Динамические испытательные нагрузки

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Обследование и испытание зданий и сооружений»

 

 

Выполнил студент

4 курса

группы 16-ЗСБс-СТ2

шифр 16-ЗСБс-098

Урсалов Дмитрий Васильевич_____________

(подпись)

Дата поступления работы _____________

 

 

Защищена ___________ Оценка ____________

(дата)

 

Проверил: _______________________________Хорышев Алексей Алексеевич

(подпись, дата, расшифровка подписи)

 

Краснодар

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»

(ФГБОУ ВО КубГТУ)

Кафедра строительных конструкций

 

Задание на контрольную работу

Исходные данные выбраны из методических указаний кафедры в соответствии с шифром зачётной книжки (двух последних цифр):

16-ЗСБс-098

 

Контрольная работа предусматривает реферативное изложение материала по следующим вопросам:

- Вопрос 1 Динамические испытательные нагрузки;

- Вопрос 2 Статические испытания свай.

Преподаватель: ___________________________________­­_____Хорышев А.А.

(подпись, дата, расшифровка подписи)

Реферат

 

Целью данной работы является изучение методов определения прочности бетона и арматуры в обследуемых бетонных и железобетонных конструкциях, а также приборов, используемых при испытаниях конструкций.

Во введении обоснована актуальность проведения обследований и испытаний зданий и сооружений, сформулированы задачи данной работы. Основная часть контрольной работы состоит из двух разделов. В первом разделе собраны и проанализированы методы определения прочности бетона и арматуры в бетонных и железобетонных конструкциях. Во втором разделе рассмотрены динамические испытательные нагрузки и статические испытания свай. В заключении приведены результаты выполненной контрольной работы и сделаны соответствующие выводы.

Контрольная работа иллюстрирована необходимыми рисунками и пояснениями к ним.

 

Содержание

Введение...................................................................................................................5

Нормативные ссылки..............................................................................................6

Термины и определения..........................................................................................7

Сокращения..............................................................................................................8

1 Динамические испытательные нагрузки ……………………………………9

2Статические испытания свай………………………………………………….. 13

Заключение.............................................................................................................16

Список использованных источников...................................................................17

 

 

Введение

Исследование технического состояния строительных конструкций и проведение их испытаний является самостоятельным направлением строительной деятельности, охватывающим комплекс вопросов, связанных с созданием в зданиях нормальных условий труда и жизнедеятельности людей и обеспечением эксплуатационной надежности зданий, с проведением ремонтно-восстановительных работ, а также с разработкой проектной документации по реконструкции зданий и сооружений. Объем проводимых обследований зданий и сооружений увеличивается с каждым годом, что является следствием ряда факторов: физического и морального их износа, перевооружения и реконструкции производственных зданий промышленных предприятий, реконструкции малоэтажной старой застройки, изменения форм собственности и резкого повышения цен на недвижимость, земельные участки и др. Особенно важно проведение обследований после разного рода техногенных и природных воздействий (пожары, землетрясения и т.п.), при реконструкции старых зданий и сооружений, что часто связано с изменением действующих нагрузок, изменением конструктивных схем и необходимостью учета современных норм проектирования зданий. При всем многообразии контролируемых параметров, в данной работе, более подробно ознакомимся с динамическими испытательными нагрузками, а также со статическими испытаниями свай.

Задачи:

– ознакомиться с динамическими испытательными нагрузками;

– проанализировать статические испытания свай.

Нормативные ссылки

В настоящей контрольной работе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 5686-94 Испытания грунтов сваями

 

Термины и определения

В настоящей контрольной работе применяются следующие термины с соответствующими определениями:

Сейсмическая нагрузка (Seismic loading) является одним из основных понятий в сейсмостойком строительстве и означает приложение колебательного возбуждения землетрясения к различным постройкам.

 

Динамическая нагрузка — нагрузка, характеризующаяся быстрым изменением во времени её значения, направления или точки приложения и вызывающая в элементах конструкции значительные силы инерции.... Статическая нагрузка — нагрузка, величина, направление и точка приложения которой изменяются во времени незначительно.

 

Сва́и — деревянные, металлические, бетонные или железобетонные стержни цельные или полые внутри, которые заглубляются в вертикальном или наклонном положении в грунт, либо выполняются в грунте у оснований зданий и сооружений с целью передачи выдёргивающей, придавливающей или срезающей нагрузки от надземной части на грунт.

Сокращения

ГОСТ – это аббревиатура от словосочетания «государственный стандарт» (по первым двум буквам каждого слова)

ЦНИИСК - Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций имени В. А. Кучеренко

Динамические испытательные нагрузки

Классификация динамических нагрузок.

Это нагрузки, имитирующие динамическое воздействие, которые меняются настолько быстро, что в элементах конструкции возникают силы инерции.

Величина, направление и место приложения таких нагрузок могут меняться независимо друг от друга.

Различают динамические нагрузки:

1. Неподвижную (силы инерции движущихся частей механизмов и машин).

2. Подвижную (от кранов, транспорта, движения людских масс).

3. Импульсную, действующую в течении малого промежутка времени (взрыв, изменение давления газа).

4. Ударную, создающуюся падающими телами и механизмами ударного действия.

5. Динамическую составляющую ветровой нагрузки.

6. Сейсмические нагрузки.

Имитируют динамические нагрузки следующими способами:

1. Неподвижную - с помощью вибромашин (механический метод) и гидравлических домкратов с пульсирующим действием (гидравлический метод). Основным элементом вибромашин является неуравновешенная масса (дебаланс, эксцентрик), приводимая в движение электромотором. Есть машины с одним, двумя и восьмью эксцентриками:

с одним эксцентриком; она - ненаправленного типа, колебания возбуждаются в направлении двух координатных осей.

 

 

X = maw²coswt;

Y = maw²sinwt;

w - угловая скорость

 

1 – центр вращения;

2 – центр дебаланса

 

с двумя эксцентриками; она - с заданным направлением возбуждения, возникает вертикальная направляющая, равная Y = 2maw²sinwt (массы вращаются в противоположных направлениях);

с восьмью эксцентриками; каждая из масс может вращаться в двух направлениях; от этого зависит направление равнодействующей силы.

Гидравлический пульсатор (плунжерный).

 

1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - цилиндр пульсатора; 4 - аккумулятор (для регулирования динамических характеристик пульсатора); 5 - рабочий цилиндр; 6 - плунжер (рабочая масса)

Достоинствами гидравлических домкратов, соединённых с насосной установкой и специальным агрегатом - пульсатором, возбуждающим переменный поток жидкости, являются:

- возможность создания значительных усилий в различных сочетаниях их по величине, направлению и фазе;

- дистанционность возбуждения;

- возможность программирования режима длительных испытаний и автоматизация всего процесса.

 

2. Подвижную. При испытании сооружений и конструкций, предназначенных для пропуска перемещающихся грузов (подкрановых конструкций, автодорожных и железнодорожных мостов, путепроводов, виадуков, эстакад и других транспортных сооружений), загружение производят с максимальным приближениям к эксплутационным условиям теми же нагрузками, которые будут действовать при эксплуатации. Существуют специальные схемы установки нагрузки (например, Н-10, НК-30, НК-80 для автодорожных мостов) в пролётах и на опорах. При движении нагрузки по сооружению и при остановке в необходимых, заранее заданных положениях, снимаются отсчёты по приборам.

 

В 2000 г. в Лондоне построили пешеходный мост «Миллениум» стоимостью 25 млн. фунтов стерлингов. Однако после окончания строительства выяснилось, что мост сильно раскачивается, и его закрыли. Понадобились ещё 7 млн. на увеличение жёсткости моста. Испытательной нагрузкой для него согласились быть архитекторы, конструкторы-авторы моста и студенты-добровольцы. Так впервые в качестве весовой подвижной нагрузки использовалась толпа.

3. Импульсную - с помощью направленного взрыва определённой мощности (пневматический метод), произведённого на соответствующем расстоянии.

Можно использовать и специальные гидравлические пульсаторы, создающие гидродинамический удар.

4. Ударную. Незначительную нагрузку для возбуждения колебаний в лёгких и подвижных элементах можно создать ручной трамбовкой. Для более мощных конструкций до недавнего времени применяли падающие грузы массой 100 кг и выше с высоты 1...1,25 м (гравитационный метод); в место

 

падения укладывали слой песка, чтобы не было повреждений конструкции и для исключения подскока груза. Неудобства возникают при подъёме груза. Его можно избежать при использовании падения груза не на конструкцию, а с конструкции (нагрузка передаётся также внезапно).

Возможно использование так называемого «обратного удара» (конструкция первоначально отклоняется от состояния равновесия, а затем внезапно освобождается перерезанием троса).

Для горизонтальных ударов пользовались подвешенным грузом, действовавшим по принципу «тарана». Сейчас также используют «обратный удар».

5. Сейсмическую, относящуюся к категории таких динамических воздействий, точно предсказать величины и характера которых невозможно. Сложно воспроизвести реальные условия нагружения элемента сейсмической нагрузкой и по причине ограниченности экспериментальных возможностей. Поэтому обычно вынуждены довольствоваться результатами, которые получаются при более простых законах воздействия, а именно: при циклических нагрузках, обусловливающих малоцикловую усталость материала, и при кратковременных импульсных и ударных нагрузках большой интенсивности.

Испытания проводят обычно на специальных сейсмоплатформах, оборудованных устройствами для воспроизведения таких нагрузок. Такие платформы есть в бывших среднеазиатских и закавказских республиках и в Москве, в ЦНИИСКе. В последнее время начинает появляться оборудование программного управления, позволяющее «прокрутить» конструкцию или модель сооружения по программе, составленной в соответствии с инструментальными записями движения поверхности Земли при некоторых уже свершившихся землетрясениях, скажем, Ташкентском, Калифорнийском и др. Сейсмоплатформа - это 6-тикомпонентный вибростенд (линейные, колебания по направлению трех координатных осей и вращательные колебания относительно этих осей).

 

 

 

2. Статические испытания свай

Испытания свай (Испытания грунтов сваями)

Проектные организации при разработке конструкторской части документации с применением свайных фундаментов рассчитывают несущую способность сваи на основании данных инженерно-геологических изысканий.

Для получения же фактического значения несущей способности сваи, перед началом массовой забивки, проектом предусматриваются т.н. пробные сваи, после получения результата испытаний которых, проектировщик принимает решение о подтверждении принятых проектом длин свай их количества, либо вносит изменения в проект свайного поля, меняя длину, либо шаг свай.

Перед испытаниями сваи должны отстояться для того чтобы восстановились структурные связи в грунтах и, соответственно, свая показала реальные результаты. Время т.н. "отдыха" сваи перед испытаниями согласно ГОСТ составляет:

1 день - в случае если под острием сваи крупнообломочные грунты, или плотные пески

3 дня - для песчаных грунтов

6 дней - для глины и разнородных грунтов

10 дней - для водонасыщенных песков

Для Москвы и Московской области в 95% случаев, время "отдыха" сваи принимают 6 дней с момента забивки.

Методы испытания свай согласно ГОСТ:

• динамической нагpузкой (динамические испытания свай)
• статическими нагpузками вдавливающими, или выдергивающими (статические испытания свай)
• Динамические испытания свай

 

Суть динамического испытания заключается в замере отказа (осадки сваи) при сбрасывании дизель-молота на оголовок уже погруженной на проектную отметку сваи. Данный тип испытаний может использоваться для любых типов забивных свай. Также можно испытать несущую способность забитых труб (шпунта).

Дизель-молот, без подачи топлива, то есть "вхолостую" сбрасывается с определенной высоты (для молотов с ударной частью 2,5 тонны высота сброса - 1,8 метра). Далее лаборант замеряет осадку сваи с помощью специального прибора, либо обычным нивелиром. В случае если осадка слишком мала, записывается значение осадки с 10 холостых ударов.

Имея данные по осадке сваи, ее длине, глубине погружения в грунт, типе молота, его весе и высоте его сброса, лаборант рассчитывает несущую способность сваи в тоннах (Тс) и выдает отчет установленной формы.

Преимущества динамических испытаний:

- в низкая себестоимость

- время, затрачиваемое на испытание составляет не больше 20 минут (к концу для можно получить отчет)

- точные показатели несущей способности

Обычно, проектировщик назначает динамические испытания до 2% от общего количества свай.

 

Статические испытания свай

 

Суть статического испытания сваи заключается в том, чтобы "нагрузить" забитую сваю сверху и отследить ее осадку при ступенчатом увеличении нагрузки. Вариантов как надавить на сваю существует несколько. Можно соорудить специальный стенд и, например, краном, добавлять бетонные блоки сверху. Но гораздо проще создать систему с помощью анкерных свай. Обратите внимание на фото внизу. Посередине небольшое синее устройство - это гидравлический домкрат. Он стоит между испытуемой сваей и большой металлической балкой. При увеличении давления, домкрат опираясь о балку (или систему балок) давит на нашу испытуемую сваю с заданной нагрузкой. В свою очередь балка крепится к т.н. "анкерным" сваям, для чего оголовки анкерных свай разбиваются, а арматура свай приваривается к балке. Анкерных свай, в зависимости от предполагаемой нагрузки может быть от 2 до 6 штук. Домкрат оснащен манометром. Свая нагружается ступенями. Показатели осадки на каждой ступени фиксируются. В случае если осадка превышает определенное значение, испытания прекращают и в результат испытаний записывают показания давления на предыдущей ступени.

Основное преимущество статических испытаний заключается в том, что при испытании имитируется реальная работа сваи в фундаменте. Зато стоимость такого испытания приблизительно в 10 раз больше в сравнении с "динамикой".

Обычно, проектировщик назначает статические испытания до 1% от общего количества свай.

Стоимость испытания свай зависит от количества испытаний на объекте и удаленности объекта, однако для ориентира, при составлении бюджета затрат на устройство свайного фундамента, можно принять стоимость 5000 рублей за одно динамическое испытания и 55000 рублей за одно статическое испытание.

 

ГОСТ 5686-94 Испытания грунтов сваями

 

 

За ключение

 

 

Таким образом, в данной контрольной работе систематизированы и описаны различные динамические испытательные нагрузки, у каждой нагрузки есть свои плюсы и минусы, под каждый отдельный случай.

А также в работе рассмотрены статические испытания свай. Суть статического испытания сваи заключается в том, чтобы "нагрузить" забитую сваю сверху и отследить ее осадку при ступенчатом увеличении нагрузки.