Способ испытания каркасной ячейки здания
Владельцы патента RU 2331858:
Общество с ограниченной ответственностью "Свой дом" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике. Сущность: производят статическое нагружение равномерно распределенной нагрузкой плит перекрытия. Определяют величины прогиба при различных нагрузках с помощью нивелирования и измерительной стойки. Определяют несущую способность ячейки. Выявляют характер деформации контактных швов в зоне стыка граней колонн с пазами плит перекрытия. Измеряют величины растяжения в середине плит перекрытия и сжатия колонн механическим тензометром. Определяют остаточные деформации элементов конструкций после снятия нагрузки. Ячейку испытывают после бетонирования контактных швов, натяжения и оттяжки канатной арматуры, до замоноличивания каналов с канатной арматурой. Нагружение каркасной ячейки выполняют штучными грузами в 6 этапов с выдержкой нагрузки в течение 3-х суток, доводя нагрузку до разрушающей. Для более равномерного распределения нагрузки на поверхность ячейки насыпают слой песка толщиной 30 мм. Оставляют расстояния между штучными грузами не менее 20 мм и выполняют одновременную раскладку этих грузов с двух сторон от колонн, заканчивая в центре ячейки. Вертикальное перемещение плит около колонн измеряют индикаторами часового типа, при этом все деформации измеряют в наиболее опасных зонах согласно схеме измерений. Технический результат: оценка надежности конструкции каркасной ячейки здания, возводимого с натяжением канатной арматуры в построечных условиях. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к строительству зданий с натяжением арматуры в построечных условиях, в частности к испытаниям строительных конструкций.
Известен способ определения максимального прогиба конструкций в виде упругих балок и балочных плит при поперечном изгибе равномерно распределенной нагрузкой [Патент RU №2213953, заявл. 03.07.2001], заключается в установке контролируемой конструкции на стенде, закреплении ее краев в соответствии с заданными граничными условиями, испытании конструкции в ненагруженном состоянии динамическим методом в режиме резонансных колебаний и измерении резонансной частоты колебаний, изготовлении эталонной конструкции без соблюдения условий геометрического подобия с контролируемой конструкцией, испытании эталонной конструкции статическим методом и динамическим методом в режиме резонансных колебаний, измерении максимального прогиба и резонансной частоты колебаний эталонной конструкции и аналитическом определении максимального прогиба контролируемой конструкции с учетом полученных экспериментальных данных при испытаниях контролируемой и эталонной конструкций. При этом независимо от вида граничных условий контролируемой конструкции граничные условия эталонной конструкции выполняют в любой комбинации условий шарнирного опирания и жесткого защемления по концам, при этом измеряют погонные массы контролируемой и эталонной конструкций, а максимальный прогиб контролируемой конструкции вычисляют с учетом отношения этих масс и отношения равномерно распределенных нагрузок, действующих на конструкции.
Недостатком известного способа является большая материалоемкость и энергоемкость проведения испытаний при изготовлении эталонной конструкции, невозможность проведения испытаний каркасной ячейки на строительном объекте, возведенном с натяжением арматуры в построечных условиях.
Известен способ испытания плиты на перекрытии и устройство для его осуществления [Заявка №95114215, заявл. 08.08.1995], заключающийся в приложении вертикальных нагрузок на конструкцию, в установлении приборов, в снятии отсчетов при испытании отдельной плиты и одновременном сохранении целостности структур смежных перекрытий, в процессе эксперимента сохраняют баланс усилий, действующих перпендикулярно оси симметрии испытываемой конструкции, при этом одновременное приложение активных и реактивных усилий обеспечивает недопущение роста прогибов ниже и вышележащих опорных балок. Устройство состоит из опор, силовозбудителей, при этом оно выполнено в виде рычага Архимеда с двумя стойками, опертыми в балки верхнего этажа, по концам снабженных соответственно уплотнителем и силовозбудителем, причем оно дополнительно снабжено силовыми блоками, состоящими из цангового захвата, тяги, реверсора с силовозбудителем посередине.
Недостатком известного способа и устройства к нему является неравномерность нагружения конструкции, сложность устройства с силовозбудителем, а также такой способ не дает возможности проверить в полном объеме характер деформаций в ответственных соединениях и несущую способность каркасной ячейки на строительном объекте, возведенном с натяжением арматуры в построечных условиях.
Известен способ неразрушающего контроля прочности строительных конструкций [Патент RU №2006814, заявл. 06.06.1994], по которому на поверхности испытуемой конструкции определяют места возможных максимальных деформаций, в этих местах испытуемую конструкцию нагружают механической нагрузкой, не превышающей предельного значения, и определяют величину деформации в этих местах, а о прочности конструкции судят с учетом среднего значения величины деформации для конструкций из материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией, прикладывают механическую нагрузку постоянной величины, испытуемую конструкцию нагружают 5-10 раз, а при определении величины деформации учитывают величину перемещения.
Недостатком известного способа является применимость его только для материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией, а также не выражен характер нагружения, таким способом невозможно определить несущую способность каркасной ячейки возведенной с натяжением арматуры в построечных условиях.
Известен способ неразрушающего контроля несущей способности железобетонных конструкций [Патент RU №2275613, заявл. 25.05.2004], по которому определяют места возможных максимальных деформаций в стержнях арматуры и в бетоне, в этих местах устанавливают измерители деформаций, конструкцию нагружают испытательной механической статической нагрузкой, не превышающей предельного ее значения по прочности бетона или арматуры конструкции, и определяют значения деформаций, при этом нагружение конструкции выполняют в одном и том же месте 5-10 раз постоянной по значению статической механической нагрузкой при двух-пяти различных ступенях нагрузки, по результатам двух-пяти испытаний находят средние значения деформаций и соответственно двух-пяти значений доверительных интервалов измеренных деформаций, по которым строят график зависимости средних значений деформации от нагрузки и доверительные границы, при этом деформации измеряют одновременно в двух крайних стержнях арматуры и в двух крайних местах бетона на верхней грани сжатой зоны элемента в опасном сечении конструктивного элемента, по средним деформациям в арматуре и бетоне строят графики зависимости деформаций от нагрузки и доверительные границы, аппроксимируя их полиномами второй пятой степени, на графике зависимости деформаций от нагрузки на оси абсцисс (деформаций) откладывают значение предельной деформации по нормативным документам по расчету железобетонных конструкций и графически определяют прочность (предельную нагрузку) конструкции по прочности арматуры и прочности бетона отдельно, принимая наименьшее из двух значений.
Недостатком известного способа неразрушающего контроля является сложность его проведения, применение сложной системы измерителей деформации (тензометры, тензорезисторы и т.д.), а также необходимость скалывания защитного слоя бетона у арматуры, ее шлифования для упора опор тензометров.
Известно устройство для испытания узлов каркасных зданий [а.с. №1791749, заявл. 19.03.1993], содержащее приспособление для бокового нагружения в виде тяг с домкратами и шарнирных стоек, которое снабжено горизонтальной траверсой, цилиндрическими шарнирами и шарнирно-поворотными головками, выполненными из неподвижной и подвижной частей, соединенных болтом с возможностью вращения подвижной части вокруг оси болта, при этом неподвижная часть головки с помощью болтов закреплена на траверсе, тяги домкратов закреплены с подвижной частью головок, а цилиндрические шарниры установлены перпендикулярно боковым граням траверсы.
Недостатком известного устройства является трудоемкость его применения, приложение нагрузки неравномерно и происходит в конкретной точке, что создает дополнительный изгибающий момент и соответственно трудность анализа деформаций при испытании каркасной ячейки возведенной с натяжением арматуры в построечных условиях, а также значительная материалоемкость и габариты устройства.
Наиболее близким к заявленному способу относится способ испытаний плит перекрытий на прочность и жесткость и устройство для его осуществления [а.с. №1059464, заявл. 28.05.1982], включающий установку опор по контуру плиты, установку плиты на опоры, нагружение пролетной части плиты и измерение деформаций в ней, при этом перед нагруженном пролетной части производят равномерно распределенное нагружение отдельных участков края плиты, заключенных между внешним контуром плиты и контуром, совпадающим с проекцией внутреннего контура опор. Эти опоры вдоль контура плиты устанавливают неравномерно, а нагружение каждого участка по краям плиты осуществляют с различными удельными нагрузками. Устройство для испытаний плит перекрытий на прочность и жесткость, включающее основание, опоры, установленные по контуру плиты, приспособление для нагружения пролетной части плиты, измерительные приспособления, при этом оно снабжено приспособлением для нагружения краев плиты в виде гидродомкратов со штампами, установленными вдоль контура плиты и примыкающими друг к другу, причем ширина штампов равна ширине опор, установленных под ними, а опоры выполнены с плоской поверхностью, взаимодействующей с плитой, и длиной, равной длине штампа, устанавливаемого над ними.
Недостаток известного способа испытаний плит перекрытий и устройства для его реализации заключается в ограниченном его применении только для строительства зданий с применением опор под плиты перекрытия в виде балок, ригелей, несущих стен, сложность использования его для ячейки каркаса, возведенной с натяжением арматуры в построечных условиях, а также повышенная материалоемкость и энергоемкость применяемых технических устройств для создания нагрузки.
Задачей разрабатываемого способа является оценка надежности конструкции каркасной ячейки здания, возводимого с натяжением канатной арматуры в построечных условиях.
Технические результаты, которые могут быть получены при использовании заявляемого способа:
- оценка расчетной нагрузки с фактически полученными результатами,
- определение несущей способности ячейки,
- определение вида и величины деформации в контактных швах каркасной ячейки,
- комплексная оценка прочности и жесткости каркасной ячейки здания с учетом нелинейности деформирования ее конструкционных материалов,
- оптимизация армирования плит перекрытия и колонн, а также количества канатов напрягаемой арматуры,
- определение надежности каркасной ячейки.
Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможным для способа испытания каркасной ячейки здания, включающего статическое нагружение равномерно распределенной нагрузкой плит перекрытия, определение величины прогиба при различных нагрузках с помощью нивелирования и измерительной стойки, определение несущей способности ячейки, выявление характера деформации контактных швов в зоне стыка граней колонн с пазами плит перекрытия, измерение величин растяжения в середине плит перекрытия и сжатия колонн механическим тензометром, определение остаточных деформаций элементов конструкций после снятия нагрузки, при этом ячейку испытывают после бетонирования контактных швов, натяжения и оттяжки канатной арматуры, до замоноличивания каналов с канатной арматурой, нагружение каркасной ячейки выполняют штучными грузами в 6 этапов с выдержкой нагрузки в течение 3-х суток, доводя нагрузку до разрушающей, при этом для более равномерного распределения нагрузки на поверхность ячейки насыпают слой песка толщиной 30 мм, оставляют расстояние между штучными грузами не менее 20 мм и выполняют одновременную раскладку этих грузов с двух сторон от колонн, заканчивая в центре ячейки, вертикальное перемещение плит около колонн измеряют индикаторами часового типа, при этом все деформации измеряют в наиболее опасных зонах согласно схеме измерений.
Причем испытания каркасной ячейки проводят на полигоне и на возведенном каркасе здания в угловой ячейке, испытывающей наибольшие напряжения от сил натяжения канатной арматуры, при этом на полигоне каркасная ячейка дополнительно включает в себя наружные и внутренний бортовые элементы и консольную плиту, каналы с канатной арматурой в этой ячейке выполняют замоноличенными.
Измерение прогиба плит перекрытия проводят в середине их длины вдоль стыка, затем диагонально в конце длины в зоне стыка двух плит, и осуществляют нивелированием с одной точки при двух горизонтах инструмента с отсчитыванием по двум сторонам рейки.
Изобретательским шагом является определение надежности каркасной ячейки здания с учетом нелинейности деформирования железобетонных изделий, которые представлены сборной конструкцией посредством двухосной передачи усилия канатной арматуры на бетон, что дает возможность сравнить не только результаты расчетов с фактически полученными, но и экспериментальным методом определить характер зависимости между нагрузкой и деформацией, выявить эмпирические коэффициенты с последующим их применением при расчетах аналогичных железобетонных конструкций. Заявляемый способ позволяет определить устойчивость каркасной ячейки к технологическим погрешностям при строительстве зданий, а также выявить наиболее «слабые» места в конструкции и в последствии устранить их технологически или конструктивно. Проверка на несущую способность без замоноличивания каналов с канатной арматурой позволяет проанализировать характер поведения и величину напряжения каждого каната при различном нагружении каркасной ячейки.
Способ испытания каркасной ячейки здания позволяет оптимизировать армирование, гарантирующее деформирование и устойчивость зданий при заданной степени надежности. Проведение экспериментов этим способом значительно расширяет банк экспериментальных данных для аналогичных конструкций при испытаниях на центральное сжатие и растяжение, изгиб, жесткость, а также на применение различных марок стали для арматурных канатов. Проведение экспериментов этим способом позволяет разработать модель надежности для конструктивных систем с учетом специфики составляющих элементов и характера воздействия нагрузок.
Испытание каркасной ячейки заявляемым способом потребует известных методик измерения деформаций и применения для фиксирования контролируемых показателей известного оборудования. Поэтому затраты на проведение испытаний таким способом не требуют разработки специальных устройств для контроля за объектом, что позволяет использовать общедоступные средства контроля измерений.
Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие фигуры.
Фиг.1. Способ испытания каркасной ячейки здания. Ячейка каркаса здания, возведенная на полигоне, включающая колонны, штучные грузы, механический тензометр, индикатор часового типа, консольную плиту, измерительную стойку, фундаментные стаканы, слой песка, страховочные опоры (вид сбоку).
Фиг.2. Ячейка каркаса здания, возведенная на полигоне, включающая колонны, штучные грузы, консольную плиту, наружные бортовые элементы, внутренний бортовой элемент, канатную арматуру, плиты перекрытия, каналы с канатной арматурой (вид сверху).
Фиг.3. Фрагмент установки и фиксации измерительных устройств в соединении консольной плиты и колонны с закрепленными механическим тензометром и индикатором часового типа.
Фиг.4. Схема мест измерений каркасной ячейки, состоящей из колонн, консольной плиты, наружных бортовых элементов, внутреннего бортового элемента, плит перекрытий, канатной арматуры и места измерений деформаций в зоне контакта пазов плит перекрытий, наружных и внутреннего бортовых элементов, консольной плиты с колонной, места измерений величины прогибов и растяжений (вид сверху).
На испытательном полигоне формируют каркасную ячейку здания путем установки колонн 1 в фундаментные стаканы 2 и раскладки плит перекрытия 3, наружных бортовых элементов 4, внутреннего бортового элемента 5, консольной плиты 6 на проектные отметки (фиг.1-2). Затем после замоноличивания контактных швов (на фигуре не показаны) между пазами (на фигуре не показаны) плит перекрытий 3, наружных бортовых элементов 4, внутреннего бортового элемента 5, консольной плиты 6 и после набора этими швами 70% проектной прочности предварительно натягивают канатную арматуру 7. Перед соединением всех конструктивных элементов ячейки под плиты перекрытия 3, наружные бортовые элементы 4, внутренний бортовой элемент 5 и консольную плиту 6 устанавливают страховочные опоры 8. По завершению процесса натяжения и оттяжки канатной арматуры 7 приступают к замоноличиванию контактных швов 9 с канатной арматурой 7 (фиг.2). После монтажа каркасной ячейки позиционируют механические тензометры 10, индикаторы часового типа 11, измерительную стойку 12 (фиг.1, 3) согласно схеме измерений (фиг.4) в наиболее вероятных и подверженных деформациям участках каркасной ячейки. Затем выполняют равномерную укладку песка 13 слоем толщиной 30 мм по всей поверхности каркасной ячейки (фиг.1), завершив процесс засыпки, производят настройку всех измерительных приборов на нулевую отметку. Затем приступают к нагружению каркасной ячейки штучными грузами 14, при этом укладку их проводят с расстоянием не менее 20 мм друг от друга, начиная раскладку одновременно с двух сторон от колонн и заканчивая в центре ячейки (фиг.1-2).
В процессе нагружения контролируют деформации в ответственных зонах 15 контакта пазов (на фигуре не показаны) плит перекрытий 3, наружных 4 и внутреннего 5 бортовых элементов, консольной плиты 6 с колоннами 1, а также зоны 16 для измерения величины прогибов и растяжений с помощью нивелирования и тензометрирования (фиг.4).
Нагрузку каркасной ячейки проводят в 6 этапов с выдержкой в течение 3-х суток с дальнейшим снятием предыдущего этапа нагрузки для измерения остаточных деформаций, доводя нагрузку до разрушающей. Первый и второй этапы выполняют равномерной нагрузкой, равной по 410 кг/м2, затем снимают нагрузку предыдущего этапа по завершению измерения с полной нагрузкой и фиксируют показания приборов, третий этап - нагружение консольной плиты равномерной нагрузкой 820 кг/м2 в два шага по 410 кг/м2 каждый, нагружение двух наружных бортовых элементов в 1150 кг/м2 в три шага (420+420+310) кг/м2, нагружение внутренней бортовой балки в три шага (864+864+864) кг/м2. После каждого шага снимают показания приборов. По завершению третьего этапа снимают нагрузку и снова фиксируют показания приборов. Затем приступают к четвертому этапу нагружения равномерной нагрузкой 820 кг/м2 в четыре шага (205+205+205+205) кг/м2 по завершению каждого снимают показания приборов, затем убирают нагрузку 4-го этапа и снова фиксируют показания. Пятый и шестой этапы нагружают по 320 кг/м2. Суммируя, таким образом, нагрузку от этапа к этапу нагружения, определяют разрушающую нагрузку в момент, когда плиты перекрытия 3 просядут на страховочные опоры 8 (фиг.1).
Заявляемый способ испытания позволяет проанализировать работу конструкции при двухосном напряженном состоянии, определить результаты прогибов плит перекрытия, бортовых элементов, консольной плиты, вертикальные перемещения плит перекрытий относительно колонн, напряжения и деформации в колоннах, деформации растяжения плит, выявить места появления возможных трещин и сколов.
Аналогичным образом были проведены испытания каркасной ячейки в строящемся здании в угловой ячейке каркаса, испытывающей наибольшие напряжения от сил натяжения канатной арматуры, причем испытания проводили без замоноличивания каналов с канатной арматурой.
Исследования заявляемым способом позволяют сравнить, как поведет себя конструкция каркасной ячейки при различных условиях проведения испытаний - на полигоне и на возведенном каркасе здания, сохраняя при этом одни и те же конструктивные и технологические параметры этой ячейки.
Практическая применимость изобретения показана на 3-х примерах конкретного использования.
Пример 1. Испытания каркасной ячейки на полигоне.
Вначале производят установку 4-х колонн в фундаментные стаканы, предварительно расставленные на площадке. Затем в зону между колонн раскладывают страховочные опоры, по завершению которых приступают к проектной раскладке плит перекрытий, двух наружных бортовых элементов, одного внутреннего бортового элемента, консольной плиты, образующих совместным их соединением каркасную ячейку. Затем производят замоноличивание контактных швов между пазами плит перекрытий, бортовых элементов, консольной плиты и гранями колонн, а также между плитами перекрытий цементно-песчаным раствором. После того, как раствор наберет 70% проектной прочности, производят натяжение канатной арматуры предварительно пропущенной через каналы колонн. Затем выполняют оттяжку канатов вниз с одновременной ее фиксацией в двух местах пролета между колоннами с дальнейшим замоноличиванием каналов с канатной арматурой цементно-песчаным раствором. Затем согласно схеме мест измерений для оценки деформации в соответствующих зонах производят запрессовку маяков, крепление хомутов к каждой из колонн для закрепления к ним индикаторов часового типа. Для измерения величины деформации конструкции используют следующие методы: 1) измерение величины прогиба стойкой универсальной измерительной; 2) геометрическое нивелирование - нивелир Н410 с погрешностью ±1 мм; 3) измерение расстояний лазерным нивелиром с компенсатором производства Японии в фиксированной точке; 4) измерение деформаций растяжения в середине плит перекрытий и бортовых элементов механическим тензометром с точностью до 0,01 мм; 5) измерение смещений плит перекрытий, бортовых элементов, консольной плиты относительно колонн осуществляют с помощью индикаторов часового типа с точностью 0,01 мм, закрепленных согласно схеме измерений (фиг.4).
После того, как произвели закрепление всех приборов на каркасной ячейке и создали нивелирную станцию с маяками, закрепленными в конструкции каркасной ячейки и опорным репером, находящимся на расстоянии 15 м от места испытаний, производят выверку всех измерительных средств на нулевую отметку. Нагружение каркасной ячейки выполняют штучными грузами в 6 этапов с выдержкой в течение 3-х суток и с последующим снятием каждого предыдущего этапа. Непосредственно перед нагружением для более равномерного распределения нагрузки на поверхность каркасной ячейки насыпают слой песка, равный 30 мм, и при укладке штучных грузов оставляют между ними расстояние не менее 20 мм, при этом раскладку ведут одновременно с двух сторон, начиная от колонн и заканчивая в центре ячейки. Первый и второй этапы выполняют равномерной нагрузкой, равной по 410 кг/м2, по завершению снятия показаний убирают нагрузку предыдущего этапа и фиксируют показания приборов на предмет выявления остаточных деформаций, третий этап - нагружение консольной плиты равномерной нагрузкой 820 кг/м2 в два шага по 410 кг/м2 каждый, нагружение двух наружных бортовых элементов в 1150 кг/м2 в три шага (420+420+310) кг/м2, нагружение внутренней бортовой балки в три шага (864+864+864) кг/м2. После каждого шага снимают показания приборов. Убирают нагрузку третьего этапа и снова фиксируют показания приборов. Затем приступают к четвертому этапу нагружения равномерной нагрузкой 820 кг/м2 в четыре шага (205+205+205+205) кг/м2 по завершению каждого снимают показания приборов, затем снимают нагрузку 4-го этапа и снова фиксируют показания. Пятый и шестой этапы нагружения нагрузка по 320 кг/м2. Суммируя, таким образом, нагрузку от этапа к этапу нагружения определяют разрушающую нагрузку в момент, когда плиты перекрытия проседают на страховочные опоры.
По окончании испытаний получены следующие результаты.
- Средние значения вертикальных перемещений при расчетной нагрузке 820 кг/м2 (без учета собственного веса):
| 1) в центре стыка вдоль плит перекрытий, мм | 28,0 |
| 2) в середине наружного бортового элемента, мм | 6,0 |
| 3) в середине внутреннего бортового элемента, мм | 10,0 |
| 4) в середине консольной плиты, мм | 8,0 |
| 5) деформация плит перекрытий в середине пролета поперек стыка, | |
| в середине консольной плиты и плиты перекрытия поперек стыка, мм | 0,24 |
| 6) вертикальное перемещение плит около колонн, мм | 0,42 |
| - максимальный прогиб плиты перекрытия с учетом | |
| вертикальных деформаций колонны и стыка «паз плиты - колонна», мм | 60,0 |
| - наличие трещин в монолитном шве между плитами перекрытий, | 3-й |
| этап при 820 кг/м2 | |
| - среднее значение деформаций в середине колонн при | |
| расчетной нагрузке 820 кг/м2 (без учета собственного веса), мм | 0,08 |
| - среднее значение деформаций в колоннах около перекрытия | |
| при расчетной нагрузке 820 кг/м2 (без учета собственного веса), | |
| мм | 0,05 |
| - среднее значение изменений прогиба плит перекрытий через | |
| 3-е суток при расчетной нагрузке 820 кг/м2 (без учета | |
| собственного веса), мм | 1,00 |
| - величина остаточных деформаций от максимального | |
| значения после снятия нагрузки не превышает, % | 17,0-20,0 |
| - фактический прогиб меньше теоретического, раз | 2,5÷3,0 |
| - несущая способность ячейки, кг/м2 | 2000,0 |
Пример 2.
Выполняют работы по примеру 1, но испытания каркасной ячейки проводят на возведенном здании, без замоноличивания каналов с канатной арматурой и при монтаже ее с низкой температурой окружающей среды. Выбор каркасной ячейки в здании основывался на поиске ячейки, испытывающей наибольшие напряжения от сил натяжения канатной арматуры. На основе анализа расчетных и практических результатов наибольшие напряжения испытывают угловые ячейки каркаса. Вторым критерием выбора места испытаний стало то, что монтаж 5-го этажа выполнялся в зимний период при низких температурах до -15°С и швы в местах стыка колонны с плитой подверглись замораживанию до набора раствором проектной прочности. При этом ячейка не содержит консольной плиты. Нагружение каркасной ячейки выполняют штучными грузами при 820 кг/м2 в два этапа, первый нагрузка 820 кг/м2 с выдержкой в течение 3-х суток и второй разгружение. В остальном методика испытаний и определение исследуемых показателей аналогичны примеру 1.
По окончании испытаний получены следующие результаты.
- Средние значения вертикальных перемещений при расчетной нагрузке 820 кг/м2 (без учета собственного веса):
| 1) в центре стыка вдоль плит перекрытий, мм | 5,0 |
| 2) в центре стыка вдоль плит перекрытий при выдержке | |
| в течение 3-х суток, мм | 6,0 |
| 3) деформация плит перекрытий в середине пролета | |
| поперек стыка, мм | 0,07 |
| 4) деформация плит перекрытий в середине пролета | |
| поперек стыка при выдержке в течение 3-х суток, мм | 0,08 |
| 5) вертикальное перемещение плит около колонн, мм | 0,05 |
| 6) вертикальное перемещение плит около колонн при выдержке | |
| в течение 3-х суток, мм | 0,07 |
| 7) значение деформаций в середине колонн, мм | 0,077 |
| 8) значение деформаций в середине колонн при выдержке | |
| в течение 3-х суток, мм | 0,085 |
| - максимальный прогиб плиты перекрытия с учетом | |
| вертикальных деформаций колонны и стыка «паз плиты - колонна», мм | 15,9 |
| - величина остаточных деформаций от максимального значения | |
| при снятии нагрузки составляет, % | 30,0 |
Пример 3.
Выполняют работы по примеру 2, но испытания каркасной ячейки проводят на втором этаже строящегося здания. Равномерно распределенные нагрузки создают штучными грузами массой по 17 кг в 4 этапа: 200 кг/м2; 400 кг/м2; 600 кг/м2 и затем проводят замеры при полной разгрузке ячейки. Нагрузка составляла до 0,75 расчетной.
По окончании испытаний получены следующие результаты.
- Средние значения вертикальных перемещений при нагрузке 600 кг/м2 (без учета собственного веса):
| 1) в центре стыка вдоль плит перекрытий, мм | 17,0 |
| 2) величина остаточного прогиба, мм | 3,0 |
| 3) вертикальное перемещение плит около колонн, мм | 0,30 |
| 4) величина остаточного вертикального перемещения | |
| плит около колонн, мм | 0,09 |
| 5) значение деформаций в середине колонн, мм | 0,48 |
| 6) величина остаточных деформаций в середине колонн, мм | 0,28 |
| - максимальный прогиб плиты перекрытия с учетом | |
| вертикальных деформаций колонны и стыка «паз плиты - колонна», мм | 0,50 |
| - наличие трещин в монолитном шве между плитами перекрытий, | 3-й этап |
| при 600 | |
| кг/м2 | |
| - величина остаточных деформаций от их максимальных | |
| значений составляет, % | 17,0-25,0 |
Заявляемый способ испытания каркасной ячейки здания позволяет проанализировать работу всей конструкции на различных ступенях ее нагружения, при возведении каркасной ячейки в условиях низких температур окружающей среды, нормальных условиях, с замоноличиванием каналов с канатной арматурой цементно-песчаным раствором и без замоноличивания, с применением консольной плиты и без ее использования. Способ испытаний дает объективную оценку как всей конструкции, при несущей способности, равной 2000 кг/м2, так и отдельных конструктивных элементов, что, в свою очередь, позволяет выявить наиболее «слабые» места и в дальнейшем устранить дефект конструктивно и (или) технологически. Способ испытаний при различных условиях показывает довольно стабильные результаты, что говорит о соответствии его расчетным характеристикам. Соответствие величины максимального прогиба, равного 60 мм, при нагрузке 820 кг/м2 в наиболее опасном месте согласно схеме измерений доказывает целесообразность ее применения. Результаты испытаний позволяют сделать вывод, что для монтажа каркасной ячейки достаточно 4-х канатов при суммарном усилии натяжения 15 тонн на каждый, эксплуатация здания возможна и без замоноличивания каналов с канатной арматурой. Результаты способа испытаний дают представление о фактической работе конструкции перекрытия при двухосном напряженном состоянии, позволяя создать модель для расчета аналогичных строительных конструкций и всего здания в целом.
1. Способ испытания каркасной ячейки здания, включающий статическое нагружение равномерно распределенной нагрузкой плит перекрытия, определение величины прогиба при различных нагрузках с помощью нивелирования и измерительной стойки, определение несущей способности ячейки, выявление характера деформации контактных швов в зоне стыка граней колонн с пазами плит перекрытия, измерение величин растяжения в середине плит перекрытия и сжатия колонн механическим тензометром, определение остаточных деформаций элементов конструкций после снятия нагрузки, отличающийся тем, что ячейку испытывают после бетонирования контактных швов, натяжения и оттяжки канатной арматуры, до замоноличивания каналов с канатной арматурой, нагружение каркасной ячейки выполняют штучными грузами в 6 этапов с выдержкой нагрузки в течение 3-х сут, доводя нагрузку до разрушающей, при этом для более равномерного распределения нагрузки на поверхность ячейки насыпают слой песка толщиной 30 мм, оставляют расстояния между штучными грузами не менее 20 мм и выполняют одновременную раскладку этих грузов с двух сторон от колонн, заканчивая в центре ячейки, вертикальное перемещение плит около колонн измеряют индикаторами часового типа, при этом все деформации измеряют в наиболее опасных зонах согласно схеме измерений.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что испытания каркасной ячейки проводят на полигоне и на возведенном каркасе здания в угловой ячейке, испытывающей наибольшие напряжения от сил натяжения канатной арматуры, причем на полигоне каркасная ячейка дополнительно включает в себя наружные и внутренний бортовые элементы и консольную плиту, каналы с канатной арматурой в этой ячейке выполняют замоноличенными.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение прогиба плит перекрытия проводят в середине их длины вдоль стыка, затем диагонально в конце длины в зоне стыка двух плит.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение прогиба осуществляют нивелированием с одной точки при двух горизонтах инструмента с отсчитыванием по двум сторонам рейки.
