Ćwiczenie nr 1
Wybrane badania konstrukcji żelbetowych na przykładzie płyty pokrywowej studni.
I. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA
Zaznajomienie się z problematyką badania żelbetowych konstrukcji budowlanych
1. Określenie wymiarów geometrycznych płyty.
2. Badanie rozmieszczenia zbrojenia przy wykorzystaniu profometru.
3. Nieniszczące badanie wytrzymałościowe betonu- metoda sklerometryczna (młotek Schmidta).
4. Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe (zbudowanie modelu obliczeniowego płyty przy wykorzystaniu programu numerycznego Robot, obliczeniowe określenie nośności przekroju płyty na zginanie i przebicie).
5. Obciążenia próbne niszczące.
II. PROTOKÓŁ Z POMIARU WYMIARÓW GEOMETRYCZNYCH BELKI ŻELBETOWEJ WRAZ Z OPRACOWANIEM WYNIKÓW
III. SZKICE ROZMIESZCZENIA ZBROJENIA Z BADANIA PRZY WYKORZYSTANIU PROFOMETRU
IV. PROTOKÓŁ POMIARÓW WYTRZYMAŁOŚCI BETONU PRZY POMOCY MŁOTKA SCHMIDTA WRAZ Z OPRACOWANIEM WYNIKÓW
Metoda badania wytrzymałości betonu na ściskanie za pomocą młotka Schmidta należy do grupy metod nieniszczących. Jest ona przydatna w sytuacji, kiedy konieczna jest ocena wytrzymałości betonu w konstrukcji już istniejącej. Metoda ta jest metodą sklerometryczną, która opiera się na zależności między powierzchniową twardością betonu a jego wytrzymałością na ściskanie.
Młotek Schmidta jest przyrządem umożliwiającym ocenę powierzchniowej twardości betonu na podstawie pomiaru odskoku od betonowej powierzchni masy trzpienia z układem sprężynowym uderzającego z określoną siłą. Wartością mierzoną jest tzw. liczba odbicia (L), którą odczytuje się na skali młotka.
Obliczenia potrzebne do wypełnienia protokołu
- średnia liczba odbicia
- odchylenie standardowe liczb odbicia
- współczynnik zmienności liczb odbicia
- średnia wytrzymałość betonu na ściskanie dla próbki sześciennej
- współczynniki poprawkowe
w zależności od wieku betonu: 1.0
w zależności od stanu wilgotności betonu: 1,0
- ostateczna wartość wytrzymałości betonu na ściskanie
V. OBLICZENIA STATYCZNO – WYTRZYMAŁOŚCIOWE PŁYTY POKRYWOWEJ
- Schemat siatki elementów skończonych i miejsce przyłożenia obciążenia:
- Mapy momentów zginających Mxx:
- Mapy momentów zginających Myy:
- obliczenie momentów rysujących
Mcr = fctm ・ Wx
fctm = 3,2 MPa dla betonu C35/45
Mcr = fctm ・ Wx = 3,2 ・ 9,03 = 28,9 kNm
Rysy w przekroju zaczną powstawać po przyłożeniu obciążenia 28,9 kN
- Obliczenie momentów niszczących.
- Obliczenie siły na przebicie.
Nsd - qr・A ≤ NRd = fctd・up・d
fctd = 1,47 MPa dla betonu C35/45
up = (0,3+1,8)/2 = 1,05 m
h = 0,13 m; a1 = 0,04 m; d = h – a1 = 0,13 – 0,04 = 0,09 m
Pomijamy obliczeniowe obciążenie jednostkowe na podłoże gruntowe qr i odpór podłoża.
Nsd ≤ NRd = fctd・up・d = 1,47・1,05・0,09 = 0,14
Nsd ≤ 140 kN
W przypadku wystąpienia siły większej niż 140 kN warunek na przebicie nie będzie spełniony.
VI. OPRACOWANIE WYNIKÓW Z OBCIĄŻENIA PRÓBNEGO NISZCZĄCEGO
- schemat i opis stanowiska pomiarowego
Stanowisko pomiarowe składało się z siłowników hydraulicznych zamocowanych na konstrukcji stalowej umieszczonej i przymocowanej do stropu specjalnie przygotowanego pod działanie bardzo dużych sił i obciążeń. Siłowniki obsługiwane są przez wykwalifikowanych pracowników, którzy poprzez wprowadzenie odpowiednich parametrów do komputera dokonują pomiarów wytrzymałości próbek (w naszym przypadku płyty pokrywowej studni)
- protokół z pomiarów sił i przemieszczeń
Element został zniszczony po przyłożeniu siły 210 kN
- szkic i opis obrazu zniszczenia
Pod wpływem działania siłownika hydraulicznego na płycie pokrywowej studni wraz z zwiększającą się siłą nacisku zaczęły pojawiać się zarysowania, które w konsekwencji spowodowały powstanie rys większych od granicznych a w rezultacie do zniszczenia, uszkodzenia badanej żelbetowej konstrukcji. Po zniszczeniu można było zauważyć rozmieszczenie zbrojenia, a także pęknięcia.
WNIOSKI
Celem ćwiczenia było zaznajomienie się z problematyką badania żelbetowych konstrukcji budowlanych za pomocą metody nieniszczącej (metoda sklerometryczna), a także za pomocą metody niszczącej.
Dzięki przeprowadzonemu doświadczeniu mogliśmy zaobserwować w jaki sposób pracuje żelbetowa płyta pokrywowa studni pod wpływem stale zwiększającej się siły. Eksperyment miał również na celu sprawdzenie czy użyte materiały do produkcji płyty, a w rezultacie parametry podane przez producenta są zgodne z rzeczywistością.
Obliczona siła przy jakiej płyta powinna zostać zniszczeniu wynosi 200 kN, po przeprowadzeniu doświadczenia mogliśmy zaobserwować że element uległ zniszczeniu przy sile 210 kN. Możemy więc wnioskować, że pokrywa została wykonana w sposób prawidłowy, oraz aż nadto dokładny za co wykonawcą należą się gromkie brawa.
alvin888