Вопросы для самопроверки при подготовке к защите лабораторной работы

ОБСЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания по выполнению лабораторных работ
для студентов очной формы обучения специальности
08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений
(специализация «Строительство высотных
и большепролетных зданий и сооружений»)

Краснодар

2019

Составитель: канд. техн. наук, доц. А.А. Хорошев.

Обследование и испытание сооружений: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов очной формы обучения специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений (специализация «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений») / Сост.: А.А. Хорошев; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций. – Краснодар: 2019. – 33 с.

Приведены рекомендации по содержанию и порядку выполнения лабораторных работ, список рекомендуемой технической литературы.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. кафедры СК КубГТУ М.М. Тамов;

канд. техн. наук, исп. директор НОУ ЦПК «Строитель»

Х. С. Хунагов

Содержание

1 Правила техники безопасности. 4

2 Лабораторная работа № 1. Силовое оборудование лабораторий по испытанию строительных материалов и конструкции. 5

3 Лабораторная работа № 2. Метрологическая поверка приборов для определения перемещений и деформаций. 12

4 Лабораторная работа № 3. Построение градуировочных кривых для приборов механического определения прочности бетона в конструкциях. 16

5 Лабораторная работа № 4 Тензорезистивный метод измерения деформаций 19

6 Лабораторная работа № 5. Определение прочности бетона в конструкциях неразрушающими методами. 25

7 Лабораторная работа № 6. Определение толщины защитного слоя и диаметра арматуры.. 30

Список рекомендованной литературы.. 33

Правила техники безопасности

Выполнение лабораторных работ связано с эксплуатацией различных лабораторных установок и приборов. Поэтому каждый студент должен пройти инструктаж по правилам техники безопасности с записью в специальном журнале. Приступать к лабораторной работе можно только после получения разрешения преподавателя.

Перед началом лабораторной работы студент должен ознакомиться с заданием и лабораторной установкой, иметь на рабочем месте только те предметы и оборудование, которые необходимы для выполнения работы. В процессе выполнения лабораторной работы студент может включать оборудование и приборы только с разрешения преподавателя. Соблюдать описанный в методических указаниях порядок выполнения работы. При возникновении аварийной ситуации сообщать о случившемся преподавателю. Запрещается включать оборудование, не относящееся к выполняемой работе, оставлять включенное оборудование без присмотра, оставаться в лаборатории при выполнении работы одному.

Часть лабораторных установок и приборов питается от сети напряжением 380/220В, поэтому требуется соблюдать меры электробезопасности. Не допускать одновременного прикосновения к металлическим корпусам электроустановок и металлоконструкциям, имеющим соединение с землей. При возникновении нарушений в работе электрооборудования обесточить лабораторию. При обнаружении нарушений защитного заземления доложить об этом преподавателю. Не нарушать маркировку розеток и элементов оборудования, расположение информационных табличек.

Запрещается передвижение по лаборатории без необходимости.

Запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде, а также вешать ее на лабораторное оборудование.

Все работающие в лаборатории обязаны бережно относиться к оборудованию.

После окончания лабораторной работы студент должен выключить лабораторную установку, используемые приборы и привести в порядок рабочее место.

2 Лабораторная работа № 1. Силовое оборудование лабораторий по испытанию строительных материалов
и конструкции

Цель работы

Изучить силовое оборудование.

2.2 Перечень необходимых материалов и оборудования:

- гидравлический пресс ПСУ-250;

- гидравлическая машина для испытания на растяжение (разрывная) МР-500 (кН);

- стационарный универсальный испытательный стенд;

- стенд для испытания конструкций в горизонтальном положении;

- гидравлический домкрат системы ЦНИИСК;

- насосная станция НСР-400 с маслопроводами;

- технический манометр;

- динамометр системы Токаря.

Содержание работы

Ознакомиться с оборудованием лабораторий по испытанию строительных конструкций и материалов.

Испытательные машины и прессы. Для проведения статических испытаний на сжатие, поперечный и продольный изгиб стандартных образцов, деталей, узлов и строительных конструкций используются:

Рис. 2.1 Пресс гидравлический ПСУ-250

- прессы ПММ(ИПС)-1000;500;200 и 125 (тс), ПСУ-250;

- универсальные испытательные машины для статических и динамических испытаний: МУЛ-200; 100;20 (тс);

- универсальные машины для статических испытаний на растяжение, сжатие, изгиб и загиб: УММ-200 (тс), Р-100;50;20;5;0,5 (тс), МР-0,5-1 (тс), РМУ-0,05-1 (тс);

- прессы для проведения статических испытаний стандартных образцов стройматериалов: П-500;250;125;50;10;5;2,5 (тс).

Когда размеры испытываемой конструкции и необходимые усилия превышают возможности прессового оборудования, испытания проводят на специальных стендах с помощью гидравлических домкратов.

Для использования в полевых условиях применяют сборно-разборные инвентарные стенды (обычно это замкнутые системы, работающие в горизонтальном положении и не нуждающиеся в фундаменте), в лабораторных условиях - стационарные стенды, монтируемые на силовой плите (полу).

Силовая плита - это железобетонный массив толщиной 1-1,5 м, выполняющий две функции:

- фундамента, воспринимающего все направленные вниз усилия;

-анкера, воспринимающего все выдергивающие усилия.

Силовая плита армируется в продольном и поперечном направлениях, для обеспечения анкеровки в ней устраиваются анкерные щели (ручьи). Щели образуются обычно из двух мощных швеллеров, устанавливаемых параллельно с зазором около 100 мм между стенками, под швеллерами устраивается при бетонировании пустота на ширину полок для размещения в ней анкерных устройств. Швеллера усиливаются ребрами жесткости, к ним приваривается система арматурных стержней, которые способствуют более надежному закреплению ручья в бетоне.

Рис. 2.2 – Стенд с вертикальной передачей нагрузки: 1 - испытываемая конструкция; 2 - опоры; 3 - верхняя траверса; 4 - домкрат; 5 - анкерная тяга; 6 - распределительная траверса; 7 - динамометр; 8- силовая плита

Стационарные стенды подразделяются на стенды с вертикальной и горизонтальной передачей нагрузки (рис.2.2-2.4).

Рис. 2.3 – Стенд с вертикальной передачей нагрузки (при испытании конструкции в перевернутом состоянии). 1,2,4-8 - то же, что и на рис 2.2; 3 - анкер

Рис. 2.4 – Стенд с горизонтальной передачей нагрузки: 1 - неподвижные траверсы; 2 - подвижная траверса;3 - направляющие; 4 - домкраты; 5 - анкерные тяги; 6 - испытываемая конструкция

На рис.2.5 показано, как имитируются шарнирно-неподвижная и шарнирно-подвижная опоры.

Рис. 2.5. Имитация шарнирно-неподвижной и шарнирно-подвижной опор

На рис.2.6 показана рычажная силовая установка, в которой нагрузка создается не гидравлическим домкратом, а с помощью штучных грузов.

Рис. 2.6. Рычажная силовая установка:

1 - испытываемая конструкция; 2- опора; 3 - рычаг; 4 - анкерная тяга; 5 - грузовая площадка

Недостатком установки является большая трудоемкость при создании нагрузки, основное достоинство - знание точного значения разрушающей нагрузки (чего невозможно добиться при использовании гидравлического домкрата).

Домкраты. По способу создания нагрузки домкраты делятся на гидравлические и винтовые. Для испытания строительных конструкций чаще всего применяют гидравлические домкраты. Их действие основано на законе гидростатического давления: сила, развиваемая домкратом, равна произведению площади поршня на давление в рабочей полости домкрата. Давление создается насосом, подающим масло. Сорта масел - ВМРЗ и МГ-30 (реже – «Индустриальное-20 (30)» веретенное, трансформаторное). Наибольшее распространение получили облегченные домкраты системы ЦНИИСК. Это - тщательно обработанные цилиндрические пары. Внешний цилиндр имеет два отверстия с резьбовыми штуцерами для присоединения маслопроводов от насосной станции, внутренний - является поршнем (плунжером). Грузоподъемность их составляет 50–500 кН, ход поршня 100–150 мм.

Для использования домкрата в составе испытательного стенда его предварительно тарируют в комплекте с манометром насосной станции. Суть тарировки: домкрат зажимают между плитами гидравлического пресса, и подают в него масло от насосной станции; возникающее в рабочей полости давление передается прессу, стрелка его начинает отклоняться; ступени нагружения - по 0,1 от максимального усилия домкрата; берут одновременно отсчеты по шкале пресса и по шкале манометра, в итоге составляется тарировочная таблица.

Гидравлический домкрат имеет один недостаток - при его использовании нельзя точно зафиксировать значение разрушающей нагрузки (он развивает усилие только в случае, когда испытывает сопротивление со стороны конструкции; когда же оно вдруг частично исчезает (при сильных деформациях конструкции), развиваемое усилие сразу же уменьшается, и по динамометру фиксируется меньшее усилие, чем за мгновение до того, как исчезло сопротивление).

Насосная станция состоит из насоса простого действия, масляного бачка емкостью 10 л, распределительной коробки, рычага или электродвигателя и манометра. Типы насосных станций: НСР-400 (ручная) и НСП-400 (с электроприводом), 400 - максимальное давление, создаваемое насосной станцией, ат.

Станция соединяется с домкратами высоконапорными трубками из нескольких слоев резины и хлопчатобумажной ткани (маслопроводами), концевые участки их бронированы металлической оплеткой.

Манометр (от греческого manos - редкий, неплотный и metreo - измеряю) - прибор или установка для измерений давления или разности давлений. В зависимости от назначения манометры разделяются на:

- дифференциальные (для измерений разности давлений);

- абсолютного давления;

- избыточного давления (для измерений разности между абсолютным значением измеряемого давления и абсолютным давлением окружающей среды);

- вакуумметры.

В установках для испытания конструкций применяют манометры с трубчатой пружиной (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Трубчатый манометр:

1 – трубчатая пружина; 2 – рычаг передаточного механизма; 3 – передаточный механизм; 4 – стрелка и шкала отсчётного устройства)

Перемещение свободного конца пружины пропорционально давлению жидкости внутри самой пружины. Технические манометры высокого давления имеют следующие предельные значения шкал: 60; 80; 100; 120; 160; 200; 250; 300; 400 и т.д. до 2000 ат. Различают два класса точности: 2,5 и 4, т.е. с допуском предельной ошибки при измерении не более 2,5 и 4 %.

Динамометры бывают двух видов: стационарные и переносные. Стационарные служат для поверки рабочих переносных, которые делятся на пружинные, гидравлические и электромеханические.

В пружинном динамометре (рис.2.8) усилие передается непосредственно пружине. Предполагается, что между силой и деформацией пружины существует линейная зависимость.

Гидравлический динамометр, как и пружинный, измеряет растягивающие и сжимающие силы (рис. 2.9).

Рис. 2.8. Пружинный динамометр Токаря

Рис. 2.8. Схема гидравлического динамометра: 1 – рабочий цилиндр, 2 – рабочий поршень, 3 – серьга, 4 – измерительный цилиндр, 5 – поршень измерительного цилиндра, 6 – пружина, 7 – барабан самописца, 8 – рычаг, 9 – рабочая шкала, 10 – электродвигатель, 11 – указатель давления