Способ неразрушающего контроля прочности строительных конструкций

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности строительных конструкций. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и расширение области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкции из полимерных материалов, но и для конструкций из других материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией. Способ неразрушающего контроля прочности строительной конструкцией заключается в том, что до нагружения конструкции определяют места возможных максимальных перемещений, нагружают постоянной механической нагрузкой 5 - 10 раз, не превышающей ее предельного значения, а при определении величины предельной нагрузки учитывают величину перемещений. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности строительных конструкций и кранов, например балок, ферм, рам и т. д. , преимущественно из материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией материала.

Известен способ исследования механических свойств конструкционных материалов с учетом истории нагружения, заключающийся в том, что изделие нагружают, регистрируют в различных его местах деформации и строят диаграммы усилия нагружения - деформации. Затем из изделия в этих местах вырезают образцы для проведения стандартных испытаний.

Недостатком этого способа является частичное или полное разрушение изделия.

Известен способ неразрушающего контроля изделий, заключающийся в том, что изделие нагружают переменной механической нагрузкой, не превышающей своего предельного значения, определяют зависимость между нагрузкой и значением измеренной деформации, сравнивают с такой же зависимостью эталонных диаграмм.

Недостатками такого способа являются необходимость наличия эталонных диаграмм, многократное нагружение переменной нагрузкой, большая трудоемкость обработки результатов измерений.

Наиболее близким к изобретению является способ неразрушающего контроля прочности изделий, заключающийся в том, что изделие нагружают переменной нагрузкой, не превышающей ее предельного значения, определяют места возможных максимальных деформаций, возбуждают в этих местах упругие колебания и определяют деформации в них и рассчитывают по формуле прочность.

Недостатком этого способа является большая трудоемкость, применимость только для изделий из полимерных материалов, способ не применим для загружения конструкций, находящихся в эксплуатации.

Требуется нагрузка максимально возможная для получения более точного значения прочности, а также разгрузка в случае действия эксплуатационной нагрузки для последующего экспериментального нагружения. Это связано с опасностью работ и необходимостью предохранительных устройств.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и расширение области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкций из полимерных материалов, но и для конструкций из других материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией.

Это достигается тем, что в способе неразрушающего контроля прочности строительной конструкции определяют места возможных максимальных деформаций, в этих местах испытуемую конструкцию нагружают механической нагрузкой, не перевышающей предельного значения, и определяют величину деформации в этих местах, а о прочности конструкции судят с учетом среднего значения величины деформации.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что прикладывают механическую нагрузку постоянной величины, испытуемую конструкцию нагружают 5-10 раз, а при определении величины предельной нагрузки учитывают величину перемещения.

На фиг. 1 показан график зависимости нагрузки от перемещения; на фиг. 2 - график зависимости нагрузки от перемещения для балки перекрытия; на фиг. 3 - расчетная схема балки перекрытия.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяют места наибольших возможных перемещений и в этих местах устанавливают измерители перемещений. Прикладывают дополнительную нагрузку, не превышающую ее предельного значения, или наоборот, снимают действующую с эксплуатируемой конструкции нагрузку n = 5-10 раз. Определяют значения перемещений Δ и ее среднее арифметическое значение .

Число нагружений выбрано n = 5-10 раз, так как при n < 5 значение перемещения заметно статистически меняется, а при n > 10 статистических изменений значений перемещений практически нет [4] .

По результатам измерений в 5-10 опытах находят значения доверительных интервалов для с вероятностью не менее 0,95 .

Строят график зависимости нагрузки Q от перемещения Δ . Через начало координат Δ- Q и найденную точку из эксперимента Δ_э, Q_эпроводят луч. На оси перемещений откладывают допустимое Δ_д, которое определяют по СН и П и другим нормативным документам. Проводят границы доверительных интервалов (3, 5) параллельно графику Δ - Q (фиг. 1). Определяют ординату точки пересечения доверительных границ наибольшего контролируемого перемещения и допустимое предельное перемещение (т. 6, фиг. 1). Значение этой координаты Q_пр и будет соответствовать предельной нагрузке.

П р и м е р. Определить грузоподъемность балки из 1 N 20, пролетом l = 6 м, находящейся под нагрузкой q = 6 кН/м.

Определяют ориентировочно (теоретически) предельную нагрузку на балку из условия прочности.

q_пр= (8W·R_y)/l² , где W - момент сопротивления 1 N 20 W = 184 см³ R_д - расчетное сопротивление стали двутавра R_у = 230 МПа q_пр = (8,184·10^-6·230·10⁶)/6² = 9404 Н/м = 9,4 кН/м Балку можно нагрузить Δ q = q_пр = q, так как (9,4 > 6) Догружают балку на 20% от Δq нагрузкой Q в середине пролета Q = 0,2{ (Δq·l)/2} = 0,2·{ (9,4-6)·6/2} = 2 кН и измерителем перемещений измеряют 5 раз прогиб Δ. Среднее значение прогиба получается = 2,1 мм. Доверительные интервалы ± 0,08 мм (с вероятностью 0,95).

Строят график Δ - Q по точкам ноль и 2,1; 2.

Допускаемый прогиб балки Δ_g = = = 2 см [6] . Откладывают на оси абсцисс Δ_g и, если доверительные интервалы не известны, проводят доверительные границы параллельно графику Δ- Q.

Из левой доверительной точки отпускают ординату до нижней доверительной границы, ордината точки пересечения и будет предельная нагрузка Q_пр. Если грузоподъемность балки определялась только жесткостью (прогибом), то найденная нагрузка и есть предельная и грузоподъемность ее q_пр = 2Q_пр/l. Если грузоподъемность балки определяется прочностью, что ориентировочно проверяется из сравнения Q_пр с Q = 4WR_y/l , то данный метод определения грузоподъемности не применим.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, 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, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и расширения области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкций из полимерных материалов, но и для конструкций из других 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3