ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 46
Скачиваний: 0
Р. И. АРОНОВ
Испытание сооружений
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов инженерно-строительных специальностей вузов
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1974
|
6СЗ |
|
|
|
|
|
А79 |
|
|
|
|
|
УДК 620.1 : 624.01 (075) |
|
|
|
|
|
Аронов Р. И. |
|
|
|
|
А79 |
Испытание сооружений. Учебное пособие для вузов. М., «Высш. |
||||
|
школа», 1974. |
|
|
|
|
|
187 с. с ил. |
|
|
|
|
|
В пособии излагаются основные положения, связанные как с |
||||
|
самим процессом испытания, так и с предшествующим ему осви |
||||
|
детельствованием проверяемых объектов. |
|
|||
|
Рассматриваются |
натурные испытания (статические и динами |
|||
|
ческие) |
и освещаются |
некоторые вопросы, связанные с испытанием |
||
|
на моделях. Даются, указания по оценке результатов испытаний и |
||||
|
определению фактического |
состояния « несущей способности обсле |
|||
|
дуемых сооружений. |
|
|
|
|
|
Особое внимание уделяется неразрушающим методам контроля |
||||
|
качества. |
|
|
|
|
|
^0325—497 |
|
|
6СЗ |
|
|
^001(01)—74 -БЗ-25-17—73 |
||||
|
|
||||
Гос. пуй.пччная |
Л |
? |
|
||
научно-тс.хч-гч'.г.кая |
|
|
|
||
бкбг.'Доте' " |
'- - V |
|
|
|
ЧИТАК’- .,ОГС ЗАЛ*_1
Рецензенты:
кафедра металлических конструкции и испытании сооружении Ленинградского инженерно-строительного института (зав. кафедрой канд. техн. наук проф. В. И. Крыжановский);
канд. техн. наук М. К. Сафарян.
© Издательство «Высшая школа» 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс «Испытание сооружений» является за вершающим в серии дисциплин, посвященных конструкциям из металла, железобетона, де рева и других видов строительных материалов.
В данном пособии излагаются основные по ложения, связанные как с самим процессом испытания, так и с предшествующим ему осви детельствованием проверяемых объектов.
Знакомство с рассматриваемыми вопроса ми необходимо инженерам-строителям различ ного профиля.
Проектировщикам, помимо представления о действительных условиях работы сооруже ний, освещаемых в курсе, необходимы сведе ния о применяемых в настоящее время методах испытаний и контроля качества, поскольку со ответствующие требования должны находить отражение в проектной документации. Все ши ре используемые сейчас в процессе проектиро вания предварительные испытания на моделях требуют также знакомства и с техникой самого эксперимента.
Производственникам-строителям и инжене рам по эксплуатации необходимы сведения о современных методах оценки качества и испы таний как возводимых, так и эксплуатируемых ими сооружений.
В настоящем пособии указанные проблемы освещаются в объеме, предусмотренном про граммой курса «Испытание конструкций и со оружений» для специальности 1202 (промыш ленное и гражданское строительство), утверж денной Министерством ВиССО СССР 10 ок тября 1967 г. Содержание его соответствует, в основном, характеру изложения данной дис циплины на 'Специализированной кафедре «Ис пытание сооружений» Московского инженерно-
строительного института (МИСИ) им. В. В. Куйбышева, руководимой докт. техн. наук проф. Ю. А. Нилендером.
Необходимые для более детального изуче ния рассматриваемых вопросов литературные источники и сведения об основной норматив ной документации приведены в списке литера-' туры, помещенном в конце книги. Непосредст венным продолжением данного руководства яв ляется учебное пособие Г. Я. Почтовика, А. Б. Злочевского и А. И. Яковлева «Методы и средства испытания строительных конструк ций», подготовленное сотрудниками указанной кафедры под редакцией проф. Ю. А. Нилеидера.
Автор выражает искреннюю благодарность всему коллективу этой кафедры, а также всем специалистам по испытанию сооружений, с ко торыми автор связан многолетней работой в этой области и исследования которых и ценные замечания отражены в данном руководстве.
Автор
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
Вводная часть
ГЛАВА I
ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ *
§1. Требования к сооружениям и оценка их работы
Клюбому сооружению предъявляются следующие требования:
1)все сооружения, а также отдельные его элементы должны быть прочны и устойчивы, т. е. должна быть обеспечена несущая способность сооружения;
2)перемещения элементов не должны выходить за пределы,
обусловленные возможностью и удобством эксплуатации; 3) не должны возникать трещины и повреждения, нарушающие
возможность нормальной эксплуатации или снижающие долговеч ность сооружения.
В то же время не должны допускаться и излишние запасы как в отношении марок применяемых .материалов, так и в отношении се чений отдельных элементов и в конструктивной схеме сооружения в целом.
При оценке состояния и работы сооружения необходимо иметь в виду:
условность расчетных схем и возможные отклонения их от дей ствительных;
условность ряда расчетных характеристик материалов; . возможность отклонений от расчетных значений нагрузок; влияние внешней среды, не учитываемое в обычных расчетах. От правильного учета этих факторов часто зависит общая оцен
ка, даваемая состоянию и работе исследуемого объекта.
§ 2. Условность расчетной схемы
При назначении расчетной схемы любого сооружения проекти ровщику приходится учитывать два противоположных требования: с одной стороны, расчетная схема должна возможно ближе соот ветствовать реальным условиям работы сооружения и наиболее
* Под термином «сооружение» в данном курсе, так же как и в «статике сооружений», понимается любой строительный объект, безотносительно к его кон фигурации, конструкции и назначению. «Сооружение» в данном случае противо поставляется «механизму».
5
полно учитывать все действующие факторы; с другой стороны, же лательно, чтобы расчетная схема была по возможности проста.
Стремясь удовлетворить последнему требованию, часто отбра сывают отдельные второстепенные факторы, не имеющие решаю щего значения, и заменяют, как показано на нижеприведенных примерах, действительные условия работы сооружения некоторой упрощенной расчетной схемой.
Применение электронных вычислительных машин (ЭВМ) дает возможность более строго выбирать расчетные схемы. Однако ус ложнение расчетной схемы должно быть оправдано эксперименталь ными данными, иначе не всегда достигается ожидаемое уточнение расчета. Соответствующий случай освещен в примере 2.
Пример 1. Расчет металлической фермы (рис. 1). Стержневые фермы рас считываются обычно в предположении шарнирного соединениясходящихся эле ментов. Между тем концы стержней крепятся к фасонкам, что ведет к появлению дополнительных напряжений. Эти напряжения, вообще говоря, могут быть учте ны расчетным путем, но такие расчеты трудоемки и их делают лишь в редких случаях, тем более, что дополнительные напряжения от заделки стержней снима ются при развитии пластических деформаций в соединениях и на несущую спо собность сооружения в целом практически не влияют.
Рис. 1. Влияние жесткости узлов на деформации элементов фер мы:'
а —геометрическая схема и нагрузка; б — очертание деформированных элементов трех левых панелей при идеально шарнирных соединениях и с
учетом защемления |
стервеней |
в узлах;--------------- |
положение стержней |
до загружения;------------- |
положение стержней |
после загружения при |
|
шарнирности соединений; |
—очертание деформированных стерж |
||
|
ней при наличии защемления |
При оценке действительных условий работы фермы и в особенности при ее испытании под нагрузкой этот фактор играет уже существенную роль: пока фер ма работает упруго, жесткость соединений уменьшает прогибы и частично осевые усилия в стержнях. После перехода в пластическую стадию отмечается обратное
явление.
6
Влияние рассматриваемого фактора необходимо учитывать также при изме
рениях и оценке остаточных прогибов фермы.
Пример 2. Учет заделки колонны. При расчетах конструкций колонн их ниж нее сечение рассматривается обычно или как жестко заделанное, или как шар нирно закрепленное.
Жесткая заделка считается обеспеченной, если арматурые стержни железо бетонной колонны стыкованы с выпусками арматуры фундамента.
Но монолитное соединение колонны с фундаментом не исключает возмож ности их совместного поворота. Действительно, при внецентренном приложении
нагрузки (рис. |
2) неравномерное распределение давления |
на грунт |
приводит к |
неравномерным |
осадкам последнего, а следовательно, и к |
наклону |
фундамента |
и жестко соединенного с ним опорного сечения колонны. |
|
|
Рис. 2. Влияние неравномерных |
осадок |
грунта |
|||||
|
на работу колонны: |
|
|
|
|
||
а —расчетная |
схема |
колонны |
с жесткой |
заделкой; |
6 — |
||
фактическая |
работа |
колонны; |
/ — эпюра |
давления |
на |
||
грунт; 2 — положение подошвы фундамента после |
при |
||||||
ложения нагрузки; |
а — угол поворота |
нижнего |
сечения, |
||||
обусловленный неравномерностью осадки |
|
|
Для оценки этого явления необходимо знать характеристики грунта, которые в каждом отдельном случае должны быть определены экспериментально. Суще ственно далее, что действие рассматриваемого фактора может меняться в про цессе эксплуатации; так, например, изменение влажности грунта под фундамен том или длительная передача вибраций влияет на деформативные характеристи ки грунта, а следовательно, и на работу всей конструкции в целом. Все это не может быть достаточно четко установлено расчетным путем и для выявления действительных условий работы сооружения приходится прибегать к натурным испытаниям.
Ограничиваясь вышеприведенными примерами, отметим, что условные допущения могут быть найдены почти в любой расчетной схеме. Поэтому, как при проектировании, так и при проверке рабо
7
ты сооружения в натуре, крайне важно правильно оценить: идут ли сделанные допущения в запас прочности или уменьшают его и в ка кой степени их влияние должно сказываться на определенных рас четом усилиях, напряжениях и деформациях по сравнению с факти чески возникающими в процессе эксплуатации.
§ 3. Условность расчетных характеристик
3-1. Отклонения фактических значений от нормативных
В расчетах при установлении усилий и напряжений исходят, как известно, из нормативных характеристик нагрузок и материалов с введением (по СНиПу) соответствующих поправок на статисти чески возможные их отклонения.
Между тем, при проверке состояния и работы сооружений и оценке их несущей способности приходится иметь дело с действи тельными характеристиками материалов и нагрузок, которые могут иногда существенно отклоняться от нормативных. Указания по установлению фактического их значения приводятся ниже.
3-2. Отклонения от основных рабочих гипотез
вотношении материалов
Вкурсах «Сопротивление материалов», «Теория упругости и пластичности» и других расчетных дисциплинах, материал в подав ляющем большинстве случаев считается сплошным, однородным и изотропным. При оценке действительных условий работы конструк ций приходится считаться с отклонениями от этих гипотез.
Нарушения сплошности материала. Кроме видимых трещин и
повреждений, выходящих на поверхность материала и доступных непосредственному осмотру, не менее часто приходится иметь дело с внутренними («скрытыми») дефектами — трещинами, пустотами, посторонними включениями, требующими специальных приемов для их обнаружения и исследования (см. ниже раздел второй).
Кроме обычных макротрещин, приходится учитывать появление и развитие микротрещин, раскрытие которых составляет иногда до ли микрона, но тем не менее они могут оказать существенное влия ние на работу материала.
Так, в металле микротрещины могут появляться еще в упругой стадии работы материала в целом в результате сдвигов и пласти ческих деформаций отдельных зерен (кристаллитов). При небла гоприятных условиях микротрещины, например на границах между зернами, постепенно увеличиваясь, могут оказаться первопричиной уже более серьезных нарушений сплошности материала.
В бетоне микротрещины появляются еще в пределах расчетных нагрузок и должны быть учтены для правильной оценки поведения конструкции в целом.
Неоднородность материала в большей или меньшей степени присуща всем строительным материалам. Даже сталь, являющаяся
8