Отбор образцов для традиционных лабораторных испытаний

Взятие образцов материала производится для лабораторных испытаний. Отбор любого образца связан с ослаблением исследуемого элемента. Однако для массивных бетонных блоков извлечение образцов практически нечувствительно, т.к. образовавшиеся пустоты могут быть надежно заполнены бетоном. В металлических конструкциях вырезка даже небольших кусков металла из ответственных элементов весьма нежелательна и требует затем тщательной работы по восстановлению полной работоспособности ослабленных сечений.

С учетом трудностей, связанных с отбором образцов и заделкой повреждений, естественной является тенденция к всемерному ограничению числа отбираемых проб, а также стремление предоставлять для их отбора по возможности менее ответственные и даже второстепенные элементы и участки сооружения. Однако этим нарушается основная цель взятия образцов материала для исследования, поскольку наиболее существенным с точки зрения оценки работоспособности сооружения является состояние материала именно в ответственных элементах конструкций.

С другой стороны, образцы, взятые из второстепенных элементов, могут оказаться не характерными для сооружения в целом, так как нередко в процессе строительства для менее ответственных частей, в силу необходимости, используют и "случайные", имеющиеся под рукой, материалы, которые не могли бы быть применены для основных элементов.

Для получения сколько-нибудь исчерпывающего представления о работе всего сооружения в целом и для суждения об однотипности материала недостаточно единичных образцов, а требуется большее количество проб, взятых из десятков, а для крупных сооружений - и из сотен точек. Между тем извлечение такого количества образцов является трудоемкой задачей, выполнение которой не всегда может быть обеспечено в требуемые, обычно сжатые, сроки.

В то же время результаты испытаний образцов могут в отдельных случаях дать и не вполне правильное представление о состоянии материала непосредственно в сооружении. Расхождения могут быть вызваны повреждением материала образца в процессе его извлечения, а также изменением характеристик материала образца от момента его взятия до момента испытания.

Несмотря на все эти недостатки, испытания образцов продолжают все же достаточно широко применяться, поскольку этот способ прост; проведение же самих испытаний в лабораторных условиях осуществляется в соответствии с указаниями действующих нормативных документов. Взятие образцов и отправка их для испытаний может производиться силами обычного техперсонала, без привлечения высококвалифицированных специалистов.

Отбор образцов в металлических конструкциях

Заготовки для образцов берутся обычно путем огневой резки. При разметке образцов для их последующей механической вырезки следует отступать не менее чем на 10 мм от грани заготовки для исключения образующейся при огневой резке зоны термического влияния с измененной структурой материала.

Для уменьшения ослабления сечения образцы обычно берутся минимальных размеров. Вырезки в элементах конструкции должны быть заполнены сваркой соответствующих вставок с усилением их, в случае необходимости, дополнительными накладками. Очень важно, чтобы остаточные напряжения сварки у вновь осуществляемых швов не ухудшали условий работы элементов и не создавали бы возможности появления в них хрупких трещин.

Отбор образцов бетона

размеры (длины ребер) кубиков для испытания на сжатие даже при наименьшей крупности заполнителя должны быть не менее 70,7 мм; балочки для испытания на изгиб должны иметь сечение от 100x100 мм при длине 400 мм и т.д.

Выборка образцов такого размера может быть выполнена без нарушения работы элемента лишь в массивных бетонных и железобетонных конструкциях и блоках. В других случаях приходится прибегать к испытаниям нестандартных образцов с размерами, обусловленными сечениями исследуемых элементов.

Основным затруднением при извлечении бетонных образцов является возможность их повреждения. Наилучшим способом является выбуривание бетонных цилиндров с помощью алмазных коронок.

Пустоты, образовавшиеся в элементах сооружений после выемки заготовок для образцов, должны быть сразу же заделаны. Желательно применять для этой цели бетон на безусадочном цементе - во избежание появления трещин по поверхностям стыкования заполнения со старой кладкой.

Отбор образцов древесины

В деревянных конструкциях вырезка образцов для лабораторной проверки физико-механических характеристик, как правило, нецелесообразна. Следует учесть также, что несущая способность деревянных сооружений зависит не только от общих характеристик материала, но и от наличия или отсутствия дефектов и повреждений древесины и, в особенности, от ее загнивания. Для обнаружения же и оценки этих факторов требуются не лабораторные испытания, а внимательный осмотр.

Если образцы для лабораторных испытаний все же будут взяты, то необходимо предохранить их от изменения влажности. Для этого сразу после взятия вырезанные заготовки древесины должны быть залиты слоем парафина или помещены в герметически закрытые сосуды или пакеты, исключающие возможность их высыхания. Места вырезки образцов должны быть надежно заделаны вставками на клею и накладками и, при необходимости, антисептированы.

48. Перерасчет обслед-ных к-ций и заключение по результатам обследования

Перерасчет обследованных конструкций оказывается необходимым в следующих случаях: • при недостаточности или полном отсутствии расчетных данных, с чем часто приходится встречаться при освидетельствованиях давно возведенных сооружений с несохранившейся документацией;

• при наличии несоответствий между расчетными предпосылками и установленными при освидетельствовании фактическими данными в отношении принятой расчетной схемы, нагрузок, размеров, свойств материалов и т. д.;

• при наличии дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность и деформативность сооружения.

По данным перерасчетов устанавливается возможность нормальной эксплуатации сооружения или даются рекомендации о необходимых ограничениях по величине нагрузки, скорости движения и т.д., а также выявляются элементы и соединения, требующие усиления.

Если в результате освидетельствования принимается решение о необходимости проведения испытаний, то перерасчет завершается подсчетом требуемой испытательной нагрузки и определением соответствующих усилий, напряжений, деформаций и перемещений в исследуемых конструкциях. Эти подсчеты должны проводиться наиболее точными методами для получения результатов, наиболее адекватно отражающих действительную работу проверяемого сооружения.

На основании произведенного освидетельствования и выполненных перерасчетов составляются общая оценка состояния обследованного объекта и заключение о возможности его эксплуатации. Назначаются меры, необходимые для поддержания объекта в должном состоянии, и требования, которые должны соблюдаться при его эксплуатации.

Выявленные дефекты перечисляются в ведомости дефектов. К этой ведомости прикладываются необходимые чертежи, зарисовки и фотографии, по возможности указываются причины повреждений и степень их развития.

Особо отмечаются дефекты, требующие немедленного устранения, и указываются рекомендуемые сроки проведения ремонтно-востановительных работ.

В случае необходимости даются указания, в дополнение к действующим правилам эксплуатации, по организации и проведению надзора за состоянием исследованного сооружения.

Если данные освидетельствования и перерасчета недостаточны для суждения о работоспособности рассматриваемого объекта и проведение его испытаний будет признано целесообразным, то об этом составляется мотивированное заключение.

Намечаются характер и объем необходимых испытаний и указываются подлежащие определению показатели работы сооружения.

49. Стат-ские испытания несущих к-кций зд. и соор-ний. Задачи испытаний

В зав-сти от объекта и цели испытаний устанавливаются:

1) несущая способность, хар-емая нагрузкой, при к-рой наступает потеря прочности или устойчивости объекта испытания;

2) жесткость, хар-емая знач-ями перемещений, предельными с точки зрения возм-сти норм. экспл-ции объекта;

3) трещиностойкость (в 1ую очередь для бетонных и ж/б к-кций); трещины должны или не появ-ся или раскрытие их не должно исчерпать или затруднять эксплуатацию; при опред-ии трещиностойкости устанавливают также знач-ия нагрузки, при к-рой образ-ся трещины, допустимые по усл. эксплуатации.

Задачи испытаний

Разновидности испытаний:

1. При приемочных исп-ниях (при передаче законченных сооружений в экспл-ю и промежуточных приемках в процессе стр-ства) проверяются состояние объекта и соотв-ие показателей его работоспос-сти проект. и нормативным требованиям.

2. Испытания уже эксплуатируемых соор-ий проводятся:

• для проверки возм-сти продолжения норм. службы объекта под экспл-ной нагрузкой;

• для проверки экспл-ной надежности объекта при появлении знач-ных повреждений, напр., после пожара;

• для выяснения возм-сти повышения экспл-ной нагрузки при реконст-ции объекта или изменении хар-ра его использования.

3. Испытания к-кций и деталей при их серийном изготовлении вып-ся путем выборочных испытаний отд. образцов (продукции) с доведением до разрушения. Задачей испытаний явл-ся установление факт-ской несущей сп-сти и других характеристик испытываемых образцов либо продукции с распространением полученных рез-тов на всю изготовленную партию.

4. Научно-исследовательские испытания и испытания опытных объектов проводятся:

• при прим-нии новых констр-ных решений и при апробации новых методов расчета;

• при испол-нии новых стр-ных мат-лов с хар-ками, треб-ми проверки под действием нагрузки;

• при особых режимах экспл-ции, напр. под действием волн и морской воды и т.д.

50. Выбор элементов для испытания

При приложении нагрузки к соор-ию в работу вовлекаются все его конст-е эл-ты или лишь отд-ные их совокупности, ближайшие к месту загружения. При испытаниях нескольких положений нагрузки бывает достаточно для обесп-ния интенсивной работы всех главн-их эл-тов. Задача выбора эл-тов для исп-ний сводится к решению вопроса, где именно целесооб-е размещать изм-ные приборы для оценки работосп-сти и состояния соор-ия в целом.

В большинстве объектов пром. и гражданского стр-ства, составленных из многочисленных однотипных эл-тов в опред-ом их сочетании. Напр, в многоэтажном ПЗ и каркасного типа нагрузка, приложенная на небольшом участке к-либо из перекрытий, передается на ф-нты через ближайшие ригели и колонны;

При иссл-ниях подобного рода соор-ний выбор эл-тов для исп-ния связан непосредственно с выбором места приложения нагрузки.

I) кол-во загружаемых эл-тов д. б. мин., во избежание чрезмерных затрат времени и средств, необх-мых для проведения стат. испытаний;

2) исп-ями д. б. охвачены все осн. виды несущих эл-тов иссл-ой к-кции; в 1ую очередь исп-ют эл-ты, работающие наиболее интенсивно, и эл-ты с обнаруженными в них дефектами и повреждениями;

3) отбирают эл-ты с возможно более четкой схемой стат. опирания и закрепления; при прочих равных условиях желательно выбирать эл-ты, свободные от доп-ных связей с примык-ми частями соор-ия,

При отборе образцов серийного изгот-ния для их контрольных исп-ний исходят из следующего. Для суждения о качестве изделий рассм-мой партии д. б. испытаны наилучшие и наихудшие образцы. Отбор их для стат-х исп-ий производится на основании осмотра, контроля неразрушающими методами и предварительной вибрационной проверки. Усредненная оценка дается по результатам испытания образцов в состоянии, наиболее хар-ном для большинства изделий данной партии.

51. Выбор схемы загружения

Нагрузочная схема уточняется одновременно с выбором эл-тов для исп-ния

Выбранная схема распределения нагрузок д. обеспечить появл-е в иссл-ых эл-тах необх-мых напряжений и деф-ций, достаточных для выявления опред-мых хар-тик, но при этом след. учит-ть имеющиеся реальные возм-сти (наличие опред-ных видов загрузочных приспособлений) и стоимость исп-ния. т.к уменьшение треб-ой нагрузки упрощает и удешевляет процесс проведения исп-ний и позволяет укладываться в более короткие сроки при нагружении и разгрузке.

В качестве отдельных примеров ниже приведены схемы испытания разрезной плиты (рис1), неразрезной балки (рис2) и полигональной фермы (рис3) с соотв-но равномерно распределенной и сосредоточенной нагрузками.

Рис1. Схема исп-ния монол. разрезной плиты: а - фактическая нагрузка, в натурных условиях; б - эквивалентная распределенная нагрузка (I вариант испытания); в - эквивалентная сосредоточенная нагрузка (II вариант испытания)

Рис2. Схема исп-ния многопрол. неразрезной балки: а-схема балки; б -линия влияния изг-го момента при нагружении балки в полевых условиях; в, г– эквив-е загружение 5 и 3 пролетов распред-ной нагрузкой; д,е –эквив-е загружение сосред-ной нагрузкой 3 и 1 пролета

Рис3. Схема исп-ия полигональной фермы: а, б, в – факт-е загружение в натурных усл-ях; г, д, е – эквив-ое загружение фермы сосред-ной нагрузкой по нижн. поясу

52. Нагрузка и ее разновидности при статических испытаниях

При стат. исп-ниях нагрузка д. прикладываться к объекту постепенно, без рывков и ударов, чтобы влиянием сил инерции м. б. бы пренебречь. Нагрузки и нагрузочные устройства д. удовлетворять след. осн. треб-ниям:

• давать возм-сть четкого определения усилий в испытуемом объекте;

• быть по возм-сти транспортабельными и не требовать знач-ной затраты времени для их приложения и снятия;

• при исп-ниях с длительной выдержкой нагрузка д. б. постоянна во времени.

На практике все нагрузки при стат-ких исп-ях можно условно разделить на распределенные и сосредоточенные.

Распределенную нагрузку любой интенсивности можно реализовать на практике на основе применения:

а) сыпучих материалов (песок, щебень, гравий, керамзит);

б) мелкоштучных грузов;

в) крупноштучных грузов;

г) системы загружения водой;

д) системы загружения воздухом.

Сосредот-ную нагрузку можно обесп-ть в полевых и в лаб-х усл-ях на основе исп-ния:

а) подвешивания грузов;

б) системы распределительных устройств;

в) системы натяжных устройств (талей, лебедок, полиспастов и талрепов);

г) гидравлических и винтовых домкратов.

При этом, в зав-сти от задач исп-ний (заводские испытания, приемочные, экспл-ные, аварийные) и вида к-кции, исп-ная нагрузка по величине м. б.:

• частью норм-ной нагрузки (при уточнении расчетной модели несущего эл-та);

• полной временной нагрузкой в одном из сочетаний (исп-ния к-кций I и II категорий трещиностойкости для проверки условий их наступления);

• суммой нормативной временной нагрузки и веса недостающих частей здания (испытания в период возведения здания);

• расчетной временной нагрузкой (приемочные испытания уникальных конструкций особого назначения);

• больше расчетной (приемочные испытания с нагрузкой, большей проектной);

• разрушающей (заводские испытания серийно выпускаемой конструкции).

Схема загружения к-кции д. обеспечить возникновение в иссл-ых эл-тах необх-ых напр-ний и деф-ций. Следует учитывать реальные возм-сти и планируемую стоимость исп-ний. Стоимость, трудоемкость и продолж-сть исп-ний м. б. сущ-но уменьшены при расположении нагрузки собственно на сооружении.

Режим испытания

При выборе режима испытания устанавливают:

1.требуемую интенсивность нагружения;

2.ступени приложения и снятия нагрузки;

3.продолжительность ее выдерживания на испытываемом объекте