона yb = 0,9 (см. п.4.27. [1]);
nb - коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона сжатой зоны. При непродолжительном действии нагрузки nb = 0,45 (см. табл. 35 [1]);
- 9 -
ys – коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами (см. п. 4.29 [1]).
;
;
;
.
Плечо внутренней пары сил:
.
Для элементов прямоугольного сечения величины l и z вычисляются при подстановке в расчетные формулы вместо величин h¢f значения 2а¢ или h¢f = 0 соответственно при наличии или отсутствии сжатой арматуры.
;
< 1;
jls – коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 36 [1]. При непродолжительном действии нагрузки и при классе бетона > В7,5 для стержней гладкой арматуры jls =1; для арматуры периодического профиля jls = 1,1.
где М = М2 (см. выше).
2.4. Теоретические напряжения в растянутой арматуре
при 2F2 = или М2 = ;
z – см. выше.
- 10 -
Испытание балки
Этапы загружения балки должны составлять не более 0,1 от теоретического разрушающего усилия в домкрате.
3.1. Журнал испытания (см. таблицу).
3.2. Обработка результатов испытания.
3.2.1. Опытная разрушающая нагрузка.
Балка разрушилась по нормальному сечению при 2Fexp = или
Мexp= Fexp l1 = .
3.2.2. Опытные прогибы
fexp = - измерены по показаниям индикаторов
(см. журнал испытания).
3.2.3. Опытные напряжения в растянутой арматуре.
;
где Dn – разность отсчетов тензометра между отсчетом при рассматриваемой нагрузке 2F2 и начальным (при 2F = 0) отсчетом;
l3 – база тензометра, равная 20 мм;
0,001 – цена одного деления тензометра в мм;
εsexp – может также определяться умножением на 10-5 разности отсчетов тензодатчика Д-1 на арматуре при рассматриваемой нагрузке 2F2 и начальным (при 2F = 0) отсчетом.
3.2.4. Опытные деформации сжатого бетона
εbexp определяется как усредненное значение разности отсчетов по тензодатчикам Д-2, Д-3, Д-4 на бетоне при рассматриваемой нагрузке 2F2 и начальными (при 2F =0) отсчетами, умноженное на 10-5.
3.2.5. Графики "напряжения в арматуре – момент – прогиб" и "деформации в бетоне – момент" строятся по экспериментальным значениям.
Журнал испытания
№ этапа | На груз ка 2F, кН | Мо мент М, кНм | Тензометр на арматуре | Тензодатчики | Индикаторы, отсчеты в мм | Прогиб ![]() | |||||||||||||||
Т-1 | на ар-ре Д-1 | на бетоне | средн знач. разн. отсч. | И-1 | И-2 | И-3 | |||||||||||||||
Д-2 | Д-3 | Д-4 | |||||||||||||||||||
отс чет | разн отсч | ss МПа | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | отс чет | разн отсч | |||||
- 12 -
Заключение
1. больше (меньше)
на %;
2. больше (меньше)
на %;
3. больше (меньше)
на %;
4. больше (меньше)
на %;
5. .
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИСПЫТАНИЕ НА ИЗГИБ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ С РАЗРУШЕНИЕМ ПО НАКЛОННОМУ СЕЧЕНИЮ
/ Испытание проведено "___" ____________ 20 г. /
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1) определение теоретического и опытного значений несущей способности (прочности) балки по наклонному сечению;
2) сопоставление этих значений;
3) наблюдение характера разрушения изгибаемого железобетонного элемента по наклонному сечению.