Встатье представлены результаты испытаний моделей балок, усиленных полосой на болтовом соединении.

Ключевые слова: экспериментальное исследование, металлическая балка, модель балки, усиление, усиление полосой, болтовое соединение, нагрузки, прогиб

На сегодняшний день обследования и испытания конструкций зданий являются неотъемлемой задачей, помогающей обеспечить безопасность сооружений при новом строительстве, или усилить конструкции получившие дефекты или повреждения в процессе эксплуатации, соответственно, предотвратить их разрушение.

Испытания натурных объектов динамической нагрузкой трудоемки и дорогостоящи, и как правило не предоставляют возможности решить многие теоретические задачи, связанные со строительством зданий, их реконструкцией или усилением конструкций.

Как показывает практика, испытания на моделях могут заменить натурные испытания и во многих случаях являются более эффективными. Принципиально на моделях можно решать любые задачи, возникающие на практике, при соответствующем техническом и экономическом обеспечении.

Целью испытания является получение информации о действительной работе усиленной балки перекрытия подвального помещения, требующей усиления по результатам обследования.

Было испытано две модели балок. Модели — это образцы из стальных швеллеров. Геометрическая длина образцов составляет 1600 мм (рис.1). Материал швеллеров — сталь класса С245 и марки 10П по ГОСТ 8240–89 [1].

В качестве элементов усиления применялась пластина 45х5 из стали соответствующая по прочности основной балке, длинной 800 мм. Пластина закреплялась к балке 4 болтами М10 [3] (рис.1).

Рис. 1. Схемы образцов для испытания балок

Испытание моделей проводилась на установке для испытания балочных конструкций [2].

Рис. 2. Экспериментальная установка для испытания балочных конструкций

Установка для испытания балочных конструкций состоит из основания 1, жестко установленных на нем опорных стоек 2, нагружающего устройства, которое выполнено с возможностью приложения знакопеременных нагрузок и снабжено реверсным механизмом 3 и источником дискретной нагрузки 4. Реверсный механизм 3 выполнен в виде двух пар вертикальных тяг, которые соединены между собой двумя траверсами 5 и 6 с отверстиями под эти тяги. Одна пара тяг 7 и 8 жестко установлена на основании 1, а другая пара тяг 9 и 10 выполнена с возможностью закрепления на испытываемой балочной конструкции 11 посредством хомутов 12 рамной конструкции. При этом концы балочной конструкции 11 закреплены в опорных стойках 2 посредством элементов 13. Траверсы 5 и 6 установлены горизонтально одна над другой, а на нижней траверсе 6 установлен источник дискретной нагрузки 4, который выполнен в виде гидравлического домкрата. Каждая тяга 7 и 8, 9 и 10 снабжена регулировочными гайками: тяга 7 — гайками 14, 15, и 16, тяга 8 — гайками 17, 18 и 19, тяга 9 — гайками 20 и 21, тяга 10 — гайками 22 и 23. Регулировочные гайки 14–23 предназначены для регулировки свободного хода траверс 5, 6 и тяг 9 и 10 и изменения направления действия нагрузок, прилагаемых к испытываемой балочной конструкции 11, поскольку источник дискретной нагрузки 4 действует всегда в одном направлении. Кроме того, установка снабжена динамометром 24, фиксирующим прикладываемые к балочной конструкции 11 нагрузки [2] (рис. 2).

Испытание балок проводилось в следующем порядке: балка устанавливалась на опорные стойки и закреплялась, после чего гидравлическим домкратом производилось нагружение ступенями по 3Мпа.

Схема нагружения показана на рис. 3. Наблюдения за нагрузками осуществлялись с помощью динамометра. Опытное определение величин прогибов производилось с помощью прогибомера Аистова — Овчинникова с ценой деления большой шкалы 0,01 мм.

Рис. 3. Схема нагружения балок

Результаты испытаний были обработаны и внесены в таблицу 1:

Таблица 1

Рис. 4. Зависимость прогиба от нагрузки

Проведя данные испытания моделей приходит к следующему:

‒ При одинаковых нагрузках прогибы балки с усилением значительно меньше, чем балки без усиления.

‒ Выполненные исследования показали эффективность применения данного вида усиления.

Исходя из результатов испытания делаем вывод что усиление балки металлической полосой на болтах не дает развитие дальнейших прогибов, что в свою очередь влияет на повышение устойчивости здания в целом.

Литература:

1. ГОСТ 8240–89 «Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент»
2. Установка для испытания балочных конструкций findpatent.ru //URL: http://www.findpatent.ru/patent/226/2262698.html (дата обращения: 05.06.2017).
3. СНиП II-23–81* Стальные конструкции (с Изменениями, с Поправкой)