Натурные испытания конструкций.

Испытание пробной нагрузкой производится в случаях, когда при обследовании не может быть четко установлена расчетная схема конструкции или когда выявить фактические параметры ее технического состояния обычными методами обследования не представляется возможным, а поверочные расчеты не дают достаточно надежных результатов.

По характеру внешних воздействий различают испытания статической или динамической нагрузкой. При статических испытаниях конструкцию загружают неподвижными нагрузками в определенном порядке с постепенно нарастающим увеличением. Динамические испытания проводятся при нагрузках, резко изменяющих свои значения во времени или меняющих в процессе испытаний свое положение на испытываемой конструкции.

Для оценки жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций статические испытания являются прямым методом контроля. При этом жесткость оценивается обычно по величине прогибов, а трещиностойкость — по усилию трещинообразования и ширине раскрытия трещин.

При оценке прочности конструкции метод статического испытания является косвенным, так как конструкция обычно не доводится до разрушения, а наибольшая величина статической нагрузки, приложенной к изделию при испытании, принимается равной эксплуатационной (т. е. без извлечения конструкции из состава здания и сооружения), а также в демонтированном состоянии на специальном стенде.

Испытания конструкций проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 8829—94 — «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Методы испытаний нагружением и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости».

Испытание конструкций пробным нагружением производится при положительной температуре воздуха. Перед началом испытаний проводят освидетельствование конструкций, а именно: определяют фактическую прочность бетона одним из неразрушающих методов, проверяют геометрические размеры конструкции и отклонения их от проектных размеров; фиксируют места расположения внешних дефектов (трещин, сколов и др.), измеряют шаг трещин и максимальную ширину их раскрытия, на трещины устанавливают гипсовые маяки.

При проведении испытаний фиксируют образование и развитие трещин, ширину их раскрытия, замеряют прогибы и смещение арматуры относительно бетона на торцах конструкции. Результаты испытаний заносят в специальные ведомости, там же зарисовывается схема развития трещин.

Для оценки жесткости конструкций по результатам испытаний необходимо знать фактический, контрольный, проектный и предельно допустимый прогибы конструкции, каждый из которых определяется соответственно в процессе испытаний согласно указаниям норм как прогиб от контрольной нагрузки по проверке жесткости, прогиб по расчету от эксплуатационной нагрузки и по нормам проектирования. Жесткость конструкции оценивается согласно требованиям ГОСТ 8829—94 — «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Методы испытаний нагружением и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости».

Трещиностойкость конструкции оценивают по значениям нагрузок, вызывающих появление первых трещин, или по ширине раскрытия трещин при контрольных нагрузках.

Конструкции, к которым предъявляются требования 1-й категории трещиностойкости, оценивают сопоставлением полученного усилия трещинообразования с его вычисленным контрольным значением. Конструкции, к трещиностойкости которых предъявляют требования 2-й и 3-й категории, оценивают путем сопоставления замеренных величин ширины раскрытия трещин с их контрольными значениями.

Во время проведения испытаний конструкций, особенно при испытании их в эксплуатируемом проектном положении на обследуемом объекте, необходимо принимать меры к обеспечению безопасности работ. Доступ посторонних лиц в зону проведения испытаний должен быть запрещен.

При испытании должны приниматься меры по предотвращению обрушения испытываемой конструкции, загрузочных устройств и загружающих материалов.

Основными задачами испытания конструкций и сооружений динамической нагрузкой являются:

· определение динамических характеристик эксплуатационных нагрузок (их значения, направления, частоты);

· выявление основных динамических характеристик: амплитуды колебаний, частоты, ускорения, формы вынужденного колебания и динамического коэффициента при работе конструкций на эксплуатационные нагрузки;

· влияние динамической нагрузки на прочность, жесткость и трещиностойкость конструкции;

· возможность установки на конструкцию агрегатов с динамическими нагрузками;

· влияние динамической нагрузки на нормальные эксплуатационные условия сооружений и на ход технологического процесса;

· влияние физиологического воздействия вибрации сооружения на организм человека.

Для получения отмеченных динамических характеристик при испытании и обследовании конструкций используются три основных вида динамических нагрузок:

· неподвижная вибрационная нагрузка, создаваемая работой механизмов и агрегатов с неуравновешенными массами (различные станки, вентиляторы, стационарные двигатели или специальные возбудители вынужденных колебаний — вибростенды и вибромашины);

· ударная нагрузка, передаваемая на конструкцию через песчаную подушку при падении специальных грузов массой, равной 0,1% от массы конструкции с высоты 2—2,5 м; возможно также создание ударной нагрузки при резком удалении груза, подвешенного на конструкцию с нижней стороны;

· подвижная вибродинамическая нагрузка (мостовые краны, различные транспортные средства, конвейеры и т. д.).

Параметры колебаний или динамические характеристики определяются по специальным графикам — виброграммам, получаемым с помощью регистрирующих приборов.

Динамические испытания могут проводиться для конструкций, эксплуатируемых при статических и динамических нагрузках. В первом случае динамические испытания строительных конструкций в режиме собственных или вынужденных колебаний позволяют по полученным характеристикам — частоте и декременту колебаний — косвенно судить об основных показателях качества железобетонных конструкций — прочности, жесткости, трещиностойкости. Оценка этих показателей производится на основе градуировочных зависимостей, полученных по результатам серии испытаний аналогичных конструкций статической нагрузкой и неразрушающими методами.

В том случае, когда конструкция не удовлетворяет условиям прочности или резонирует, необходимо принять соответствующие меры, которые выбирают в зависимости от технической и экономической эффективности: изменение жесткости конструкции, положения агрегата на конструкции, числа оборотов и т. д.

Оценка параметров вибрации проводится на основе сравнения их с предельно допустимыми из условия обеспечения нормальной жизнедеятельности людей и работы технологического оборудования.

Если замеренные параметры окажутся выше допустимых, то необходимо разработать инженерное решение по снижению отрицательных воздействий указанных колебаний.