Отбор образцов для традиционных лабораторных испытаний

Взятие образцов материала производится для лабораторных испы­таний. Отбор любого образца связан с ослаблением исследуемого элемента. Однако для массивных бетонных блоков извлечение образцов практически нечувствительно, т.к. образовавшиеся пустоты могут быть надежно запол­нены бетоном. В металлических конструкциях вырезка даже небольших кусков металла из ответственных элементов весьма нежелательна и требует затем тщательной работы по восстановлению полной работоспособности ослабленных сечений.

С учетом трудностей, связанных с отбором образцов и заделкой повреждений, естественной является тенденция к всемерному ограничению числа отбираемых проб, а также стремление предоставлять для их отбора по возможности менее ответственные и даже второстепенные элементы и участки сооружения. Однако этим нарушается основная цель взятия образ­цов материала для исследования, поскольку наиболее существенным с точ­ки зрения оценки работоспособности сооружения является состояние мате­риала именно в ответственных элементах конструкций.

С другой стороны, образцы, взятые из второстепенных элементов, могут оказаться не характерными для сооружения в целом, так как нередко в процессе строительства для менее ответственных частей, в силу необхо­димости, используют и "случайные", имеющиеся под рукой, материалы, которые не могли бы быть применены для основных элементов.

Для получения сколько-нибудь исчерпывающего представления о работе всего сооружения в целом и для суждения об однотипности мате­риала недостаточно единичных образцов, а требуется большее количество проб, взятых из десятков, а для крупных сооружений - и из сотен точек. Между тем извлечение такого количества образцов является трудоемкой задачей, выполнение которой не всегда может быть обеспечено в требуе­мые, обычно сжатые, сроки.

В то же время результаты испытаний образцов могут в отдельных случаях дать и не вполне правильное представление о состоянии материала непосредственно в сооружении. Расхождения могут быть вызваны повреж­дением материала образца в процессе его извлечения, а также изменением характеристик материала образца от момента его взятия до момента испы­тания.

Несмотря на все эти недостатки, испытания образцов продолжают все же достаточно широко применяться, поскольку этот способ прост; проведение же самих испытаний в лабораторных условиях осуществляется в соответствии с указаниями действующих нормативных документов. Взятие образцов и отправка их для испытаний может производиться силами обычного техперсонала, без привлечения высококвалифицированных специалистов.

Отбор образцов в металлических конструкциях

Заготовки для образцов берутся обычно путем огневой резки. При разметке образцов для их последующей механической вырезки следует от­ступать не менее чем на 10 мм от грани заготовки для исключения обра­зующейся при огневой резке зоны термического влияния с измененной структурой материала.

Для уменьшения ослабления сечения образцы обычно берутся ми­нимальных размеров. Вырезки в элементах конструкции должны быть за­полнены сваркой соответствующих вставок с усилением их, в случае необ­ходимости, дополнительными накладками. Очень важно, чтобы остаточные напряжения сварки у вновь осуществляемых швов не ухудшали условий работы элементов и не создавали бы возможности появления в них хрупких трещин.

Отбор образцов бетона

размеры (длины ребер) кубиков для ис­пытания на сжатие даже при наименьшей крупности заполнителя должны быть не менее 70,7 мм; балочки для испытания на изгиб должны иметь се­чение от 100x100 мм при длине 400 мм и т.д.

Выборка образцов такого размера может быть выполнена без на­рушения работы элемента лишь в массивных бетонных и железобетонных конструкциях и блоках. В других случаях приходится прибегать к испыта­ниям нестандартных образцов с размерами, обусловленными сечениями исследуемых элементов.

Основным затруднением при извлечении бетонных образцов явля­ется возможность их повреждения. Наилучшим способом является выбури­вание бетонных цилиндров с помощью алмазных коронок.

Пустоты, образовавшиеся в элементах сооружений после выемки заготовок для образцов, должны быть сразу же заделаны. Желательно при­менять для этой цели бетон на безусадочном цементе - во избежание появ­ления трещин по поверхностям стыкования заполнения со старой кладкой.

Отбор образцов древесины

В деревянных конструкциях вырезка образцов для лабораторной проверки физико-механических характеристик, как правило, нецелесооб­разна. Следует учесть также, что несущая способность деревянных соору­жений зависит не только от общих характеристик материала, но и от нали­чия или отсутствия дефектов и повреждений древесины и, в особенности, от ее загнивания. Для обнаружения же и оценки этих факторов требуются не лабораторные испытания, а внимательный осмотр.

Если образцы для лабораторных испытаний все же будут взяты, то необходимо предохранить их от изменения влажности. Для этого сразу по­сле взятия вырезанные заготовки древесины должны быть залиты слоем парафина или помещены в герметически закрытые сосуды или пакеты, ис­ключающие возможность их высыхания. Места вырезки образцов должны быть надежно заделаны вставками на клею и накладками и, при необходи­мости, антисептированы.

48. Перерасчет обслед-ных к-ций и заключение по результатам обследования

Перерасчет обследованных конструкций оказывается необходимым в следующих случаях: • при недостаточности или полном отсутствии расчетных данных, с чем часто приходится встречаться при освидетельствованиях давно возведенных сооружений с несохранившейся документацией;

• при наличии несоответствий между расчетными предпосылками и установленными при освидетельствовании фактическими данными в отношении принятой расчетной схемы, нагрузок, размеров, свойств материалов и т. д.;

• при наличии дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность и деформативность сооружения.

По данным перерасчетов устанавливается возможность нормальной эксплуатации сооружения или даются рекомендации о необходимых ограничениях по величине нагрузки, скорости движения и т.д., а также выявляются элементы и соединения, требующие усиления.

Если в результате освидетельствования принимается решение о необходимости проведения испытаний, то перерасчет завершается подсчетом требуемой испытательной нагрузки и определением соответствующих усилий, напряжений, деформаций и перемещений в исследуемых конструкциях. Эти подсчеты должны проводиться наиболее точными методами для получения результатов, наиболее адекватно отражающих действительную работу проверяемого сооружения.

На основании произведенного освидетельствования и выполненных перерасчетов составляются общая оценка состояния обследованного объекта и заключение о возможности его эксплуатации. Назначаются меры, необходимые для поддержания объекта в должном состоянии, и требования, которые должны соблюдаться при его эксплуатации.

Выявленные дефекты перечисляются в ведомости дефектов. К этой ведомости прикладываются необходимые чертежи, зарисовки и фотографии, по возможности указываются причины повреждений и степень их развития.

Особо отмечаются дефекты, требующие немедленного устранения, и указываются рекомендуемые сроки проведения ремонтно-востановительных работ.

В случае необходимости даются указания, в дополнение к действующим правилам эксплуатации, по организации и проведению надзора за состоянием исследованного сооружения.

Если данные освидетельствования и перерасчета недостаточны для суждения о работоспособности рассматриваемого объекта и проведение его испытаний будет признано целесообразным, то об этом составляется мотивированное заключение.

Намечаются характер и объем необходимых испытаний и указываются подлежащие определению показатели работы сооружения.

49. Стат-ские испытания несущих к-кций зд. и соор-ний. Задачи испытаний

В зав-сти от объекта и цели испытаний устанавливаются:

1) несущая способность, хар-емая нагрузкой, при к-рой наступает потеря прочности или устойчивости объекта испытания;

2) жесткость, хар-емая знач-ями перемещений, предельными с точки зрения возм-сти норм. экспл-ции объекта;

3) трещиностойкость (в 1ую очередь для бетонных и ж/б к-кций); трещины должны или не появ-ся или раскрытие их не должно исчерпать или затруднять эксплуатацию; при опред-ии трещиностойкости устанавливают также знач-ия нагрузки, при к-рой образ-ся трещины, допустимые по усл. эксплуатации.

Задачи испытаний

Разновидности испытаний:

1. При приемочных исп-ниях (при передаче законченных сооружений в экспл-ю и промежуточных приемках в процессе стр-ства) проверяются состояние объекта и соотв-ие показателей его работоспос-сти проект. и нормативным требованиям.

2. Испытания уже эксплуатируемых соор-ий проводятся:

• для проверки возм-сти продолжения норм. службы объекта под экспл-ной нагрузкой;

• для проверки экспл-ной надежности объекта при появлении знач-ных повреждений, напр., после пожара;

• для выяснения возм-сти повышения экспл-ной нагрузки при реконст-ции объекта или изменении хар-ра его использования.

3. Испытания к-кций и деталей при их серийном изготовлении вып-ся путем выборочных испытаний отд. образцов (продукции) с доведением до разрушения. Задачей испытаний явл-ся установление факт-ской несущей сп-сти и других характеристик испытываемых образцов либо продукции с распространением полученных рез-тов на всю изготовленную партию.

4. Научно-исследовательские испытания и испытания опытных объектов проводятся:

• при прим-нии новых констр-ных решений и при апробации новых методов расчета;

• при испол-нии новых стр-ных мат-лов с хар-ками, треб-ми проверки под действием нагрузки;

• при особых режимах экспл-ции, напр. под действием волн и морской воды и т.д.

50. Выбор элементов для испытания

При приложении нагрузки к соор-ию в работу вовлекаются все его конст-е эл-ты или лишь отд-ные их совокупности, ближайшие к месту загружения. При испытаниях нескольких положений нагрузки бывает достаточно для обесп-ния интенсивной работы всех главн-их эл-тов. Задача выбора эл-тов для исп-ний сводится к решению вопроса, где именно целесооб-е размещать изм-ные приборы для оценки работосп-сти и состояния соор-ия в целом.

В большинстве объектов пром. и гражданского стр-ства, составленных из многочисленных однотипных эл-тов в опред-ом их сочетании. Напр, в многоэтажном ПЗ и каркасного типа нагрузка, приложенная на небольшом участке к-либо из перекрытий, передается на ф-нты через ближайшие ригели и колонны;

При иссл-ниях подобного рода соор-ний выбор эл-тов для исп-ния связан непосредственно с выбором места приложения нагрузки.

I) кол-во загружаемых эл-тов д. б. мин., во избежание чрезмерных затрат времени и средств, необх-мых для проведения стат. испытаний;

2) исп-ями д. б. охвачены все осн. виды несущих эл-тов иссл-ой к-кции; в 1ую очередь исп-ют эл-ты, работающие наиболее интенсивно, и эл-ты с обнаруженными в них дефектами и повреждениями;

3) отбирают эл-ты с возможно более четкой схемой стат. опирания и закрепления; при прочих равных условиях желательно выбирать эл-ты, свободные от доп-ных связей с примык-ми частями соор-ия,

При отборе образцов серийного изгот-ния для их контрольных исп-ний исходят из следующего. Для суждения о качестве изделий рассм-мой партии д. б. испытаны наилучшие и наихудшие образцы. Отбор их для стат-х исп-ий производится на основании осмотра, контроля неразрушающими методами и предварительной вибрационной проверки. Усредненная оценка дается по результатам испытания образцов в состоянии, наиболее хар-ном для большинства изделий данной партии.

51. Выбор схемы загружения

Нагрузочная схема уточняется одновременно с выбором эл-тов для исп-ния

Выбранная схема распределения нагрузок д. обеспечить появл-е в иссл-ых эл-тах необх-мых напряжений и деф-ций, достаточных для выявления опред-мых хар-тик, но при этом след. учит-ть имеющиеся реальные возм-сти (наличие опред-ных видов загрузочных приспособлений) и стоимость исп-ния. т.к уменьшение треб-ой нагрузки упрощает и удешевляет процесс проведения исп-ний и позволяет укладываться в более короткие сроки при нагружении и разгрузке.

В качестве отдельных примеров ниже приведены схемы испытания разрезной плиты (рис1), неразрезной балки (рис2) и полигональной фермы (рис3) с соотв-но равномерно распределенной и сосредоточенной нагрузками.

Рис1. Схема исп-ния монол. разрезной плиты: а - фактическая нагрузка, в натурных условиях; б - эквивалентная распределенная нагрузка (I вариант испытания); в - эквивалентная сосредоточенная нагрузка (II вариант испытания)

Рис2. Схема исп-ния многопрол. неразрезной балки: а-схема балки; б -линия влияния изг-го момента при нагружении балки в полевых условиях; в, г– эквив-е загружение 5 и 3 пролетов распред-ной нагрузкой; д,е –эквив-е загружение сосред-ной нагрузкой 3 и 1 пролета

Рис3. Схема исп-ия полигональной фермы: а, б, в – факт-е загружение в натурных усл-ях; г, д, е – эквив-ое загружение фермы сосред-ной нагрузкой по нижн. поясу

52. Нагрузка и ее разновидности при статических испытаниях

При стат. исп-ниях нагрузка д. прикладываться к объекту постепенно, без рывков и ударов, чтобы влиянием сил инерции м. б. бы пренебречь. Нагрузки и нагрузочные устройства д. удовлетворять след. осн. треб-ниям:

• давать возм-сть четкого определения усилий в испытуемом объекте;

• быть по возм-сти транспортабельными и не требовать знач-ной затраты времени для их приложения и снятия;

• при исп-ниях с длительной выдержкой нагрузка д. б. постоянна во времени.

На практике все нагрузки при стат-ких исп-ях можно условно разделить на распределенные и сосредоточенные.

Распределенную нагрузку любой интенсивности можно реализовать на практике на основе применения:

а) сыпучих материалов (песок, щебень, гравий, керамзит);

б) мелкоштучных грузов;

в) крупноштучных грузов;

г) системы загружения водой;

д) системы загружения воздухом.

Сосредот-ную нагрузку можно обесп-ть в полевых и в лаб-х усл-ях на основе исп-ния:

а) подвешивания грузов;

б) системы распределительных устройств;

в) системы натяжных устройств (талей, лебедок, полиспастов и талрепов);

г) гидравлических и винтовых домкратов.

При этом, в зав-сти от задач исп-ний (заводские испытания, приемочные, экспл-ные, аварийные) и вида к-кции, исп-ная нагрузка по величине м. б.:

• частью норм-ной нагрузки (при уточнении расчетной модели несущего эл-та);

• полной временной нагрузкой в одном из сочетаний (исп-ния к-кций I и II категорий трещиностойкости для проверки условий их наступления);

• суммой нормативной временной нагрузки и веса недостающих частей здания (испытания в период возведения здания);

• расчетной временной нагрузкой (приемочные испытания уникальных конструкций особого назначения);

• больше расчетной (приемочные испытания с нагрузкой, большей проектной);

• разрушающей (заводские испытания серийно выпускаемой конструкции).

Схема загружения к-кции д. обеспечить возникновение в иссл-ых эл-тах необх-ых напр-ний и деф-ций. Следует учитывать реальные возм-сти и планируемую стоимость исп-ний. Стоимость, трудоемкость и продолж-сть исп-ний м. б. сущ-но уменьшены при расположении нагрузки собственно на сооружении.

Режим испытания

При выборе режима испытания устанавливают:

1.требуемую интенсивность нагружения;

2.ступени приложения и снятия нагрузки;

3.продолжительность ее выдерживания на испытываемом объекте