Способы создания динамических испытательных нагрузок

В основе экспериментального решения данной задачи лежит решение обратной задачи строительной механики: по данным о деформациях и перемещениях из испытаний элемента пробной нагрузкой определить исход-ные данные расчётной схемы. Уточнив граничные условия, можно рассчитать напряженно-деформированное состояние в обследуемом элементе конструкции на эксплуатационную нагрузку.Рис. 10. Схема пробных испытаний для уточнения расчётной схемыНаРис. 10, а дана схема пробных испытаний для уточнения расчётной модели изгибаемого в одной плоскости элемента 2, выделенного из сложной пространственной схемы конструкции сооружения. В практике проектирования такой независимый расчёт отдельного элемента встречается довольно часто и в определенных случаях вполне корректен (ригель при жестких стойках, плиты перекрытия и т. д.).Неточность расчёта определяется идеализированными условиями закрепления — жесткая заделка или шарнирная опора. На практике же всегда имеет место либо не совсем жесткая заделка, допускающая некоторую податливость, либо шарнирная опора с элементом защемления, изгибная жесткостьE1 элемента непостоянна па его длине, в особенности для дефектных конструкций (типичный при обследованиях случай).Указанные причины приводят к большим расхождениям в значениях действительного и расчётного пролетного изгибающего момента, определяющего несущую способность и трещиностойкость элемента. Уточнение расчётной модели однопролетного изгибаемого элемента лучше всего проводить в ходе испытаний пробной сосредоточенной нагрузкой, приложенной в середине пролета.В этом случае при минимальной суммарной нагрузке будут создаваться максимальные усилия и перемещения. В испытаниях следует получать информацию о перемещениях или углах поворота, как минимум в трех точках. Полезными, но не обязательными, будут данные о деформациях в опорных и пролетном сечениях.Для коротких жестких балок рекомендуется определять осадку опор. Для получения необходимой информации рекомендуется установить прогибомер 3 в центре балки там, где прогибы максимальны, и два клинометра 1 у опор для непосредственной оценки степени податливости опор.Для определения трех неизвестных (МA, МB, EI) по экспериментальным данным о прогибе ƒ, углах поворота α,β(Рис. 10, б) при соответствующем значении усилия Р необходимо решить систему уравнений, каждое из которых является выражением, для прогиба или угла поворота соответствующей задачи строительной механики: (1)где αp, βp, ƒp — углы наклона и прогиб от заданной нагрузки в шарнирно опертой балке.Для рассматриваемой схемы нагруженияαp=Pl2/16EI; βp= αp; ƒp=Pl3/48EIЕсли во время испытаний дополнительно были определены деформации ε в опорных сечениях, то значения изгибающих опорных моментов, полученные из решения системы (1), могут быть уточнены:MA=2εAEI/HA; MB=2εBEI/HB; MC=2εCEI/HC;где εA,εb,εc— деформации в точках A, B, C; HA, HB, HC - высота сечения элемента; Мс — изгибающий момент в сечении, в середине пролета.Окончательные результаты расчётов с использованием данных эксперимента могут быть введены в исходную расчётную модель в форме коэффициентов опорных моментов, показывающих, во сколько раз соответствующие действительные опорные моменты меньше определяемых расчётом для задачи с абсолютно жесткими опорами.Необходимо отметить что податливость в заделке, а, следовательно, значения коэффициентов в общем случае зависят от уровня нагружения. При малых нагрузках опора может быть более податлива. Возможен и обратный вариант, когда жесткость в заделке ослабевает в результате пластических подвижек на опорах в зонах контакта с изгибаемым элементом. Случай образования пластических шарниров на опорах не рассматривается, так как уточнение расчётной схемы проводится для задачи в упругой постановке.Таким образом, для правильного назначения коэффициентов опорных моментов от расчётных или нормативных проектных нагрузок эксперимент с пробными нагрузками надо повторить несколько раз при различных значениях сосредоточенной силы и по получить таким образом функцию коэффицентов опорных моментов от абсолютной величины этих моментов.Очень часто несущие элементы обследуемых конструкций работают в условиях сложнонапряженного состояния. В этих случаях для уточнения расчётной модели пользуются данными об экспериментальных деформациях, полученных с помощью тензорозеток.Тензорозетка состоит из нескольких тензорезисторов, смонтированных компактно вблизи исследуемой точки конструкции. Измеренные деформации на выбранной базе тензорезисторов считаются равномерными.Рис. 11. ПрямоугольнаятензорозеткаНаРис. 11показана прямоугольная тензорозетка. Если в ходе испытаний пробной нагрузкой получены деформации εо, ε45, ε90 по трем направлениям, то экспериментальные главные напряжения σmax(min) и направление α нормалей главных площадок рассчитывают по формулам теории упругости:tg2α=(2ε45-ε0- ε90)/(ε0-ε90);εmaxmin=(ε0-ε90)/2±;.Список использованных источниковГоряева, Г.Н.Обследование, испытание и реконструкции зданий и сооружений. Методы, способы и средства обследования зданий и сооружений. Часть I [Текст] : метод, указания / Г. Н. Горяева. — Ухта : УГТУ, 2015. —34 с., ил.Якутин, Г.С. Испытание конструкций динамическими нагрузками. Методическое пособие по выполнению лабораторной работы - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2005 г. ил.Этин, П.Ю. Диагностика и испытания мостов : учеб.-метод. пособие / П.Ю. Этин , М-во образования Респ. Беларусь, Белорус, гос. ун-т трансп. — Гомель : Бел ГУТ, 2010. — 65 с.Ремнев В.В., Морозов А.С., Тонких Г.П. Обследование технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений:Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. — М.: Маршрут, 2005. —196 с.Рекомендации по обследованию стальных конструкций производственных зданий — М., 1988.Обследование и испытание сооружений: Учеб.для вузов/О. В. Лужин, А. Б. Злочевский, И. А. Горбунов, В. А. Волохов; Под ред. О. В. Лужина.— М.Стройиздат, 1987.—263 с.: ил.http://www.tsnil.ru/uslugi/obsledovanie-zdaniy-sooruzheniy.html— Обследование технического состояния зданий, сооружений и конструкций. 30.05.2016.