Испытание железобетонной балки с разращением по нормальному сечению от действия изгибающего момента

Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра Городского строительства Лабораторная работа Испытание железобетонной балки с разращением по нормальному сечению от действия изгибающего момента Специальность: 270 105 Городское строительство и хозяйство Работу выполнил Максимов И. Ю Студент группы ГС-IV

Руководитель работы Панин А.Н.

Санкт-Петербург 2013 г.

1. Цели работы

1). проследить за характером работы балки при изгибе, обращая особое внимание на процесс образования и развития нормальных трещин;

2). исследовать характер деформирования сжатой и растянутой зон балки, а также всей конструкции под нагрузкой (построить зависимости прогибов напряжений в арматуре и бетоне от действующего момента);

3). экспериментально установить момент разрушения балки по одному из следующих признаков:

— разрушилась сжатая зона бетона;

— напряжения в арматуре достигли предела текучести (процесс сопровождается интенсивным ростом деформаций практически без увеличения нагрузки);

ширина раскрытия трещин превысила 3 мм;

прогиб балки в середине пролета превысил 1/50 пролета;

4) определить теоретически основные характеристики балки (несущую способность по нормальному сечению, прогиб и ширину раскрытия нормальных трещин) и сравнить их с экспериментальными значениями.

2. Образцы, приборы и оборудование В качестве основного экспериментального образца используется железобетонная балка, выполненная из тяжелого бетона, армированная ненапряженной арматурой по схеме, приведенной на рис. 1.

Рис. 1. Схема армирования балки Испытываемая конструкция представляет собой железобетонную балку длиной L, шириной В и высотой сечения h. Балка армирована одной плоской сеткой с рабочей арматурой АS в нижней растянутой зоне.

Перед началом работы необходимо визуально освидетельствовать опытный образец и установить имеющиеся в нем дефекты, после чего произвести обмер балки, установив фактические размеры сечения. Параметры, необходимые для дальнейшей работы, приведены в табл.1.

Параметры балки, необходимые для расчета, и их величины, полученные при фактических обмерах Таблица 1

* h0 и параметры арматуры уточняются после разрушения балки.

Защитный слой — 20 мм.

Расстояние от оси растянутой арматуры до крайних сжатых волокон:

h0= h — a = 121 — 26 = 95 мм.

Для контроля относительных и абсолютных деформаций на поверхность балки устанавливаются следующие приборы.

Тензометры Т1−2 Аистова Н. Н. на базе 100 мм по одному: на верхнем, наиболее сжатом, волокне бетона и на растянутой арматуре.

Точность прибора составляет ±0,001 мм, что для относительных деформаций при базе прибора 100 мм составит ±0,001:100=10−5 относительных единиц деформаций. Такова же цена деления тензометра.

Для определения прогиба балки устанавливаются три индикатора И1−3 часового типа. Два крайних из них фиксируют вертикальные смещения балки на опорах за счет обмятия бетона и смятия прокладок, я, средний показывает полные вертикальные деформации среднего сечения. Цена деления индикатора 0,01 мм; его точность составляет ±0,01 мм.

Ширина раскрытия трещин определяется с помощью оптического микроскопа с ценой деления 0,05 мм.

Балки испытываются на универсальной испытательной машине марки ГМС-50 на 5-тонной шкале. Нагрузка определяется по силоизмерителю пресса. Схема испытаний приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема установки приборов и испытания балки Испытываемый образец изготовлен из марки бетона В-30 и имеет рабочую арматуру класса А400.

Балка не имеет видимых трещин, мелкие поры по поверхности не будут влиять на ее характеристики.

балка изгиб разрушение арматура

3. Порядок проведения работы Оснащение образцов приборами и приспособлениями осуществляется после установки их на испытательные машины.

Загружение ведется ступенями, величина которых не должна превышать 0,05−0,1 от разрушающей нагрузки. На каждой ступени нагружения делается выдержка 3−5 мин. Под нормативной нагрузкой балки выдерживаются 10 мин. Во время выдержки снимаются отсчеты по приборам, производится осмотр конструкций, фиксируется появление и развитие трещин, измеряется ширина их раскрытия в уровне расположения арматуры. Измеряются три-четыре наиболее раскрывшиеся трещины в одних и тех же местах, помеченных на боковых поверхностях образцов.

Все отсчеты по приборам заносятся в специальный бланк-журнал испытаний (табл. 2).

Последние ступени загружения рекомендуется уменьшать на половину. Это позволяет точнее установить величину разрушающей нагрузки.

По окончании эксперимента зарисовываются характер трещин и картина разрушения.

Изгибающий момент определяется из выражения М=.

Картина разрушения.

На первой ступени нагружения были замечены перемещения на опорах и в центре, трещина появилась слева от центра балки в нижней, растянутой, зоне.

Потом наблюдалось увеличение трещины по высоте и некоторое увеличение ширины ее раскрытия. На третьей ступени загружения появилась вторая трещина справа от центра растянутой зоны. почти достигнут предел текучести. при l=const.

Прогиб увеличивается — это первый признак разрушения. Но арматура пока не порвалась.

Второй признак разрушения — сократилась сжатая зона бетона, напряжения возросли и появились трещины с выколом бетона в сжатой зоне.

Третий признак разрушения — трещины по величине (ширина раскрытия трещин) превысила 3 мм.

Четвертый признак — прогиб балки в середине пролёта превысил 1/50 пролёта: .

4. Обработка результатов экспериментов и порядок расчетов Теоретическое значение несущей способности балки по изгибающему моменту определяется из выражения

где Rb — расчетное сопротивление бетона сжатию;

b и h0 — принимаются по табл. 1;

;

RS — расчетное сопротивление арматуры;

АS — принимается по табл. 1.

Сравниваем теоретическую и фактическую величины разрушающего момента

.

Погрешность Теоретическое значение прогиба находим по следующему алгоритму

1); ,, м, где М — изгибающий момент, при котором определяется прогиб

2).

Где = 1,8 для тяжелого бетона.

3). см

4). ,

Где 1,1 при классе бетона выше В-7,5

.

5). см3

6).,

Где = 0,45

7).,

Где кг Сравниваем полученные результаты:

Теоретическое значение ширины раскрытия трещин определяем из выражения Где = 1 для изгибаемых элементов,

= 1 при кратковременных нагрузках,

= 1,3 для гладких стержней,

=0,16Н/мм2

Определим разницу полученных результатов:

Вывод В данном опыте мы получили некоторое расхождение между теоретическим и практическим значениями прогиба и ширины раскрытия трещин. Видно, что на практике ширина раскрытия трещин превышает теоретическую. Вероятно, это обусловлено низким качеством изготовления балки (например, класс бетона не соответствует указанному).