ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ________________________________________________________________________________ Кафедра «Испытания сооружений» ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ «ОБСЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ» Для студентов направления 653500 «Строительство» специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство» 270114 «Проектирование зданий» Выполнил: Студент________________________ Института______________________ Факультета_____________________ Курса______ Группы_____________ Принял_________________________ Москва 2012
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ________________________________________________________________________________
Кафедра laquoИспытания сооруженийraquo
ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ
laquoОБСЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙraquo
Для студентов направления 653500 laquoСтроительствоraquo специальностей 270102 laquoПромышленное и гражданское строительствоraquo
laquoОбследование и испытание зданий и сооруженийraquo составлен в
соответствии с программой указанной дисциплины и является
дополнением к методическим указаниям разработанным кафедрой
laquoИспытания сооруженийraquo Московского Государственного
Строительного Университета
Журнал содержит общие требования к составлению и оформлению
отчетов по результатам выполненных лабораторных работ В журнале
в краткой форме студент излагает суть работы с использованием
эскизов диаграмм схем и формул В таблицы формы которых
представлены в журнале записываются показания измерительных
приборов и результаты вычислений
Каждая лабораторная работа должна быть завершена выводами и
подписана студентом и преподавателем
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Тензорезисторный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала конструкций
Цель работы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение коэффициента тензочувствительности тензорезисторов
основа
тензочувствительный
провода
база тензорезистора
элемент
контактные
Рис11 Схема петлевого проволочного
тензорезистора
F
L
B
Fh
тензорезисторы
Рис12 Схема консольной балки
равного сопротивления
Принцип работы тензорезистора
εsdot=Δ
ТkRR
где RRΔ - относительное изменение
сопротивления тензорезистора
Тk - коэффициент тензочувствитель-ности тензорезистора ε - относительная линейная деформация поверхности исследуемого объекта
M
ε
Рис13 Эпюры моментов и деформаций
Параметры консоли равного сопротивления
МПаE 51012 sdot= 511=BL
мh 3105 minussdot=
Результаты измерений обрабатывать в следующем порядке (данные обработки следует привести в таблице 11)
1) ij δ - отсчет по прибору для тензорезистора j на этапе i нагружения 2)
)1( minusminus=Δ ijijij δδ - абсолютная величина разности отсчетов
3) 8
ij8
1i
sum=
Δ=Δ срj 4) nср
sum=
Δ=Δ
n
1jсрj
где n ndash количество тензорезисторов
5) CsdotΔ=Δ
срсрR
R где С - цена деления прибора в единицах относительного
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
laquoОбследование и испытание зданий и сооруженийraquo составлен в
соответствии с программой указанной дисциплины и является
дополнением к методическим указаниям разработанным кафедрой
laquoИспытания сооруженийraquo Московского Государственного
Строительного Университета
Журнал содержит общие требования к составлению и оформлению
отчетов по результатам выполненных лабораторных работ В журнале
в краткой форме студент излагает суть работы с использованием
эскизов диаграмм схем и формул В таблицы формы которых
представлены в журнале записываются показания измерительных
приборов и результаты вычислений
Каждая лабораторная работа должна быть завершена выводами и
подписана студентом и преподавателем
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Тензорезисторный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала конструкций
Цель работы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение коэффициента тензочувствительности тензорезисторов
основа
тензочувствительный
провода
база тензорезистора
элемент
контактные
Рис11 Схема петлевого проволочного
тензорезистора
F
L
B
Fh
тензорезисторы
Рис12 Схема консольной балки
равного сопротивления
Принцип работы тензорезистора
εsdot=Δ
ТkRR
где RRΔ - относительное изменение
сопротивления тензорезистора
Тk - коэффициент тензочувствитель-ности тензорезистора ε - относительная линейная деформация поверхности исследуемого объекта
M
ε
Рис13 Эпюры моментов и деформаций
Параметры консоли равного сопротивления
МПаE 51012 sdot= 511=BL
мh 3105 minussdot=
Результаты измерений обрабатывать в следующем порядке (данные обработки следует привести в таблице 11)
1) ij δ - отсчет по прибору для тензорезистора j на этапе i нагружения 2)
)1( minusminus=Δ ijijij δδ - абсолютная величина разности отсчетов
3) 8
ij8
1i
sum=
Δ=Δ срj 4) nср
sum=
Δ=Δ
n
1jсрj
где n ndash количество тензорезисторов
5) CsdotΔ=Δ
срсрR
R где С - цена деления прибора в единицах относительного
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
laquoОбследование и испытание зданий и сооруженийraquo составлен в
соответствии с программой указанной дисциплины и является
дополнением к методическим указаниям разработанным кафедрой
laquoИспытания сооруженийraquo Московского Государственного
Строительного Университета
Журнал содержит общие требования к составлению и оформлению
отчетов по результатам выполненных лабораторных работ В журнале
в краткой форме студент излагает суть работы с использованием
эскизов диаграмм схем и формул В таблицы формы которых
представлены в журнале записываются показания измерительных
приборов и результаты вычислений
Каждая лабораторная работа должна быть завершена выводами и
подписана студентом и преподавателем
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Тензорезисторный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала конструкций
Цель работы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение коэффициента тензочувствительности тензорезисторов
основа
тензочувствительный
провода
база тензорезистора
элемент
контактные
Рис11 Схема петлевого проволочного
тензорезистора
F
L
B
Fh
тензорезисторы
Рис12 Схема консольной балки
равного сопротивления
Принцип работы тензорезистора
εsdot=Δ
ТkRR
где RRΔ - относительное изменение
сопротивления тензорезистора
Тk - коэффициент тензочувствитель-ности тензорезистора ε - относительная линейная деформация поверхности исследуемого объекта
M
ε
Рис13 Эпюры моментов и деформаций
Параметры консоли равного сопротивления
МПаE 51012 sdot= 511=BL
мh 3105 minussdot=
Результаты измерений обрабатывать в следующем порядке (данные обработки следует привести в таблице 11)
1) ij δ - отсчет по прибору для тензорезистора j на этапе i нагружения 2)
)1( minusminus=Δ ijijij δδ - абсолютная величина разности отсчетов
3) 8
ij8
1i
sum=
Δ=Δ срj 4) nср
sum=
Δ=Δ
n
1jсрj
где n ndash количество тензорезисторов
5) CsdotΔ=Δ
срсрR
R где С - цена деления прибора в единицах относительного
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Тензорезисторный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала конструкций
Цель работы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение коэффициента тензочувствительности тензорезисторов
основа
тензочувствительный
провода
база тензорезистора
элемент
контактные
Рис11 Схема петлевого проволочного
тензорезистора
F
L
B
Fh
тензорезисторы
Рис12 Схема консольной балки
равного сопротивления
Принцип работы тензорезистора
εsdot=Δ
ТkRR
где RRΔ - относительное изменение
сопротивления тензорезистора
Тk - коэффициент тензочувствитель-ности тензорезистора ε - относительная линейная деформация поверхности исследуемого объекта
M
ε
Рис13 Эпюры моментов и деформаций
Параметры консоли равного сопротивления
МПаE 51012 sdot= 511=BL
мh 3105 minussdot=
Результаты измерений обрабатывать в следующем порядке (данные обработки следует привести в таблице 11)
1) ij δ - отсчет по прибору для тензорезистора j на этапе i нагружения 2)
)1( minusminus=Δ ijijij δδ - абсолютная величина разности отсчетов
3) 8
ij8
1i
sum=
Δ=Δ срj 4) nср
sum=
Δ=Δ
n
1jсрj
где n ndash количество тензорезисторов
5) CsdotΔ=Δ
срсрR
R где С - цена деления прибора в единицах относительного
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
2Определение напряженно-деформированного состояния пластины
тензорозетки
точки приложения нагрузки
1 2
5 4
3
1 2
3
4
5
7 6
ε90
ε45
ε0
ε1(σ )1
ε2(σ )2
α(+)
90
тензорезисторы
Рис14 Модель пластины из оргстекла Рис15 Схема прямоугольной тензорозетки
Таблица 12
Нагрузка
Тензорезисторы Т 0deg Т 45deg Т 90deg
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆
Отсчет по
прибору
Разность отсчетов
∆ F=0
F=10 Н
TkCsdotΔ
=ε
2
)(2
900
90045⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛minus
+minus
= degdeg
degdegdeg
εεεεε
αarctg
=__________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
++= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9001 ___________________________________________
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus
minus+= degdegdegdeg α
εεεεε
2cos21 900
9002 ________________________________________
( ) =sdot+minus
= 2121 1εμε
μσ E
_______________________________________________
( ) =sdot+minus
= 1222 1εμε
μσ E
______________________________________________
где Е= 3103 sdot МПа ndash модуль упругости оргстекла μ = 036 ndash коэффициент Пуассона ε1 ε2 σ1 σ2 ndash главные деформации и главные напряжения в месте испытания Выводы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 Ультразвуковой импульсный метод исследования свойств строительных
материалов в образцах конструкциях и сооружениях Цель работы_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1 Определение динамического модуля упругости материалов
kVE ДИН
12 sdotsdot= ρ
где ДИНE - динамический модуль упругости V - скорость ультразвукового импульса ρ - плотность материала k - коэффициент формы образца Таблица 21
Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ультразвуковых неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
8
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с использованием формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 22
опыта
База L м
Время t
10-6 с
СкоростьV мс
ПрочностьRi МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5
Выводы о прочности бетона
3 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом сквозного прозвучивания
Содержание и порядок работы Последовательно прозвучивая конструкцию в каждом створе узлов сетки получить значения скоростей ультразвука Наличие дефекта определить сравнивая значения полученных скоростей
Рис22 Выявление дефектов при сквозном прозвучивании
1 2 3
4 5 6
7 8 9
точки прозвучивания
излучатель
УЗК
приемн
ик УЗК
L
9
Таблица 23 точки
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
прозвучивания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время прохождения ультразвука ti мкс База прозвучивания
L м Скорость ультразвука
Vi мс Выводы о наличии дефекта и месте его
расположения
4 Определение наличия и места расположения дефектов в конструкции методом поверхностного прозвучивания
(продольного профилирования) Порядок работы последовательно измерить время распространения УЗК
при линейном удалении приемника от излучателя с постоянным шагом заполнить таблицу построить и проанализировать график (Рис 23) изменения времени прохождения УЗК от базы прозвучивания
излучатель УЗК приемники УЗК
t мкс
50
100
150
200250
0 10 20 30 40 50 60
L см
Рис23 Метод продольного профилирования вверху ndash годограф скорости ультразвука внизу ndash схема расстановки ультразвуковых излучателя и
приемника колебаний Таблица 24
точки прозвучивания 1 2 3 4 5 6 База прозвучивания L см 10 20 30 40 50 60
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Освидетельствование элементов сооружения на примере
железобетонной балки Цель работы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1Определение геометрических характеристик балки
p
I
I
I-I
L L
b
h
Рис31 Схема обследуемой балки с указанием геометрических размеров
Таблица 31
Размеры балки м L Lp b h
2 Определение прочности бетона в опасном сечении Определение прочности бетона конструкции проводят согласно
ГОСТ 18105-86 и ГОСТ 17624-87 с помощью ультразвукового прибора способом сквозного прозвучивания Определение класса бетона проводят по формулам
B - класс бетона по СП 52-101-2003 bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003
Таблица 32
опыта b м t мкс V мс Ri
МПа iRR minus
МПа
2)( iRR minus МПа
S МПа ν B
МПа B
МПаRb МПа
1
2 3 4 5 6
11
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
3 Определение характеристик армирования железобетонной балки Фактические характеристики армирования определяют с помощью
электромагнитного прибора согласно ГОСТ 22904-78 Для определения величины защитного слоя бетона hЗС и диаметра арматуры d регистрируются показания прибора при расположении датчика над арматурным стержнем без пластины под зондом (h1) и с пластиной толщиной ∆(h2) на всех диапазонах измерения прибора Результаты фиксируются в табл 33
dh 1
датчик
рабочая арматура
dh 2
датчикпластина Δ
d h зс
h h 0a
рабочая арматура
рабочая арматура
Рис32 Схема определения диаметра арматуры и величины защитного слоя
Примечание Класс рабочей арматуры определяется после вскрытия бетона или по результатам исследования методами проникающих излучений по типу периодического профиля
4 Определение наличия дефектов Видимые дефекты и повреждения выявляются в ходе визуального
осмотра Результаты заносятся в дефектную ведомость (табл34) и показываются на схеме балки
Таблица 34 пп Описание дефекта Место расположения дефекта
1
2
3
4
12
Рис33 Схема балки с указанием дефектов и повреждений
5 Расчетная схема конструкции
L =p
Рис34 Расчетная схема балки с указанием действующих нагрузок Примечание Вид и величина нагрузки задается преподавателем
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
6 Проверка прочности нормальных сечений Расчёт прочности балки проводится с помощью блок-схемы
X =ξ h =R R
ξ =08[1+R 700]=R S
Μ =R γ b X (h -X2 )=U b b1 0R
R
R AX=γ R b
S S
b1 b= XltXR
Μ =R A (h -X2)=U S 0SMltMU
Прочность сеченияне обеспечена
Прочность сеченияобеспечена
ДаНет
M h b A R R γ0 S S b b1
ДаНет
Примечание М ndash изгибающий момент в опасном сечении от внешней нагрузки Ми ndash максимальный момент в опасном сечении который по расчету может выдержать балка
=1bγ коэффициент условий работы бетона =1bγ 09 Выводы в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Подпись студента______________ Подпись преподавателя__________________
13
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Статические испытания монорельсового пути
Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
п-3п-2п-1
L1=10м
Балка 10
L=30м
Тележка
Прогибомеры
DKB
A
Т2 Т1
Т3
Т4Т5Т6
Т8 Т7
Тензорезисторы
2020
2020
20
L=15мL=15м
y x
z
Рис41 Схема монорельсового пути и расположения измерительных приборов 1Определение прогиба балки с учетом осадки опор
Теоретическое значение
=sdotsdot
=x
теор
EILFf
48
3
Экспериментальное значение
=+
minus=2
KBD
экс VVVf
Рис42 Схема определения прогиба балки Таблица 41
прогибо-мера
Отсчеты по прогибомерам мм Вычислить
F=0 F=2500 Hразность отсчетов
∆ мм
прогиб эксf мм
прогиб теорf мм теор
экс
f ffk =
п-1
п-2 п-3
A
A`
B
B`
D
D`
K
K`
V B V D V K
Э
ось балки до загружения
ось балки после загружения
14
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
2 Определение напряжений в середине пролета балки Экспериментальные значения напряжений вычисляются по формуле
Т
эксz k
Ec sdotsdotΔ=σ
- где Δ - разность отсчетов по тензорезисторам c - цена деления прибора в единицах относительного изменения сопротивления 6104 minussdot=c E ndash модуль упругости стали Е=21105 МПа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 Динамические испытания балки в режиме свободных
и вынужденных колебаний Цель работы _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
L4
L4
L4
L4
L
xy
вибромашинарегистрирующий
прибор
тензорезисторыпрогибомер
тензорезисторы
z 10
тензорезисторы
Рис51 Схема экспериментальной установки и расположения измерительных приборов
1Определение частоты свободных колебаний балки и декремента колебаний
1
20
l
lsdot= nf Э
=___________________
- где Эf0 экспериментальное значение частоты собственных колебаний
1l ndash длина выбранного отрезка виброграммы содержащего целое число колебаний
2l ndash длина отрезка виброграммы соответствующего одной секунде
n ndash число пиков колебаний на выбранном отрезке виброграммы длиной 1l
определяющий степень затухания собственных колебаний
а1 - амплитуда в начале выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
an ndash амплитуда в конце выбранного отрезка виброграммы длиной 1l
1
2a1
2an
18
mIE
Lkf yT sdot
sdotsdotsdot
= 2
2
0 2π
=___________________________________
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
k ndash коэффициент зависящий от формы колебаний и численно равный числу длин полуволн балки L= 375м ndash длина балки m=946 Нmiddotс2м2 - погонная масса балки Е=21105 МПа ndash модуль упругости стали Iy=17910-8 м4 - момент инерции сечения
Таблица 51
вибро-граммы
Схема колебаний n 1l мм
2l мм
2а1мм
2аnмм
Вычислить
δ Эf0
Гц
Tf0 Гц
T
Э
f ffk
0
0=
1
Виброграмма 1
2 Определение резонансных частот колебаний балки fB Таблица 52
вибро-граммы
Cхема колебаний n 1l мм
2l мм
Вычислить
ЭВf Гц Tf0 Гц T
Э
f ffk
0
0=
2
3
19
Виброграмма 2 Виброграмма 3
3 Определение динамического коэффициента Kд и динамического прогиба Yд
Динамический коэффициент определяют по формуле
( ) ( ) 2220
220 )(1
1
πδsdot+minus=
ээВ
ээВ
дffff
K =_______________________________
Динамический прогиб
дT
CTд KYY sdot= =_____________
- где T
CTY - теоретическая величина статического прогиба в предположении статического действия силы возникающей от вращения эксцентриков вибромашины
y
Т
EILPY
CT sdotsdot
=8269
3max
=____________________________
- где maxP - сила возникающая от вращения эксцентриков вибромашины
02
0max 2 rmP В sdotsdot= ω =_____________________ - где m0=015кг ndash масса каждого из эксцентриков вибромашины
r0 = 14410-2 м ndash радиус вращения центра массы эксцентрика Вω - круговая частота вращения вибромашины
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ldquoМеханические неразрушающие методы определения прочности материалов
в конструкциях зданий и сооруженийrdquo Цель работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Определение прочности и класса бетона ударно-импульсным методом
Метод ударного импульса заключается в регистрации энергии удара возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис62)
Рис61 Принципиальная схема ударно-импульсного метода Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo
HR sdot+minus= 654060717 - где Н ndash условная характеристика полученная по прибору
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
10
20
30
40
5
15
25
35
45R МПа
H усл
ед
Рис62 Градуировочная зависимость laquoусловная характеристика ndash прочность бетонаraquo Примечание Градуировочная зависимость получена ранее по результатам ударно-импульсных неразрушающих и стандартных разрушающих испытаний контрольных кубов того же состава что и бетон конструкции
Фактический класс бетона определяют по полученным результатам статистических расчетов с учетом формул
n
RR
n
iisum
== 1 =_____________________-среднее значение прочности бетона МПа
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
Выполняется ldquoотбраковкаrdquo анормальных результатов измерений [ ]
SRRT
MAXi
iminus
= =__________________________________________
- где iT ndash критерий ldquoотбраковкиrdquo i-го результата испытаний Результат не учитывается при расчете если TigtTk (где Tk ndash контрольная величина определяемая по таблице 61)
Таблица 61 Количество результатов испытаний 3 4 5 6 7 8
=minus= )6411( υRB _________________________- фактическая величина соответствующая классу бетона по прочности на сжатие В МПа B - класс бетона по СП 52-101-2003
bR - расчетное сопротивление бетона по СП 52-101-2003 Таблица 62
опыта
Условная хар-ка
H услед
Прочность Ri МПа
iRR minus МПа
2)( iRR minus
МПа S
МПа ν B МПа
B МПа
Rb МПа
1
2 3 4 5
Вывод о прочности бетона
2Определение прочности и класса бетона методом упругого отскока Метод упругого отскока заключается в измерении величины обратного отскока ударника после соударения его с поверхностью бетона Прочность бетона в образце или конструкции определяется по ранее установленной градуировочной зависимости (рис64)
Рис63 Принципиальная схема метода упругого отскока образец
h
ползунок
шкалабоек
корпуспружина
ударник
22
Аналитическое выражение градуировочной зависимости laquoвеличина отскока ndash прочность бетонаraquo
hR sdot+minus= 487163018 - где h ndash величина отскока полученная по прибору
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей
3 Определение поверхностной твердости металла методом пластической деформации
Метод пластической деформации основан на сравнении размеров отпечатка который остался на поверхности материала и на поверхности эталонного стержня после соударения с ними стального шарика при известной твердости эталонного стержня
d
d эт
F
m
I
I
10мм
10ммI-I
шарик
эталон
стержень
D=10мм
образец
Рис65 Принципиальная схема определения твердости металла с помощью прибора Польди
Обработку полученных результатов проводят по следующим формулам
m
этэтi
ddDDHBHB
22
22
D-D minus
minusminus=
- где iHB - твердость металла конструкции на i-том участке испытаний =этHB 1720МПа ndash твердость эталонного стержня D =10мм - диаметр шарика
этd - диаметр отпечатка шарика на эталонном стержне md - диаметр отпечатка шарика на металле конструкции
n
HBHB
n
iisum
== 1 =_________ - среднее значение твердости металла конструкции
=sdot=Β HBкσ ___________ - временное сопротивление металла конструкции - где к =035 ndash коэффициент для малоуглеродистых сталей