Механические методы

Методика применения инструментальных методов испытаний материалов и конструкций

Приложение 3

Методика лабораторного определения модуля деформации грунтов

Приложение 2

Модулем деформации грунта Е условно называют отношение удельной нагрузки Р, передаваемой штампом на грунт, к относительной деформации грунта:

где N = S / D

S - осадка штампа, см;

D - диаметр основания штампа, см.

Для испытания на сжимаемость используют образец грунта с ненарушенной структурой и естественной влажностью. Керн помещают в кольцо-обойму с крышкой и устанавливают под стальной пресс. После установки индикаторов записываются их показатели при погружении штампа ступенями 0.05; 0.1; 0.2; 0.3; 0.5 и далее по 0.5 кг/см² Для каждого значения Р определяются:

деформация образца S, см;

средняя деформация S j, см;

относительная деформация образца

модуль деформации

К этим методам относятся:

• ударный с применением испытательных молотков, дисков;

• метод вырыва - с изъятием закладного или заложенного в существующую конструкцию стержня с помощью устройства, выполняющего вырыв детали и замер усилия вырыва.

1.1. Ударный метод.

Определяется прочность бетона, раствора, естественного камня по тарировочному графику по среднеарифметическому значению отпечатков, образованных при ударе испытательным устройством по поверхности испытываемого материала. На поверхности испытываемого участка конструкции, освобожденного от облицовочного слоя, наносится серия (10-12) ударов с расстоянием между ними не менее 30 мм. Измеряются диаметры образованных лунок на поверхности конструкции, определяется их среднеарифметическое значение и по тарировочной кривой, приложенной к молотку Физделя, устанавливается прочность испытываемого материала (рис. 1).

Рис. 1 Тарировочная зависимость размера отпечатка от прочности бетона

При использовании молотка Кашкарова (эталонный молоток НИИ Мосстроя) определяется среднеарифметическое значение отношения размеров отпечатков (лунок) на поверхностях конструкции и эталонного стержня, перемещаемого после каждого удара в отверстии ударной части молотка; прочность материала в этом случае определяется по тарировочной кривой - среднеарифметическое значение отношений размера отпечатка на эталоне к размеру отпечатка на поверхности конструкции (рис. 2).

Рис. 2 Тарировочная зависимость отношения размера отпечатка на эталоне к размеру отпечатка на поверхности конструкции от прочности бетона

1.2. Метод вырыва.

Метод вырыва основан на гипотезе о связи между прочностью материала и силами сцепления в нем. Сущность метода испытания материала в конструкциях на совместный обрыв и скалывание заключается в оценке прочностных свойств по величине усилия, необходимого при вырывании закрепленного в конструкции разжимного корпуса и специального стержня. Стержень заделывается в конструкцию путем зачеканки или при их устройстве. Косвенным показателем прочности служит величина вырывного усилия (рис. 3).

Для испытания твердого материала на отрыв и скалывание применяется прибор ГПНВ-5. С его помощью вырывают заделанные в конструкцию разъемные конусы или стержни.

Рис. 3. Тарировочная зависимость усилия вырыва от прочности бетона

Величина вырывного усилия определяется по шкале манометра. Переход от косвенных показателей прочности к значению действительной прочности материала в конструкции производится по тарировочным кривым. Прибор ГПНВ-5 может быть применен при проведении комплексных испытаний. Для этого используются выдвижные ножки прибора с шариковыми опорами; в результате применения прибора в таком виде получают второй косвенный показатель прочности - диаметр отпечатка. Прибор ГПНВ-5 разработан и изготовляется Донецким ПромстройНИИпроектом. Следует отметить, что если ударным способом можно определить прочность материала только на поверхности конструкции, то при вырыве закладной детали из конструкции определяется интегральное значение прочности материала на глубину разъемного конуса или стержня, что приближает результаты испытаний к реальным условиям.

1 - шарнирное крепление стрелки; 2 - стрелка; 3 - шкала

Пластины изготавливаются из пластмассы с делениями и без них

Рис. 3. Методика установки маяков

а) рычажных, б) алебастровых, в) пластинчатых

1.3. Компенсационный метод.

К механическим методам испытаний относится способ определения напряженного состояния материала массивных конструкций, предложенный В.И. Кравцовым и С.Я. Эйдельманом. Этот метод заключается в следующем. Ниже сечения, по которому определяется напряжение, фиксируется по паре точек, расстояние между которыми замеряется с точностью до 0,01 мм. Затем над одной парой точек пробивается борозда на глубину 30±40 см, что приводит к разгрузке поверхностного слоя конструкции. В этом случае расстояние между точками этой пары увеличивается. После этого производится загружение материала конструкции при введении в борозду компенсатора, представляющего собой стальное жесткое кольцо, перекрытое с двух сторон гибкой или жесткой мембраной, до тех пор, пока расстояние между точками становится равным первоначальному. При этом давление, создаваемое компенсатором, принимается равным напряжению конструкции в этом сечении.

1.4. Метод контроля трещин в конструкциях.

1.4.1. Контроль над трещинами осуществляется с помощью маяков - цементных и алебастровых, рычажных и пластинчатых. Маяки ставятся на очищенную поверхность конструкции перпендикулярно трещине: цементные и алебастровые - не менее двух на трещину и на каждый метр по одному маяку, остальные - на каждые 3 метра по одному маяку, но не менее одного маяка на трещину.

На конструкции и в специальном журнале отмечается номер и дата установки маяка; в журнале, кроме того, записывается ширина раскрытия трещины и приводится схема установки маяков (рис. 3).

При разрыве цементного или алебастрового маяка, что свидетельствует о развитие трещины, ставятся новые маяки, и в журнале указывается дата появления разрыва.

Наблюдение за маяками и установка новых маяков продолжается до прекращения развития трещины.