Испытание железобетонной стойки на внецентренное сжатие
Цель работы
1. Проследить процесс деформирования железобетонной стойки при различных случаях внецентренного сжатия (большие и малые эксцентриситеты), включая образование и развитие трещин.
2. Определить экспериментальное значение фактического эксцентриситета и разрушающей нагрузки.
3. Определить теоретическое значение разрушающей нагрузки.
4. Сравнить теоретическое значение разрушающей нагрузки с ее экспериментальным значением.
2. Образцы, приборы, оборудование
В качестве экспериментальных образцов используются железобетонные стойки, выполненные из тяжелого бетона, армированные по схеме, представленной на рисунке 7.
Параметры стоек, необходимые для расчета, их величины, полученные при обмерах, приведены в таблице 12.
Таблица 12
№ п/п |
Параметр |
l0, см |
h, см |
b, см |
a, см |
a’, см |
e, см |
Арматура |
||
Ø, мм |
As, см2 |
A’s, см2 |
||||||||
1 |
ξ ≤ξR |
103 |
11,9 |
6,3 |
1,7 |
1,85 |
9,25 |
12 5 |
1,131 |
0,196 |
Для контроля деформаций с двух сторон стойки устанавливаются тензометры Н.Н. Аистова на базе 100 мм (см. рисунок 8). Стойки испытываются на прессе ПММ-250. Загружение стойки ведется ступенями с выдержкой 3÷5 минут на каждой ступени.
Обработка результатов экспериментов и порядок расчетов
Рис. 9. Расчетная схема
В случае больших
эксцентриситетов (см. рис. 7, б) при
,
Теоретическую величину разрушающего усилия определяем из выражения:
=
188*6,3*10,2*0,35+5100*0,196-4080*1,131=613,4кг.
Относительную высоту сжатой зоны ξ находим из 2-го уравнения равновесия (∑MN = 0):
Отсюда:
где: e = e0 + 0,5∙h – a=35+0,5*11,9-1,7=39.25см;
e’ = -0,5∙h +e0 +a=-0,5*11,9+35+1,7=30.75см
Так какl0/h<14,то влиянием прогиба стойки на увеличение эксцентриситета не учитываем (η = 1).
В
случае малых эксцентриситетов (
рис. 6,а,б) при
ξ > ξRдля
решения задачи определения
имеем
три неизвестных (
,
,
)
и соответственно три уравнения:
=188*6,3*10,2*0,65+4080*1,131-1296,2*0,196=12575,4кг
;
=
=8402кг
=
Определяем относительную высоту сжатой зоны:
=
где:
=2*4080*1,131*(
=188*6,3*10,2+
Подставляя (25) в (23), из решения квадратного уравнения находим теоретическое значение разрушающей нагрузки:
=-(
где:
=4080*1,131*(10,2-1,85)=38530,9кг*см
=188*6,3*10,2²=123224,9кг*см
Сравниваем теоретическую и опытную величины:
.=
=
Для оценки влияния
начального эксцентриситета
на величину разрушающей нагрузки
построим график зависимости
Учитывая, что две точки для построения
графика уже имеются, получим еще несколько
промежуточных точек. С этой целью из
(25) определяем
,
предварительно задавшись
.
Например,
=
=0,531
и
=0,7655
соответственно при
и
.
Преобразовав (25) соответствующим образом, получаем:
=21919,8*0,531-10449=1190,4кг
=21919,8*0,7655-10449=6330,6кг
Подставив полученные значения в (23), находим :
=
=
Для нагрузки, не вызывающей образования трещин в растянутой зоне стойки, можно вычислить фактическую величину эксцентриситета в расчетном сечении по формуле:
где:
и
- относительные продольные деформации,
полученные с помощью тензометров Т1
и Т2;
- средние относительные
деформации сечения;
Ired ,Ared – приведенные характеристики сечения, соответственно момент инерции и площадь сечения;
h– высота сечения.
Вычисление
выполняется в табличной форме (табл.6).
Производится сравнение установленной и фактической величины эксцентриситетов:
Номер ступени |
Нагрузка Р, кг |
Тензометры |
Определение эксцентриситетов е, см |
Ширина раскрытия трещин, мм |
|||||||||||||||
Номер прибора |
|||||||||||||||||||
1 |
2 |
||||||||||||||||||
Т1 |
ΔТ1 |
ΣΔТ1 |
ε1 |
Т2 |
ΔТ2 |
ΣΔТ2 |
ε1 |
εср,*10-5 |
h |
Ared |
Ired |
e |
|||||||
|
0 |
68 |
|
|
|
343 |
|
|
|
|
11,9 |
74,97 |
885 |
|
|
|
|||
1 |
500 |
77 |
9 |
9 |
9*10-5 |
339 |
4 |
4 |
4*10-5 |
6,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
8,98 |
|
|
|||
2 |
1000 |
88 |
20 |
29 |
29*10-5 |
335 |
8 |
12 |
12*10-5 |
14 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,05 |
|
|
|||
3 |
1500 |
95 |
27 |
56 |
56*10-5 |
330 |
13 |
25 |
25*10-5 |
20 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,18 |
|
|
|||
4 |
2000 |
105 |
37 |
93 |
93*10-5 |
321 |
22 |
47 |
47*10-5 |
29,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,23 |
|
|
|||
5 |
2500 |
112 |
44 |
137 |
137*10-5 |
312 |
31 |
78 |
78*10-5 |
37,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,21 |
|
|
|||
6 |
3000 |
121 |
53 |
190 |
190*10-5 |
299 |
44 |
122 |
122*10-5 |
48,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,24 |
|
|
|||
7 |
3500 |
130 |
62 |
252 |
252*10-5 |
288 |
55 |
177 |
177*10-5 |
58,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,28 |
|
|
|||
8 |
4000 |
142 |
74 |
326 |
326*10-5 |
274 |
69 |
246 |
246*10-5 |
71,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,29 |
|
|
|||
9 |
4500 |
154 |
86 |
412 |
412*10-5 |
262 |
81 |
327 |
327*10-5 |
83,5 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,26 |
|
|
|||
10 |
5000 |
167 |
99 |
511 |
511*10-5 |
250 |
93 |
420 |
420*10-5 |
96 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,24 |
0,05 |
|
|||
11 |
6000 |
197 |
129 |
640 |
640*10-5 |
220 |
123 |
543 |
543*10-5 |
126 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,18 |
0,1 |
0,05 |
|||
12 |
7000 |
223 |
155 |
795 |
795*10-5 |
186 |
157 |
700 |
700*10-5 |
156 |
11,9 |
74,97 |
885 |
9,02 |
0,15 |
0,1 |
|||
Разрушнагр. |
|
|
|
11200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вывод:при возрастании эксцентриситета приложения нагрузки происходит уменьшение предельной нагрузки, которую может выдержать стойка, за счет увеличения растянутой зоны стойки.