Строительство и архитектура /3. Современные технологии строительства, реконструкции и  реставрации.

д.т.н. Рощина С И., к.т.н. Смирнов Е.А., Сергеев М.С.

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия

Методика и планирование экспериментального исследования композитных трёхпролётных балок

На сегодняшний день трёхпролётные армированные деревянные балки малоизученны. Основные задачи, которые ставят перед собой авторы следующие:

· выявление особенностей напряженно-деформированного состояния деревянных неразрезных трёхпролётных армированных балок;

· выявление особенностей перехода в предельное состояние и характер разрушения таких балок;

· определение величины разрушающей нагрузки;

· проведение сравнительного анализа результатов эксперимента неразрезных трёхпролётных армированных балок и разрезных балок с рациональным армированием.

Исследования проводятся на моделях композитных балок сечением 80х40 мм. На основании полного геометрического подобия расчетный пролет принят равным 1,5 м. Высота сечения принимается равной 0,08 м, что составляет h/l =1/19. При этом отношение базы тензорезистора к высоте модели составляет 0,16. Ширина сечения принята равной 40 мм. Армирование балок производится стержнями класса А500 диаметром 8 мм, что составляет m = 0,016.

На основании этого следует, что условия полного геометрического подобия при проектировании моделей могут быть выполнены. Отсюда, по результатам эксперимента можно судить о прочности и деформативности натурных конструкций любых пролетов, поскольку метод полного геометрического подобия позволяет применять различные величины коэффициента масштабности.

Для изучения напряженно-деформированного состояния балок расчетным пролетом 1,5 м была принята четырёхточечная схема нагружения, которая с достаточной точностью имитирует эксплуатационную нагрузку - равномерно распределенную по пролету.

Установка для испытаний балок представляет собой мощный стационарный стенд (рис.1), состоящий из реактивной балки, на которой расположены опоры для балок и передаточные валы диаметром 300 мм.

Рис.1. Схема экспериментальной установки:

1 – армированная деревянная балка; 2 – реактивная балка I №45+ I №30Б1;

3 – хомуты с деревянными подкладками; 4 – передаточный вал-катушка; 5 – корзины с грузом; 6 – тросики, 7 – динамометры.

Нагружение испытываемого образца происходит с помощью платформ, которые крепятся к передаточным валам. Через передаточные валы нагрузка увеличивается в 7 раз и передается на балку хомутами с деревянными подкладками. Нагрузка от балки передается на опоры через металлические распределительные пластины, закрепленные в опорных участках. Эти пластины обеспечивают прочность древесины на смятие в опорных участках конструкций. Для обеспечения устойчивости балки были установлены дополнительные стойки, жестко соединенные с реактивной балкой.

Технико-экономические соображения и геометрические размеры экспериментальной установки показывают, что решение поставленных выше задач исследования целесообразно выполнить на модельных образцах.

Для проведения экспериментальных исследований композитных трёхпролётных балок выбран метод тензометрии, поскольку он дает количественную картину перемещений и напряжений, а не качественную. Для подтверждения теоретических исследований в данной работе важны численные значения напряжений. Этот метод апробирован, проведено большое количество испытаний с применением тензометрической аппаратуры.

Схема расположения измерительных приборов приведена на рис.2.

Рис.2. Схема расположения измерительных приборов

П-1 – прогибомер марки 6-ПАО; Т-1– тензометры Гукенбергера;

И-1 – индикатор часового типа; Д-1– динамометры.

Испытание балок на вышеописанной установке с применением измерительных приборов, позволяет наиболее точно приблизить работу балки к реальным условиям эксплуатации. Таким образом, правильное планирование эксперимента и четкое соблюдение методики экспериментального исследования позволяют наиболее полно выявить особенности напряженно-деформированного состояния композитных трёхпролётных неразрезных балок и перехода в предельное состояние, а также характер разрушения балок и определение величины разрушающей нагрузки.

Литература:

1. Рекомендации по испытанию деревянных конструкций. –М.: Стройиздат, 1976, с.32.

2. Иванов Ю.М. Инструкция по испытанию деревянных конструкций с определением несущей способности. М., ЦНИИСК, 1972.

3. Рощина С.И. Материалы докторской диссертации 2009 г.