- •Методичні вказівки
- •Характеристика дослідної балки, матеріалів і випробувальної установки
- •Порядок виконання роботи
- •4 Теоретичний розрахунок балки
- •Визначення руйнівного навантаження
- •При цьому має виконуватись рівність
- •Визначення прогинів балки
- •Приклад опрацювання даних за результатами випробування
- •Запитання для самоперевірки
- •Випробування балки
- •Опрацювання результатів випробувань
- •Висновки за виконаною роботою
- •1 Мета й задачі випробувань
- •Характеристика дослідної балки
- •Порядок виконання роботи
- •Теоретичний розрахунок балки
- •Методика й опрацювання результатів випробувань
- •Порівняння теоретичних і дослідних даних
- •Запитання для самоперевірки
- •Випробування балки
- •Опрацювання результатів випробування
- •Висновки по виконаній роботі
- •Список літератури
Порядок виконання роботи
1 Визначають міцнісні та деформативні характеристики бетону й арматури. Одержані дані про матеріали заносять до журналу лабораторних випробувань.
Проводять обмірювання дослідної балки й результати записують у журнал випробувань.
Рисунок 6
3 Складають методику випробувань. Призначають ступені прикладання навантаження (звичайно 10 кН), час витримки елемента на кожному ступені навантаження, а також на яких етапах навантаження слід чекати досягнення розрахункових величин руйнування балки.
4 Встановлюють механічні вимірювальні прилади, записують їхні характеристики в таблицю журналу випробувань.
5 Проводять випробування дослідної балки до руйнування. У ході випробувань відліки по приладах заносять до таблиці показів приладів журналу випробувань.
6 Опрацьовують результати випробувань. За значеннями відліків приладів обчислюють напруження в арматурі, відносні деформації в бетоні та відносний прогин балки.
7 Після закінчення випробувань у лабораторному журналі приводять опис характеру руйнування балки і замальовують схему утворення похилих тріщин.
8 Виконують розрахунок дослідної балки згідно з фактичними міцнісними характеристиками бетону й арматури з урахуванням дійсних геометричних розмірів перерізу балки і площі арматури. При цьому визначають поперечну силу під час появи першої похилої тріщини і руйнуючої балку за похилим перерізом . Методику розрахунку наведено далі. Розрахунок виконують у журналі випробувань.
9 Порівнюючи результати випробувань балки з даними теоретичного розрахунку, обчислюють їхні розходження у відсотках.
10. На основі даних результатів випробувань роблять висновки, в яких описують причини руйнування балки, а також причини відхилення теоретично вирахуваних зусиль від зусиль, одержаних в результаті випробувань.
Теоретичний розрахунок балки
Дослідну балку розраховують на міцність за похилими перерізами за першою групою розрахункових граничних станів і на згин - за другою групою граничних станів.
У разі згину елемента поблизу опор виникають головні розтягуючі напруження. Руйнування елемента, що згинається за похилим перерізом, відбувається внаслідок одночасної дії згинаючого моменту і поперечної сили на приопорній ділянці балки. Як наслідок, розвиваються внутрішні зусилля в арматурі, що перетинається похилою тріщиною, і в бетоні стисненої зони. І, зрештою, елемент, що згинається на приопорних ділянках, розділяється по частинах, з’єднаних бетоном стисненої зони і зв’язаних поздовжньою арматурою розтягненої зони, а також поперечними стержнями.
У загальному випадку загальна поперечна сила , що викликає руйнування балки за похилим перерізом, сприймається бетоном стисненої зони , поперечною арматурою і відігнутими стержнями (рисунок 7):
. (1)
Рисунок 7
У конструкціях, армованих зварними каркасами, відігнуті стержні, як правило, відсутні, тому поперечна сила сприймається бетоном стисненої зони і поперечними стержнями. Тоді залежність (1) набирає вигляду
(2)
Перша похила тріщина в залізобетонній балці утворюється при досягненні головним розтягуючим напруженням границі міцності бетону на розтягування
(3)
Але, якщо при розрахунку балок без попередньо напруженої арматури по стадії ІІ головні розтягуючі напруження на нейтральній осі дорівнюють за значенням сколюючим напруженням, то розрахунок зводиться до визначення сколюючих напружень
(4)
Насправді розподіл дотичних напружень має складніший характер, зв’язаний з порушенням зчеплення арматури з бетоном, непружними деформаціями стисненого бетону, роботою розтягнутого бетону та ін.
Для загального випадку завантаження, відстань від опори балки до сили замінюється довжиною горизонтальної проекції похилої тріщини. У разі дії двох зосереджених вантажів найбільш небезпечним похилим перерізом буде переріз з довжиною тріщини, що дорівнює , тоді зусилля, за якого має з'явитись похила тріщина, можна визначити за формулою
. (5)
Значення поперечної сили, що сприймається бетоном стисненої зони балки під похилою тріщиною, визначають за формулою
, (6)
де = 2 - дослідний коефіцієнт, узятий для важкого бетону;
- нормативний опір бетону розтягуванню,
, (7)
- кубикова міцність бетону;
; (8)
- проекція розрахункового похилого перерізу, - зусилля в поперечних стержнях, що припадає на одиницю довжини балки,
, (9)
- нормативний опір поперечної арматури при розрахунку на поперечну силу; - площа перерізу одного поперечного стержня; - число поперечних стержнів в перерізі елемента; - крок поперечних стержнів.
Тоді поперечна сила, що сприймається хомутами й бетоном в розрахунковому похилому перерізі,
. (10)