Главнейшие схемы загружения конструкций

При испытании строительных конструкций нагрузки на них располагают по такой схеме, которой будет соответствовать максимальное значение силовых факторов для отдельных элементов сооружения. Схема распределения испытательной нагрузки зависит в основном от статической схемы конструкции и от некоторых ее деталей, например, расположения ребер в плитах.

Схемы загружения плит. В зависимости от того — разрезная плита или неразрезная, выбирают схему загружения плиты.

Разрезные плиты испытывают загружением только одного пролета (рис. 4); в направлении, перпендикулярном к пролету, длину загружаемой полосы принимают с каждой стороны сечения I-I, в котором определяются напряжения или деформации, так как груз, расположенный за пределом полосы длиной , практически не влияет на напряженное состояние плиты в этом сечении.

 

 

Рисунок 4. Схема загружения разрезной плиты

 

Для испытания многопролетных неразрезных плит следует загрузить интересующий пролет и все остальные через один, что создает наиболее неблагоприятные условия работы конструкции (рис. 5).

 

Рисунок 5. Схема загружения неразрезной плиты:

1 – испытываемый элемент

 

Длину загружаемой полосы по направлению, перпендикулярному к пролету, выбирают так же, как и в предыдущем случае, равной .

Схемы загружения балок зависят от конструкции перекрытия, количества пролетов и устройства опор.

1. Однопролетная балка с опертыми на нее разрезными плитами (рис. 6,а). При испытании таких балок испытательную нагрузку помещают на плитах, лежащих справа и слева от рассматриваемой балки.

 

Рисунок 6. Схемы загружения однопролетной балки с разрезными (а) и неразрезными (б) плитами

 

2. Однопролетная балка с опертыми на нее неразрезными плитами (рис. 6,б). В этом случае загружают пролеты, лежащие слева и справа по отношению к рассматриваемой балке и все остальные пролеты плит через один.

3. Промежуточными опорами неразрезной балки (рис.7) являются главные балки. Для определения наибольшего прогиба в этом случае следует загрузить плиты, примыкающие с двух сторон к балке в пролете и остальные через один, а также две боковые плиты балки в пролете (рис.7, косая штриховка).

4.Промежуточными опорами балки являются колонны (рис.7). Для определения наибольшего прогиба следует загрузить плиты, прилегающие к балке с двух сторон (рис. 7, горизонтальная штриховка).

 

 

Рисунок 7. Схемы загружения неразрезных балок

 

Пролет при испытании балки не загружают, так как пересечение балок двух направлений создает мощную заделку балки , поэтому влияние загружения пролета на деформированное состояние балки незначительно.

Схема загружения колонн. Существует несколько схем загружения колонн (рис. 8, колонна ). Для получения максимальной продольной силы загружение производят, как показано на рис. 8,a (косая штриховка). Тогда и .

Для получения наибольшего изгибающего момента в колонне по направлению оси следует загрузить перекрытие по схеме рис. 8,б.

Для получения наибольшего изгибающего момента, действующего на колонну по направлению , следует загрузить трехпролетную балку, проходящую через колонну , в пролетах, примыкающих к стенам.

 

Рисунок 8. Схемы загружения колонн

 

Схемы загружения ферм. В зависимости от задач испытания и конструкции покрытия применяют различные схемы загружения ферм.

В том случае, когда на фермах уложены разрезные прогоны, которые не могут перераспределять нагрузки от одной фермы к другой, фермы загружают по схеме, показанной на рис. 6,a, т. е. ферму загружают с обеих сторон; в том случае, когда на фермах уложены неразрезные жесткие прогоны (что имеет место в редких случаях), фермы загружают по схеме, показанной на рис. 6,б, т. е. загружают два прилегающих к ферме пролета, а все остальные через один.

Для получения максимальных значений продольных сил в панелях верхних и нижних поясов ферм любого очертания, для получения максимальных значений деформаций всей фермы необходимо загрузить весь пролет фермы как постоянной, так и временной нагрузкой.

В том случае, когда в элементах решетки фермы требуется. определить максимальные значения продольной силы, схемы загружения зависят от очертания фермы. Если точка пересечения направлений поясов не выходит за пределы пролета (как это имеет место для треугольных схем, где эта точка лежит на опоре, рис.9,а), максимальное значение продольных сил в элементах решетки получается при загружении всего пролета фермы временной и постоянной нагрузками. Если точка пересечения направлений поясов выходит за пределы пролета (рис. 9,б), то в некоторых элементах решетки максимум продольной силы получится при загружении половины пролета фермы. Такое правило справедливо при приложении нагрузок как в узлах верхнего, так и нижнего поясов.

 

Рисунок 9. Схемы загружения ферм временной нагрузкой

Практически загружение для испытания фермы производят в такой последовательности: сначала загружают левый (правый) полупролет фермы (рис. 9,б), затем правый (левый) полупролет (рис. 9, в) и получают схему загружения фермы по всему пролету, после этого разгружают левый (правый) полупролет (рис.9,г).

Схемы загружения арок и сводов. Очертание деформационной оси и перемещения отдельных точек арок при загружении полупролета и полного пролета неодинаковы. Поэтому при испытании таких конструкций вначале загружают одну половину пролета (рис. 10,а), затем другую (рис.10,б), после чего разгружают один полупролет (рис. 10,в).

С точки зрения строительной механики при загружении левого и правого полупролетов ферм (см. рис. 9), сводов и арок (рис.10) в сопрягаемых элементах фермы действующие усилия равны, однако необходимость загружения полупролетов фермы, свода и арки обусловлена следующими соображениями. Практика показывает, что сопрягаемые узлы ферм с точки зрения качества материала и выполнения не всегда одинаковы. Односторонний дефект для некоторых ферм и арочных систем не всегда обнаруживается при загружении полного пролета. Так, например, если арку загрузить в пределах левого (правого) (рис. 10, а) полупролета, то в правом (левом) полупролете возникают изгибающие моменты большие, чем в том же сечении при загружении полного пролета (рис. 10,б). Если допустить, что дефект арки ( фермы ) расположен в правом полупролете, то выявить его можно загружением левого полупролета (рис. 10,в), и наоборот.

 

Рисунок 10. Схемы загружения арок и сводов

 

 

Рисунок 11. Имитация горизонтальных нагрузок

 

При испытании строительных конструкций, в частности поперечной рамы каркасного здания, приходится создавать как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, моделируя ветровую нагрузку и силы поперечного торможения тележки крана.

Некоторые возможные схемы осуществления горизонтальных нагрузок показаны на рис. 11: на рис. 11,а — схема осуществления горизонтальной нагрузки, приложенной в одной точке на уровне головки подкранового рельса (сила поперечного торможения тележки крана) с помощью лебедки, а на рис. 11,б — с использованием весовых грузов

 

Литература:

 

1. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. М., «Высшая школа», 1975г., с.130-139