Вопрос 3. Обработка результатов статических испытаний строительных конструкций.

Испытание статической нагрузкой - один из наиболее распространенных методов испытания строительных конструкций.
Экспериментальные исследования сводятся к измерению деформаций, возникающих при приложении нагрузки. Конструкция деформируется в зависимости от схемы приложения и величины внешних сил, технических характеристик строительного материала и геометрических характеристик рассматриваемой конструкции.
Исследования проводятся в соответствии с программой испытаний, которая, как это отмечалось выше, регламентирует рабочую схему испытаний конструкций, величины испытательных нагрузок, схемы и порядок их приложения, размещение и тип измерительных приборов, а также содержит указания по проведению испытаний.

1. Рабочая схема при испытании строительных конструкций
Рабочей схемой называют статическую схему, которая принимается при испытании конструкции. В ней отражаются: условия опирания и закрепления испытываемой конструкции на опорах, схема приложения нагрузок. Чаще всего рабочая схема та же, которая была принята при составлении проекта конструкции. Не исключено принятие иной схемы, если это вызвано изменениями работы конструкции при ее усилении или другим причинам. Схема расположения нагрузок должна вызвать такое напряженное и деформативное состояние в конструкции, которое наиболее полно отвечает действительной ее работе при наиболее невыгодных сочетаниях нагрузки. В рабочей схеме должно быть уделено особое внимание устойчивости элементов конструкции. Неверное приложение нагрузки может вызвать потерю устойчивости этих элементов, не отражающую действительную работу элемента в расчетной схеме. Схема загружения при испытании однопролетных разрезных плит показана на рис.1. По этой схеме плиты загружают на участке, равном трем длинам плиты.
Схемы загружения при испытании многопролетной (неразрезной) плиты изображены на рис.2. В результате получают наиболее неблагоприятные нагрузки на плиту. В продольном направлении плита загружается на участке, равном трем ее длинам.
Размещение нагрузок при испытании однопролетных балок с разрезными и неразрезными плитами дано на рис.3.
При испытании решетчатых конструкций в виде ферм применяются различные схемы загружения, в зависимости от конструктивного исполнения фермы и реального приложения нагрузки. Если требуется определить наибольший прогиб фермы или максимальные усилия в стержнях верхнего и нижнего поясов, то фермы всех очертаний загружают по всему пролету. Для определения наибольших усилий в стержнях решетки вначале ферму загружают односторонней нагрузкой, а затем догружают по всему пролету.

Испытательные нагрузки получают с помощью грузов в виде песка, руды, слитков, кирпича, воды или с помощью домкратов, сжатого воздуха. Испытательной нагрузкой называют нагрузку (включая собственный вес конструкции), которая прикладывается к конструкции в процессе испытания. Предельную величину нагрузки, по результатам воздействия которой производится оценка качества конструкции, называют контрольной нагрузкой.
Величина контрольной нагрузки при проверке жесткости принимается равной нормативной нагрузке. Оценку конструкции по прочности производят по величине разрушающей нагрузки, представляющей собой расчетную нагрузку, умноженную на коэффициент С. Для металлических конструкций - С=1,25; для железобетонных - С= 1,2 - 1,6.
Опытные конструкции доводят до разрушения после того, как они выдержат контрольную нагрузку. Это делается в целях лучшего понимания работы конструкции и последующего ее проектирования с усилением слабых мест и, наоборот, облегчением элементов, имеющих запасы прочности. Следует отметить, что нагружение конструкций испытательными нагрузками проводится после проведения обследования здания или сооружения
Величина контрольной нагрузки по образованию трещин принимается равной расчетной для конструкций I категории трещиностойкости и нормативной - для II категории.
Принят следующий порядок нагружения при испытании строительных конструкций:

§ В начале проводят пробное нагружение конструкции нагрузкой, не превышающей 25-30% контрольной и осуществляемой в 2-3 этапа. После необходимой выдержки под нагрузкой конструкция также поэтапно разгружается до нуля. Делается это для устранения обжатия узлов, опор. Далее нагрузка прикладывается ступенями, составляющими 10-20% от контрольной нагрузки. Количество ступеней нагружения до достижения контрольной нагрузки обычно принимают равным 4-6, но один из них должен соответствовать нормативной нагрузке, если испытание проводят до расчетной нагрузки.

§ После загружения каждой ступени дается выдержка для затухания деформаций и производятся отсчеты по приборам. При такой системе загружения можно определить момент появления первых трещин, проследить процесс их развития.

§ После того, как достигнута контрольная нагрузка, дается выдержка для металлических конструкций в 30-90 минут, для деревянных и железобетонных - 12-48 часов.

§ Для металлических конструкций отсчеты по приборам следует снимать через 15 минут после окончания загрузки, для железобетонных - через 12 часов, деревянных - через 24 часа. Разница во времени объясняется тем, что в дереве и бетоне деформации нарастают постепенно.

§ Измерение величин нагрузок производится с помощью динамометров, манометров, а также взвешиванием грузов.