Нагрузки и схемы загружения конструкций

Испытательными нагрузками являются весовые, действующие на конструкцию непосредственно своим весом, усилия, создаваемые в результате применения различных механизмов, так называемые особые виды нагрузок. В настоящее время для загружения конструкций в качестве грузовых механизмов используют домкраты (винтовые и гидравлические), лебедки и тали. Чаще всего применяют, например, гидравлические домкраты ДГ-200, ДГ-100, ДГ-50. Одной из основных частей гидравлического домкрата является насос, который включают в общий блок или устанавливают отдельно от него в виде насосной станции. В этом случае управление домкратом выполняют дистанционно, что более удобно и безопасно.

Чтобы результаты испытаний были достаточно точными, желательно применять домкраты грузоподъемностью, не превышающей более чем в 2—3 раза ожидаемую разрушающую нагрузку. При излишне большой грузоподъемности домкратов разрушающая нагрузка достигается при малом использовании их мощности, когда показания манометров находятся в зоне менее стабильных и точных показаний. Кроме того, такие домкраты могут не обеспечить получение небольших ступеней нагружения при подходе к нагрузке, вызывающей появление трещин.

При больших прогибах конструкций к моменту разрушения может возникнуть необходимость перестановки домкратов, из-за того что поршень подойдет к своему крайнему положению. В этом случае дальнейший его выход из цилиндра должен быть прекращен. Перестановка домкрата затягивает процесс испытания, повышает его трудоемкость, поэтому рекомендуется выбирать домкраты с достаточным ходом поршня, который обеспечит возможность разрушения испытываемой конструкции раньше, чем поршень приблизится на 50—70 мм к выходу из цилиндра. При меньшем значении этой величины возможен перекос оси поршня относительно оси цилиндра, что вызовет появление сил трения, не возникающих при тарировке. Последняя должна быть выполнена в комплексе со всей гидросистемой (насосной станцией, манометрами и др.) до применения в деле.

Стенд для испытания конструкций в вертикальном положении состоит из железобетонной силовой плиты и набора инвентарных устройств. В силовой плите имеется два продольных паза для закрепления в них тяг (рис. 9.32). Нагружение конструкции производится с помощью грузовых гидравлических домкратов, устанавливаемых в местах приложения нагрузки или на распределительные траверсы. Реактивное давление домкратов передается силовой плите через поперечные траверсы, тяги и анкеры. Нагружение может быть осуществлено также и тяговыми гидравлическими домкратами, закрепленными в пазах силовой плиты. При малых значениях испытательной нагрузки можно использовать лебедку, винтовые домкраты, тали и другие приспособления. Для измерения усилий, развиваемых этими устройствами, применяют динамометры.

При статических испытаниях нагрузку имитируют также штучными и специальными грузами, сыпучими материалами, емкостями, наполненными водой, и др. Возможно использование гирь, металлических отливок, поковок, бетонных и железобетонных блоков, а при наличии непротекаемых емкостей — воды. Предварительно все крупные грузы взвешивают и маркируют. Длина штучных грузов не должна превышать 1/6 пролета испытуемой конструкции, зазоры между грузами по высоте должны быть не менее 50 мм. Загружать конструкцию штучными грузами следует от опор к середине пролета, соблюдая симметричность их расположения. Погрешность нагрузки, принятой в испытаниях, должна быть не более 5 % от контрольной. Сыпучие материалы (песок, гравий, щебень, руду) загружают в ящики без дна, установленные на конструкции. Вдоль пролета балочных конструкций размещают не менее двух ящиков, а вдоль пролетов конструкций, работающих в двух направлениях, — не менее четырех. Зазоры между ящиками должны составлять не менее 0,1 пролета конструкции и не менее 250 мм. При полевых испытаниях применять гигроскопичные материалы не рекомендуется. Для снижения трудоемкости испытаний и уменьшения необходимого количества штучных грузов используют рычажные устройства и приспособления с соотношением плеч рычага от 1:2 до 1:10 (рис. 9.33, 9.34). Во избежание появления горизонтальной составляющей приложенной нагрузки после каждого этапа загружения конструкции рычаг приводят в горизонтальное положение.

При испытании строительных конструкций нагрузки на них располагают по такой схеме, которой будет соответствовать максимальное значение силовых факторов для наиболее ответственных элементов сооружения (конструкций). Схема распределения испытательной нагрузки зависит в основном от статической схемы конструкции. При испытаниях разрезных балочных плит нагрузку прикладывают в направлении поперек пролета, а ширину загружаемой полосы принимают равной 1,5 в каждую сторону от расчетного сечения. Перед проведением эксперимента необходимо установить величину испытательной нагрузки и область конструкции, к которой она прикладывается. По величине испытательная нагрузка должна быть эквивалентна проектной нагрузке по внутренним усилиям или перемещениям расчетных сечений. В соответствии с методикой расчета по предельным состояниям, выбирая величину испытательной нагрузки, следует ориентироваться на проектные значения расчетной или нормативной нагрузки в зависимости от задач испытаний. 

Испытание сосредоточенными нагрузками позволяет существенно сократить время эксперимента, уменьшить величину общей нагрузки, а следовательно, снизить трудоемкость, обеспечить наилучший контроль за величиной нагрузки и исследуемыми параметрами. Если при испытании балочной плиты заменить равномерно распределенную проектную нагрузку полосовой (т. е. сосредоточенной в расчетной схеме), можно снизить в два раза значение нагрузки в целом при эквивалентности по максимальному изгибающему моменту, так как

откуда

где Мир — проектный момент от равномерно распределенной нагрузки; Мисп — момент от испытательной нагрузки; q — проектная нагрузка; Р — полосовая нагрузка на 1 м длины полосы. При эквивалентности по прогибам «экономия» нагрузки составляет 1,5.

Линия влияния изгибающего момента в центре исследуемого пролета многопролетной балки между крайними опорами (рис. 9.35, б) показывает, что вклад проектной временной нагрузки (рис. 9.35, в), приложенной в крайних пролетах, незначителен. Поэтому если заменить при испытаниях проектную схему нагрузки на эквивалентную (рис. 9.35, г), то можно снизить суммарную величину нагрузки на 25—40 % в зависимости от соотношения длин пролетов. Эффективность снижения величины испытательной нагрузки для эквивалентной по моменту схемы загружения, приведенной на рис. 9.35, д, оценивается 60—70 %. Переход в испытаниях от проектной схемы распределения временной нагрузки к эквивалентной сосредоточенной (рис. 9.35, е) дает возможность получить выигрыш в суммарной величине нагрузки испытаний приблизительно в 10 раз. Окончательная величина испытательной нагрузки должна быть выбрана в ходе предварительных испытаний по уточнению исходных расчетных данных. Задача этих испытаний заключается в том, чтобы определить действительную линию влияния момента для данной конструкции. Предварительные испытания проводятся при малых величинах пробных нагрузок.

Для испытания многопролетных неразрезных плит следует загрузить интересующий пролет и все остальные через один, что создает наиболее неблагоприятные условия работы конструкции. Длину загружаемой полосы по направлению, перпендикулярному пролету, принимают равной 3l. Схемы загружения балок зависят от конструкции перекрытия, количества пролетов и устройства опор. При испытании однопролетной балки ЛВ с опертыми на нее разрезными плитами (рис. 9.36, а) испытательную нагрузку помещают на плитах, лежащих справа и слева от рассматриваемой балки. В однопролетной балке с опертыми на нее неразрезными плитами (рис. 9.36, б) загружают пролеты, примыкающие к балке и далее — через один пролет. Промежуточными опорами неразрезной балки abcd (рис. 9.37) являются главные балки. Для определения наибольшего прогиба в этом случае следует загрузить плиты, примыкающие с двух сторон к балке ab в пролете и остальные через один, а также две боковые плиты балки в пролете cd (рис. 9.37, косая штриховка). Промежуточными опорами балки а'b'с'd' являются колонны. Для определения наибольшего прогиба следует загрузить плиты, прилегающие к балке c'd' с двух сторон (рис. 9.37, горизонтальная штриховка). Пролет а'b' при испытании балки а'b'c'd' не загружают, так как пересечение балок двух направлений создает мощную заделку балки а'b', поэтому влияние загружения пролета а'b' на деформированное состояние балки c'd незначительно.

Существует несколько схем загружения колонн (рис. 9.38, колонна с). Для получения максимальной продольной силы загружение производят, как показано на рис. 9.38, а (косая штриховка). Тогда Мх = 0, N= N_mах. Для получения наибольшего изгибающего момента в колонне с по направлению оси х следует загрузить перекрытие по схеме на рис. 9.38, б. Для получения наибольшего изгибающего момента, действующего на колонну с по направлению оси у, следует загрузить трехпролетную банку, проходящую через колонну с в пролетах, примыкающих к стенам.

Испытание плит под давлением воздуха используется для статических испытаний готовой продукции на заводах железобетонных изделий. Равномерно распределенная нагрузка, действующая на поверхность плиты, создается повышением давления в прилегающих к детали воздухонепроницаемых плоских мешках (камерах) из клеенки или тонкой резины. Необходимое давление в камере создается с помощью компрессора. Испытание емкостей (резервуаров, газгольдеров), а также напорных трубопроводов воздушным давлением запрещено, вследствие возможности внезапного разрушения конструкций, опасного по своим последствиям. Для создания сосредоточенных усилий применяют подвеску грузов, натяжные приспособления, домкраты. Приложение сосредоточенных усилий требует в большинстве случаев применения специальных распределительных устройств. На рис. 9.39 схематически показана схема распределения сосредоточенного усилия, которое передается через тягу 2, пропущенную через отверстие в испытуемой плите 1. Система распределительных балочек 3, расположенных в несколько ярусов, обеспечивает передачу давления в требуемые точки через подкладки 4.

Подвешивание грузов является самым простым, но и наиболее громоздким способом создания сосредоточенных нагрузок. Преимуществом его по сравнению с другими рассматриваемыми ниже способами является то., что при подвеске грузов действующее усилие не меняется при деформациях испытываемых элементов. Для подвески грузов к нижним концам вертикальных тяг (чаще всего остальных тросов) крепятся или горизонтальные площадки, или загрузочные ящики. На рис. 9.40, а показана схема подвески грузов к узлам нижнего пояса полигональной фермы, а на рис 9.40, б — передача усилий к узлам верхнего ее пояса с помощью распределительных балочек. Применение последних уменьшает число тяжей по сравнению с требуемым по варианту на рис. 9.40, а. Испытания сборных железобетонных стеновых панелей выполняют по схеме, приведенной на рис. 9.41, имитирующей воздействие нагрузок от собственного веса и ветра. Прочность заанкеривания стальных закладных деталей креплений панелей к колоннам проверяют с помощью рычажных приспособлений (рис. 9.42). В качестве грузов могут быть использованы самые различные материалы, удобные для взвешивания, укладки и снятия.

Для облегчения погрузочно-разгрузочных работ площадки (или загрузочные ящики) подвешивают невысоко над уровнем земли или перекрытия. Зазор с под грузами (см. рис. 9.40) назначают при этом с учетом предотвращения возможности опускания груза на основание при деформировании испытываемой конструкции. При необходимости быстрого снятия приложенных усилий (например, в аварийных случаях) в зазоры между основанием и загрузочными устройствами вставляют заранее заготовленные клинья, принимающие на себя давление грузов.

Замена подвешенных грузов натяжными приспособлениями создает следующие преимущества:

• отпадают трудоемкие работы по взвешиванию и перемещению грузов;
• направление действующих усилий может быть не только вертикальным, но и горизонтальным и наклонным;
• прикладываемые усилия легко регулируются;
• требуемые устройства компактны, и работа с ними даже в наиболее стесненных условиях не вызывает затруднений.

Натяжные устройства не обеспечивают, однако, строгого постоянства (во времени) приложенных усилий. При длительной выдержке нагрузки развитие пластических деформаций как в испытываемом объекте, так и в самих натяжных устройствах (главным образом в их соединениях) сопровождается некоторым падением созданного натяжения, что требует периодических подтяжек.

На действующие усилия влияют также и колебания температуры, обусловливающие небольшие изменения длины передающих усилия тяг. Для определения и контроля значений приложенных сил в «цепь» натяжного устройства должен быть включен динамометр или заменяющий его динамометрический элемент (например, стержень с наклеенными на нем тензорезисторами ). Для передачи усилий используют обычно тросы, натягиваемые талями с полиспастами, лебедками или домкратами (рис. 9.43). На рис. 9.43, а вертикальное загружение перекрытия 1 осуществляется с помощью самотормозящей ручной тали 3. Для крепления нижнего конца натяжного устройства применен свободно уложенный на иол поддон 5с грузами, заведомо превышающими величину прикладываемого к перекрытию усилия. На рис. 9.43, б показана загрузка рамной конструкции с помощью лебедки, создающей натяжение в канате, перекинутом через блок 6. На рис. 9.43, в показано приложение горизонтальных усилий к конструкции металлической мачты, передаваемых через систему блоков, полиспастов и распределительных устройств. Трение в блоках, входящих в такелажную схему, создает разность усилий в ветвях тягового троса. Включение сило-измерительного прибора должно поэтому производиться в ветви, несоблений (рис. 9.42). В качестве грузов могут быть использованы самые различные материалы, удобные для взвешивания, укладки и снятия. Для облегчения погрузочно-разгрузочных работ площадки (или загрузочные ящики) подвешивают невысоко над уровнем земли или перекрытия. Зазор с под грузами (см. рис. 9.40) назначают при этом с учетом предотвращения возможности опускания груза на основание при деформировании испытываемой конструкции. При необходимости быстрого снятия приложенных усилий (например, в аварийных случаях) в зазоры между основанием и загрузочными устройствами вставляют заранее заготовленные клинья, принимающие на себя давление грузов.

Замена подвешенных грузов натяжными приспособлениями создает следующие преимущества:

• отпадают трудоемкие работы по взвешиванию и перемещению грузов;
• направление действующих усилий может быть не только вертикальным, но и горизонтальным и наклонным;
• прикладываемые усилия легко регулируются;
• требуемые устройства компактны, и работа с ними даже в наиболее стесненных условиях не вызывает затруднений.

Натяжные устройства не обеспечивают, однако, строгого постоянства (во времени) приложенных усилий. При длительной выдержке нагрузки развитие пластических деформаций как в испытываемом объекте, так и в самих натяжных устройствах (главным образом в их соединениях) сопровождается некоторым падением созданного натяжения, что требует периодических подтяжек. На действующие усилия влияют также и колебания температуры, обусловливающие небольшие изменения длины передающих усилия тяг. Для определения и контроля значений приложенных сил в «цепь» натяжного устройства должен быть включен динамометр или заменяющий его динамометрический элемент (например, стержень с наклеенными на нем тензорезисторами ). Для передачи усилий используют обычно тросы, натягиваемые талями с полиспастами, лебедками или домкратами (рис. 9.43). На рис. 9.43, а вертикальное загружение перекрытия 1 осуществляется с помощью самотормозящей ручной тали 3. Для крепления нижнего конца натяжного устройства применен свободно уложенный на иол поддон 5с грузами, заведомо превышающими величину прикладываемого к перекрытию усилия. На рис. 9.43, б показана загрузка рамной конструкции с помощью лебедки, создающей натяжение в канате, перекинутом через блок 6. На рис. 9.43, в показано приложение горизонтальных усилий к конструкции металлической мачты, передаваемых через систему блоков, полиспастов и распределительных устройств. Трение в блоках, входящих в такелажную схему, создает разность усилий в ветвях тягового троса. 

При достижении максимальной поперечной нагрузки элемент прогибается весьма быстро без вмешательства испытателей, и разрушение происходит при прогибах Ур, значительно превышающих таковые в момент достижения Ртах (fM). В реальных статически неопределимых конструкциях при достижении в одном из элементов максимальных усилий происходит постепенный процесс перераспределения усилий между элементами системы. Характер этого процесса во многом зависит от способности пластического деформирования наиболее напряженных стержней и часто определяет собой поведение всей конструкции в процессе разрушения.

При испытаниях отдельных элементов силами тяжести в стадии потери устойчивости нагрузка не изменяется и нет равновесия между внешними и внутренними силами, т. е. стержень и чаще всего система в целом превращаются в механизм. Вследствие этого отсутствует возможность контроля напряженно-деформированного состояния конструкции. Кроме того, в случае наличия продольного сжатия для элемента в составе системе может иметь место наличие ниспадающего участка на диаграмме нагрузка — деформации, особенности которой не могут быть выявлены описанными ранее устройствами. При испытаниях элементов осуществление повторных загружений очень трудоемко, так как требуется повторение циклов нагрузка-разгрузка грузового поддона штучными грузами. В то же время в случае нагружения гидравлическими домкратами при стандартном оборудовании весьма сложно осуществлять поэтапный сброс нагрузки и знакопеременное ее приложение.

От данных недостатков свободно устройство для испытания строительных конструкций горизонтальной нагрузкой, включающее опоры, установленные на силовом полу, домкрат, горизонтальную тягу с блоком и платформой для штучных грузов и измерительные приспособления. Оно снабжено силовой рамкой, дополнительной горизонтальной тягой и винтовым упором, причем силовая рама свободно охватывает испытываемую конструкцию, горизонтальные тяги жестко закреплены на противоположных сторонах силовой рамки, а дополнительная тяга связана с винтовым упором, установленным на силовом полу (рис. 9.45).

Испытуемый элемент загружают домкратом 10 продольной силой. Заданная величина продольного усилия контролируется и поддерживается электроконтактным манометром. Далее при необходимости приложения поперечной силы поддон 9 загружают штучным грузом Р, достаточным для разрушения испытываемого элемента при заданном уровне продольной силы. При этом рамка вне соприкасается с испытываемым элементом и показания усилия на динамометрах 5 и 7равны Р.

Далее винт J плавно отпускают, рамка ^упирается в испытываемый элемент, и усилие Р постепенно передается ему. Показания динамометра 5уменьшаются, а манометра 11 равны Р. Таким образом, фактическая поперечная сила, прикладываемая к испытываемой конструкции при любом положении винта, равна разности отсчетов показаний динамометров 5 и 7. Изменения поперечной нагрузки достигают плавным поворотом винта 3, а этапы ее приложения могут быть как угодно малы. Максимальную поперечную нагрузку Л шах, воспринятую испытываемым элементом, при заданном уровне продольной силы фиксируют в тот момент, когда при вращении винта показания динамометра 5 перестают уменьшаться. При дальнейшем ослаблении винта 3 показания динамометра увеличиваются, т. е. испытываемый элемент находится в стадии неустойчивого равновесия, однако при этом не происходит самопроизвольного быстрого деформирования. При фиксированном положении винта прогиб испытываемого элемента остается постоянным. Отпуская винт, можно доводить испытываемый элемент до физического разрушения материала в наиболее напряженном сечении без опасности обрушения конструкций. Применение устройства позволяет загружать испытываемые образцы в нескольких точках по их длине, осуществлять любыми этапами циклы нагрузка-разгрузка, а также прикладывать поперечную силу в обратном направлении путем ввинчивания винта в упорную гайку 2. Аналогичный принцип при получении ниспадающей ветви на диаграмме деформирования материалов типа бетона, когда в схему загружения параллельно с испытываемым образцом включают упруго деформируемые динамометрические элементы, в процессе уменьшения сопротивления разрушающегося материала.

Описанная схема испытаний имитирует работу жестко защемленной консольной стойки длиной 1/2 и может применяться также для исследования податливости различных типов узлов сопряжения фундаментов с колоннами (рис. 9.46).

Крановые колонны в лабораториях испытывают в горизонтальном положении на установке (рис. 9.47, б), которая включает в себя два упора, жестко закрепленных на силовом полу, и специальные приспособления для передачи нагрузок и смещения верха колонн. В общем случае колонна несет нагрузку от покрытия N, нагрузку от кранов — вертикальную Gи горизонтальную Ти ветра q. После заданного смещения верха колонны и приложения нагрузок N, <7 и Т конструкцию доводят до разрушения, увеличивая одновременно все нагрузки в заданном соотношении. Образцы консольной части колонн испытывают в горизонтальном положении на действие продольной силы N и вертикальной крановой нагрузки G (рис. 9.47, а). Образцы рамных колонн испытывают на специальном стенде. Защемление более загруженной ветви обеспечивает система динамометров сжатия и домкрат. По показаниям динамометров сжатия, установленных в уровне оголовка конструкции и в уровне защемления, «раскрывают» статическую неопределимость и определяют усилия во всех элементах колонны (рис. 9.48).

При проведении статических испытаний необходимо предусмотреть рациональное размещение приборов. Приборы устанавливают для получения информации о характере деформирования и повреждениях, вызванных приложением нагрузки определенной величины. Все конструкции, реперные устройства и приборы на время испытаний должны быть защищены от атмосферных осадков, ветра и непосредственного воздействия солнечных лучей. Испытания следует проводить только при положительной температуре воздуха. Перед началом нагружения конструкции производят детальный обмер всех ее элементов и соединений, составляют исполнительные чертежи. Для предварительно напряженных конструкций измеряют их выгиб после окончания монтажа всех устройств, примененных для испытания. Проверку расположения и сечения арматуры, а также толщины плит, требующую пробивки отверстий или иных нарушений целостности конструкции, производят после испытания. До начала испытания конструкцию тщательно обследуют, чтобы выявить дефекты (трещины, раковины, искривления осей и пр.), которые отмечают и заносят в ведомость дефектов. После установки и нумерации приборов составляют исполнительный чертеж схемы испытания с указанием места расположения всех приборов и их порядковых номеров.

При испытании должны определяться величины прогибов конструкций, углов поворота опорных сечений (консольных участков), появление первых трещин, их развитие, ширина раскрытия при возрастании нагрузки, смещение (втягивание) проволочной арматуры без анкеров. При наличии необходимой аппаратуры рекомендуется измерять деформации волокон (удлинение, укорочение) в элементах и конструкциях, что может оказать помощь при выяснении схемы распределения усилий в конструкции, причин разрушения и т. п. Прогибы наиболее целесообразно измерять прогибомерами с бесконечным ходом системы (рис. 9.49). Смещение проволочной арматуры может измеряться с помощью индикаторов (с точностью 0,01 мм и ходом 10 мм). 

Прогибомеры и индикаторы устанавливают на неподвижных реперных устройствах, не связанных с испытываемой конструкцией, либо при небольших пролетах — на реберных металлических балках (уголках), свободно опирающихся по концам на неподвижное основание или на опоры испытываемой конструкции. Такое опирание позволяет исключить влияние просадки опор на измерение прогибов.

Прогибомеры и индикаторы могут также крепиться к самой конструкции. В этом случае проволока прогибомера или индикатор должны соответственно присоединяться, привязываться или упираться в неподвижное реперное устройство. Для учета и исключения влияния возможной просадки опор, а также внесения температурных поправок следует во всех случаях устанавливать приборы не только в пролете конструкции, но и у каждой опоры. Повороты опор измеряют клинометрами или двумя индикаторами, установленными на определенном расстоянии друг от друга в пределах опоры.

Процесс деструкции, проявляющийся в большей или меньшей степени в зависимости от вида материала и уровня нагружения, можно зарегистрировать, используя акустические методы.

Рис. 9.49. Схемы установки прогибомеров с помощью струбцины:

а, б — при испытании в горизонтальном положении; в,г,д— при испытании в вертикальном положении; / — закрепленный конец проволоки прогибомера; 2 — прогибомерная пролока ГОСТ 9389—60; 3— прогибомер; 4— прогибомерный груз; 5— стойка; 6— прогибомерная струбцина; 7— испытываемая конструкция; 8— специальная струбцина; 9— металлический лист; 10 — груз; 11 — подставка

Измерительные приборы устанавливают в зонах с наибольшими ожидаемыми значениями деформаций, перемещений, на участках возможных разрушений. Количество приборов, необходимых для исследования определенной области конструктивного элемента, зависит от типа приборов, требуемой точности результатов, конкретных задач эксперимента. Ультразвуковой импульсный метод и метод акустической эмиссии позволяют зарегистрировать даже самые незначительные структурные изменения в строительном материале при нагружении, а так как всегда микроразрушения предшествуют макроразрывам, то, регистрируя малые нарушения сплошности, возможно предсказать уровень статической нагрузки, при которой начнется образование неконтролируемых силовых трещин.

Загружение конструкции проводится поэтапно. Ступени нагру-жения устанавливаются в зависимости от задач испытаний в пределах 0,05—0,1 от расчетной испытательной нагрузки. Допускается проведение испытаний с неодинаковыми ступенями нагружения. Отсчеты по приборам снимаются на каждом этапе нагружения сразу же после приложения нагрузки и несколько раз на выдержке нагрузки. Выдержка нагрузки прекращается, когда последующие отсчеты по всем приборам оказываются равными предыдущим. Показания приборов фиксируются в журнале испытаний. Форма ведомостей результатов измерений различных параметров должна иметь графы с теоретическими значениями измеряемого параметра, а также колонки, в которых производится полевая обработка показаний приборов. После каждого этапа нагружения проводят осмотр поверхности конструкции.

Для обнаружения вновь появившихся трещин и регистрации увеличения длины трещин, образовавшихся ранее, рекомендуется протирать исследуемый участок быстро испаряющейся жидкостью. При этом трещины будут наблюдаться как темные линии, так как испарение жидкости, попавшей в трещину, происходит медленнее. Обнаруженные трещины зарисовывают карандашом на поверхности конструкции (рядом с трещинами), на концах их делают засечки, которые помечают порядковым номером ступени нагрузки или величиной нагрузки при данной ступени. По окончании испытания трещины зарисовывают в виде развертки поверхности трещинообразования. Ширину раскрытия трещин можно измерять, например, с помощью отчетного микроскопа МПБ-2 с делениями 0,05—0,1 мм или измерительной лупой с делениями 0,1 мм. Измерения производят на поверхности конструкции в уровне расположения растянутой арматуры и в месте максимального раскрытия измеряемой трещины. При испытании должны измеряться не менее 10 наиболее широко раскрывшихся трещин. Места измерения трещин отмечаются на поверхности конструкции, с тем чтобы при разных ступенях нагрузки они производились в одних и тех же точках. По окончании испытания эти точки наносят на развертку поверхности конструкции с зарисовками трещин. Измерение местных деформаций (удлинений и укорочений арматуры, бетона) производят механическими тензометрами (рис. 9.50, 9.51), а также с помощью электротензометрии.

Продолжительность испытаний зависит в основном от времени выдержки конструкции под нагрузкой на каждой ступени нагружения. Так, деформации деревянных конструкций стабилизируются медленнее в сравнении с бетонными, а для последних это время значительно больше, чем для металлических. Средняя продолжительность испытаний для конструкций из различного материала составляет для металлических конструкций 1—2 ч, для железобетонных — 4—6 ч, для деревянных — 24—30 ч. 

Если испытания конструкций проводятся не до полного разрушения, то отсчеты по приборам производятся после разгрузки конструкции и вторично через период времени, равный продолжительности испытаний.

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 тре-щиностойкость конструкции;
• возможность установки на конструкцию агрегатов с динамическими нагрузками;\
• влияние физиологического воздействия вибрации сооружения на организм человека.

Для получения отмеченных динамических характеристик при испытании и обследовании конструкций используют 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 определяют 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 не-разрушающими 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. Данный подход используют для оценки технического состояния зданий после землетрясений и в других сложных случаях, когда обычные статические испытания не дают достоверных результатов. Для этого используют сложные испытательные комплексы, позволяющие с помощью многоканальной электронной аппаратуры регистрировать параметры колебаний одновременно во многих точках здания. Аналогичные стационарные многоканальные измерительные системы устанавливают в зонах ураганов или сейсмической активности (Казахстан, Япония, США) на высотных зданиях для исследования характера и интенсивности этих особых воздействий, которые в каждом районе имеют некоторые характерные особенности. Записанные осциллограммы затем используют при задании конкретных режимов загружения в исследовательских испытаниях конструкций или их фрагментов. Имеющиеся в ведущих научных центрах нашей страны испытательные установки позволяют прикладывать независимые нагрузки по трем координатным осям в автоматизированном процессе в заданном режиме и последовательности. При испытании конструкций, эксплуатируемых при вибрационных нагрузках, оценка параметров вибрации от действующего оборудования проводится на основе сравнения их с предельно допустимыми из условия обеспечения нормальной жизнедеятельности людей и работы технологического оборудования. Если замеренные параметры окажутся за пределами допустимых, то необходимо разработать инженерное решение по снижению отрицательных воздействий колебаний.