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 = ; R_b = R (0,77- 0,001R) = ;

R_bt = 5R/(45+R) =

Значения R в формуле для определения R_b, R_bt подставляется в МПа.

- 6 -

1.4.2. Арматура

A_s = (d_s = ); s_y = ;

A^¢_s = (d_s^¢ = ); s^¢_y = .

Значения s_y, s^¢_y определяются опытным путем или принимаются равными значениям R_sn (s^¢_y< R_sc) по табл. 19 [1].

1.4.3. Размеры

b = ; h = ; l₁ = ; l₂ = ;

l_o = l - 2l₂ = ; c = ; c^¢ = ;

a = a_s + d/2 = ; a^¢ = a^¢_s + d^¢/2 = ;

h_o = 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 Е_s, E^¢_s – значения модулей упругости растянутой и сжатой арматуры, принимаются в зависимости от класса арматуры по табл. 29 [1];

E_b – значение начального модуля упругости бетона, принимается по интерполяции в зависимости от величины R по табл. 18 [1];

W_red – 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 = F_exp < F_crc.

2.3.2. Прогиб балки после образования трещин

рнг ,

где

F₂ = F_exp > F_crc; М₂ = F₂ l₂ = .

y_b – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами. Для тяжелого бетона y_b = 0,9 (см. п.4.27. [1]);

n_b - коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона сжатой зоны. При непродолжительном действии нагрузки n_b = 0,45 (см. табл. 35 [1]);

- 9 -

y_s – 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;

j_ls – 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 j_ls =1; для арматуры периодического профиля j_ls = 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 2F_exp = или

М_exp= F_exp l₁ = .

3.2.2. Опытные прогибы

f_exp = - 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;

ε_s^exp – 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

ε_b^exp 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 мм

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.