Материал: Исследование свойств нормальных и наклонных сечений железобетонных балок. Поликутин А.Э., Зябухин П.А

МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Борисова Ю.М.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НОРМАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СЕЧЕНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей

08.05.01«Строительство уникальных зданий и сооружений» и 08.03.01«Строительство»

всех форм обучения

Воронеж 2022

УДК 624.012.45.001.24(07) ББК 38.53я7

Составители:

А. Э. Поликутин, П. А .Зябухин

Исследование свойств нормальных и наклонных сечений железобе-

тонных балок: методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 08.03.01 «Строительство» всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: А.Э. Поликутин, П.А. Зябухин. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2022. – 20 с.

Вметодических указаниях содержится методика проведения, выполнения

иоформления результатов лабораторных работ по исследованию прочности нормальных и наклонных сечений изгибаемых элементов.

Предназначены для студентов специальностей 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 08.03.01 «Строительство» всех форм обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле МУ ИСНиНСЖБ.pdf.

Ил. 5. Табл. 7. Библиогр.: 6 назв.

УДК 624.012.45.001.24(07) ББК 38.53я7

Рецензент – Ю.В. Иванов, канд. техн. наук, доц. кафедры металлических и деревянных конструкций ВГТУ

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Испытание строительных конструкций и сооружений имеют большое значение для развития строительной науки и техники. Результаты испытаний дают возможность проверить надежность принятых методов расчета и конструирования, а также правильность технологии изготовления элементов конструкций и сооружений. Испытания имеют особое значение для железобетонных конструкций, теория сопротивления которых строится на опытных данных и исходит из действительного напряженно-деформированного состояния конструкций под нагрузкой.

Настоящие методические указания призваны ознакомить студентов с основами испытаний железобетонных конструкций, оценкой прочности и жесткости, методами расчетов железобетонных изгибаемых элементов.

Методическими указаниями предусмотрено выполнение лабораторных испытаний железобетонных конструкций с целью определения несущей способности и изучения напряженно-деформированного состояния. Предлагается выполнить три лабораторные работы. В первой работе исследуется прочность нормального сечения железобетонной балки с разрушением по растянутой зоне, во второй - прочность нормального сечения с разрушением по сжатой зоне, в третьей – прочность наклонных сечений железобетонной балки.

Во всех работах балки испытывают до разрушения. При испытаниях измеряют деформации бетона и арматуры, прогибы, ширину раскрытия трещин, фиксируют картину трещинообразования и вид разрушения железобетонных элементов, заполняют таблицы, строят графики, оценивают прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций, оформляют отчеты, отвечают на контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ С РАЗРУШЕНИЕМ ПО РАСТЯНУТОЙ ЗОНЕ

1.1.Цель работы – исследовать прочность нормального сечения балки с разрушением по растянутой зоне, которое наступает с достижением арматурой предела текучести.

1.2.Задание:

-выполнить расчет несущей способности балки;

-определить фактическую несущую способность балки методом статического нагружения;

-выполнить измерения деформаций бетона и арматуры, прогибов балки;

-исследовать характер образования трещин и разрушения балки;

-выполнить оценку прочности балки;

-оформить отчет;

3

- ответить на контрольные вопросы. 1.3. Краткие теоретические сведения

Железобетон состоит из двух различных по физико-механическим свойствам материалов: стальной арматуры – упругого материала и бетона – упругопластического материала, не подчиняющегося закону Гука. Несущая способность железобетонных конструкций, вычисленная по формулам сопротивления упругих материалов, часто существенно отличается от прочности, установленной при испытаниях. Образование трещин в растянутой зоне еще больше затрудняет возможность применения методов расчета сопротивления упругих материалов к расчету железобетонных конструкций. В связи с этим, современная прикладная теория расчета железобетона строится на основе опытных данных, законах механики твердого тела и исходит из действительного напряженного состояния под нагрузкой. Опыты показывают, что характер разрушения зависит главным образом от количества и вида арматуры. В нормально армированных балках, когда количество арматуры не превышает определенного предела, разрушение начинается в растянутой арматуре и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. В арматуре из мягких сталей напряжения достигают предела текучести, что приводит к интенсивному увеличению ширины трещин, а элемент получает значительный прогиб, высота сжатой зоны сокращается, и напряжения быстро достигают предела прочности при сжатии. Разрушение носит пластический характер.

1.4. Выполнение работы 1.4.1. Расчет несущей способности балки выполняется с учетом

расчетных и фактических сопротивлений материалов, геометрических размеров и армирования элемента, принятой схемы нагружения. Геометрические размеры и армирование устанавливают на предназначенном для испытания образце с помощью стальной рулетки с точностью до 1 мм и указывают на рис. 1.1, где приводят так же диаметр арматуры и рабочую высоту сечения балки. Численные значения геометрических характеристик сечения, необходимые для расчета несущей способности балки, указывают в табл.1.1.

Характеристики прочности материалов определяют путем стандартных испытаний бетона и арматуры в соответствии с требованиями /1/, /2/, /4/. Прочность бетона балки может быть также определена неразрушающими методами, в т.ч. с использованием молотка Кашкарова по /3/. Расчетная прочность арматурной стали, если класс определен, принимается в соответствии с /6/. Значения характеристик прочности материалов приводят в табл. 1.1.

Схема нагружения балки должна соответствовать реальной схеме работы элемента под нагрузкой. В статическом отношении испытуемая конструкция представляет собой простую балку, нагруженную двумя сосредоточенными грузами. Расстояние между осями опор и грузов получают путем измерений на испытательном стенде и указывают на рис. 1.2, где приводится также схема расположения приборов для регистрации деформаций и перемещений.

4

Расчет проектной прочности балки выполняют для середины пролета по формулам (1.1-1.5) при расчетных характеристиках прочности материалов (см. табл. 1.1).

Определение высоты сжатой зоны бетона выполняют по формуле

Значение проектного разрушающего момента определяют по формуле

Рис.1.1. Опалубочный чертеж и схема армирования балки

Рис. 1.2. Схема испытания, расположение приборов: Т1,Т2,Т3,И4 – для выполнения лабораторных работ №1,2,3; приборы Т5,Т6 – для выполнения лабораторной работы №3

Величину проектной разрушающей нагрузки на балку с учетом собственного веса балки определяют по формуле (1.3) при схеме испытания по рис. 1.2

5