способ испытания надколонной плиты перекрытия безригельного каркасного здания

Формула изобретения

Способ испытания надколонной плиты перекрытия безригельного каркасного здания на стенде, заключающийся в воздействии на плиту, установленную на шарнирные опоры нагрузкой, отличающийся тем, что плиту перед установкой на опоры переворачивают относительно произвольной горизонтальной оси, например горизонтальной оси симметрии, на угол 180°, а воздействие нагрузкой на плиту осуществляют сосредоточенной силой через фрагмент колонны, жестко связанной с плитой в месте их соединения в эксплуатации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии испытания строительных конструкций и может быть использовано в строительной отрасли.

Наиболее близким изобретением к предлагаемому способу является способ испытания плиты перекрытия безригельного каркасного здания на стенде, заключающийся в воздействии на плиту, установленную на опоры, нагрузкой (заявка на изобретение №2006139882 от 10.11.2006). Недостатком этого способа является недостаточная точность определения несущей способности надколонной плиты, поскольку напряженно деформированное состояние плиты при испытаниях не соответствует эксплуатационным.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности определения несущей способности надколонной плиты за счет более точной имитации ее напряженно деформированного состояния, которую она испытывает в режиме эксплуатации, кроме того, производится испытание соединения плиты с колонной.

Для достижения указанного технического результата в способе испытания надколонной плиты перекрытия безригельного каркасного здания на стенде воздействуют на плиту, установленную на шарнирные опоры, нагрузкой, причем плиту перед установкой на опоры переворачивают относительно произвольной горизонтальной оси, например горизонтальной оси симметрии, на угол 180 градусов, а воздействие нагрузкой на плиту осуществляют сосредоточенной силой через фрагмент колонны, жестко связанной с плитой в месте их соединения в эксплуатации.

Признаки, отличающие предлагаемый способ испытания плиты перекрытия от наиболее близкого к нему известного, характеризуют то, что плиту перед установкой на опоры переворачивают относительно произвольной горизонтальной оси, например горизонтальной оси симметрии на угол 180 градусов, а воздействие нагрузкой на плиту осуществляют сосредоточенной силой через фрагмент колонны, жестко связанной с плитой в месте их соединения в эксплуатации.

Предлагаемый способ испытаний надколонной плиты перекрытия безригельного каркасного здания иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен вид сверху на устройство для испытания надколонной плиты, на фиг.2 разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 увеличенный узел 1 фиг.2, на фиг.4 изображено изополе перемещения надколонной плиты перекрытия в эксплуатации (а) и на стенде (б), на фиг.5 изображено изополе изгибающего момента М_х надколонной плиты перекрытия в эксплуатации (а) и на стенде (б), на фиг.6 изображено изополе изгибающего момента M_у надколонной плиты перекрытия в эксплуатации (а) и на стенде (б).

Устройство для испытания плиты перекрытия безригельного каркасного здания выполнено следующим образом.

Испытываемой плитой является (фиг.1) надколонная плита 1, армированная каркасами с рабочей арматурой и арматурными сетками. Опирание плиты осуществляется (см. фиг.2-3) при помощи четырех унифицированных шаровых шарнирно-неподвижных опор 2, установленных на бетонные блоки 3 или металлические жесткие балки.

Устройство содержит имитатор соседних с испытываемой плитой элементов каркасного здания, который выполнен в виде фрагмента колонны 4.

Способ испытаний плиты перекрытия заключается в следующем.

В условиях эксплуатации определяют напряженно деформированные состояния для надколонной плиты при ее работе в реальных конструкциях.

Полученные изополя силовых факторов (перемещений и изгибающих моментов) используют для разработки схем опирания и нагружения плит в процессе испытаний. Изополя силовых факторов в эксплуатации и на стенде могут быть получены расчетным путем методом конечных элементов с использованием программных комплексов, например "SCAD" (см. Карпиловский B.C. SCAD Office. Вычислительный комплекс SCAD. Изд. Ассоциация строительных вузов. Москва, 2004, 592 с.)

Плиту снабжают имитатором сопряженной с испытываемой плитой в эксплуатации колонны каркасного здания в виде фрагмента колонны и жестко связывают с ней. Надколонная плита в сборно-монолитных конструкциях зданий и сооружений, возведенных с использованием унифицированного безригельного каркаса, испытывает действие отрицательных изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а также поперечных сил, причем распределение силовых факторов по плите существенно не однородно.

Устройство испытаний надколонной плиты содержит дополнительный элемент, представляющий собой фрагмент колонны, например, сечением 400×400, длиной 1680 мм. В процессе испытаний к фрагменту колонны прикладывается нагрузка в виде сосредоточенной силы.

Для испытания надколонной плиты ее переворачивают на 180 градусов, так чтобы верхняя рабочая арматура была внизу. Для соединения фрагмента колонны с испытываемой плитой используют соединения аналогичные, применяемым в эксплуатации. Это позволяет испытать эти соединения. В местах расположения опор плиту усиливают путем введения закладных элементов. Конструкцию устанавливают на шарнирные опоры и воздействуют сосредоточенной нагрузкой на фрагмент колонны, равной расчетной нагрузке в эксплуатации, а затем изменяют положения опор до максимального совпадения напряженно-деформированного состояния испытываемой плиты с напряженно-деформированным состоянием плиты в эксплуатации, после чего продолжают увеличивать нагрузку до момента разрушения. Поиск положения опор плиты на стенде, при котором будет максимальное совпадение напряженно-деформированного состояния плиты на стенде и в эксплуатации, может проводиться с помощью вычислительного комплекса методом конечных элементов. Нагрузку прикладывают поэтапно, долями, каждая из которых не должна превышать 10% контрольной нагрузки по прочности. После приложения каждой доли нагрузки испытываемое изделие выдерживают не менее 10 минут. Во время выдержки под нагрузкой производят осмотр поверхности плиты и фиксируют величину нагрузки, прогибы и ширину раскрытия трещин. Контролируемые показатели фиксируют в начале и в конце каждой выдержки. Для регистрации ширины раскрытия трещин используют видеокамеру с регистрацией видеозаписи на персональном компьютере. Полученные видеозаписи обеспечивают безопасность и удобство измерений величин раскрытия трещин.

Пример.

Испытывалась надколонная плита с размерами в плане 3000×3000 мм, толщиной 160 мм. Опоры располагались симметрично плите. Расстояние между опорами по оси Х равнялось 3874 мм и по оси У равнялось 500 мм.

В качестве имитатора соседних элементов использовался фрагмент колонны сечением 400×400, длиной 1680 мм. При испытании плита с фрагментом колонны переворачивалась верхней рабочей арматурой вниз.

Результаты испытаний приведены на фиг.4, 5, 6, где дана оценка эквивалентности напряженно-деформированного состояния на стенде и в эксплуатации в процентах. Относительные значения расхождений в замерах по разнице между максимальными и минимальными значениями по перемещению составила 19%, по изгибающим моментам М_xmax 0%, М_xmin 17,4% M_ymax 0%, M_ymax 31%.

Таким образом, предлагаемым изобретением решается задача повышения точности определения несущей способности плиты за счет более точной имитации напряженно-деформированного состояния плиты, которую она испытывает в режиме эксплуатации, испытания одновременно узлов соединения плиты с колонной здания и упрощения устройства.