автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Модифицированный вибрационный метод экспресс-контроля качества предварительно напряженных-железобетонных плит пустотного настила

РОСТОЗСШ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ МЕТОД ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯ2ЕНННХ - ШЕ30БЕТ0НННХ МИГ ПУСТОТНОГО НАСТИЛА

Специальности: 05.23.01-Строительныг конструкции,здания

и сооружения 05.23.17-Строигэльная механика

А

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ростов-нг-Дояу 1993

1-1Ш

Работа выполнена в Ставропольском политехническом институте

Научный руководитель: доктор технических наук, , " профессор ХОРОЕ-СО B.H.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ПЕРЕСЫПКШ E.H. кандидат технических наук ПАНАСДХ Л.Н.

Ведущая организация: Проектно-технологическяй трест "OETTEXCTFOil" Акционерного общества

"Ставролольстро;;" Ьацита диссертации состоится "25 " срвъраля ¿993 г. в /0— часов на заседании специализированного Совета A.CÖ3.S4.0I Ростозскол-нг-лдиу Государственной акзде.-ям строительства :ю адг.есу: 34-Ю2£, Г-остов-'-а-^ону, ул. Joic:-сллстичесхая Ir.2, з зеле заседания Совета.

_:;ссертаи::е£! :.;о;дю сзааког-аться j здвлхотехе акадегляа Аз?осе<;ерзт разослан " " J?//A'cy/>J? года

743hll-: секретарь

специализированного совета, , „ . :<гнд:;дат технических наук J.A..

ОБЦАЯ ХАРАКТШСША РАБОТЫ

I

Актуальность темы. При исследования наярязённо-дейорлирован-ного состояния (НДС) различных строительных конструкций и контроле их качества особое место занимают экспериментальные методы строительной механика, з основе которые легат закономерности деформирования элементов конструкций, устанавливаемые как теоретическим, так и экспериментальным путём. Экспериментальные методы исследований давт возможность наиболее просто устанавливать взаимосвязи мелсду физико-механическиш параметрами конкретных элементов конструкции. Однако наличие строгих аналитических зависимостей между исследуемыми параметрами конструкций при определённых ограничениях и допущениях существенно обогащают методы экспериментальной механики.

Несмотря на кажущуюся завершённость многих экспериментальных методов, обнаружение ранее неизвестных закономерностей и взаимосвязей между физико-механическими характеристиками элементов конструкций часто открывает новые возможности по совершенствованию экспериментальных методов строительной механики и их широкому приложению к исследованию конструкции.

Одним из вагшейаях направлений экспериментальной мехашоси является разработка методов контроля качества железобетонных конструкций при их изготовлении и в процессе эксплуатации. В,настоящее время для этих целей ГОСТ 8829-85 регламентирует'проведение статических разрушавших испытаний. Основным недостатком этого метода являются отсутствие гарантии надёжной работоспособное-

ти неиспытанных конструкций, неэкономичность метода, гребущего разрушения больного количества Изделий. Более перспективными в этом направления являйтея керазрушавдие методы контроля, в частности, вибрационные методы. Однако юс широкое внедрение в практику контроля параметров качества железобетонных конструкций сдерживается из-за отсутствия методологического обеспечения, основанного на фундаментальных закономерностях строительной механики. Поэтому поиск новых закономерностей и взаимосвязей между различны:«! параметрами элементов конструкций и, в частности, динамическими характеристиками, уточнение их связи с параметрами качества является актуальной задачей, имеющей важное народохозяйствекнсе значение.

Цель исследования состоит в совершенствовании методики вибрационного контроля параметров НДС, определявдих качество строительных конструкций в виде балок и плит и, а частности, железобетонных предварительно напряжённых балочных плит.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- проведение исследований функциональной связи мезду статическим прогибом и основной частотой колебаний указанных элементов конструкций, теоретического обоснования выбора основной частоты колебаний в качестве критерия при оценке параметров НДС;

- разработка способов вибрационного контроля, жёсткости, тре-щиностойкости и несущей способности предварительно напряжённых железобетонных балочных плит;

- - проведение экспериментальных исследований партии железобетонных плит пустотного настила динамическим (неразрушающим) и статическим (разрушающим) методами и сопоставление результатов;

- разработка методики модифицированного вибрационного метода оценки параметров качества предварительно напряяённых железобетонных балочных плит;

- разработка способов уточнения результатов экспериментального определения основной частоты изгибных колебаний балок при их испытании на стенда;

- разработка способов оценки максимального прогиба и массы тонких влит (пластинок) словной формы я; с комбинированными граничными условиями;

Метод исследования. Использованы классические методы строительной механики (а частности, энергетический) и экспериментальные методы (статический разрушающий и вибрационный неразрушающий) исследования балочных'плит.

Достоверность научных положений диссертации подтверждается применением фундаментальных'принципов строительной механики я сопоставлением результатов с другими, полученными известными в научной и справочной литература теоретическими и экспериментальными методами.

Научная новизна. Установлена ранее неизвестная закономерность в строительной механике стержней и пластинок, связывающая деформации их статического изгиба с основной частотой колебаний. Проведено теоретическое обоснование зыбора наиболее информативного динамического параметра для контроля качества предварительно напряжённых железобетонных панелей пустотного настила. Установлена взаимосвязь мелщу основной частотой колебаний и параметрами качества "(жёсткость, несущая способность, трещиностойкость, величина преднапрягения арматура).

Проведены экспериментальные исследования большой партии натурных конструкций вибрационным керазрушазацим и разрушающим ме-» тодами с анализом взаимосвязи основных динамических характеристик с параметрами качества этих конструкций.

Разработан модифицированный способ получения янтегратьных экспресс-оценок параметров качестза предварительно каярянённых

лселезобегокных плит пустотного настила.

Новизна разработанных автором технических решений подтверждается выдачей ему четырёх авторских свидетельств Госкомизобре-тений СССР.

_ 'Практическая ценность работы состоит в том, что на основе ус тановлештых закономерностей строительной механики разработан мода филированный вибрационный метод получения интегральных зкспресс-оценок качества сборных железобетонных предварительно напряжённых панелей пустотного настила, который позволяет организовать на предприятиях строительной индустрии проведение поточного контроля качества всех выпускаемых панелей. Методика модифицированного метода допускает разработку и применение приборных средств автоматизированного контроля на основе микропроцессоров.

На защиту выносится: ранее неизвестная закономерность о взаимосвязи максимального статического прогиба балок и пластинок с различными граничными условиями с их основной частотой свободных колебаний; теоретическое обоснование выбора наиболее информативного динамического параметра для интегральной оценки НДС строительных конструкций и определения некоторых физических параметров материала изделий и действующей нагрузки; ыодафициро-. ванный метод интегральной экспресс-оценки параметров качества сборных железобетонных предварительно напряжённых панелей пустотного настила и методику его реализации; новые экспериментальное методы строительной механики по оценке нёсткости и массы плит сложной формы и комбинированными граничными условиями.

Апробация работы и публикации. Основные результаты докладывались и обсуздались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ставропольского политехнического института (Ставрополь, 1989, 1990, 1992 гг.), на региональной научно-технической конференции: "Проблемы технологии вы-

полнения строительных работ при реконструкции действующих предприятий, зданий и сооруяений" (Пенза, 1990 г.). Работа внедрена на Комбинате производственных предприятий акционерного общества "Ставропольетрой".

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, получено 4 авторских свидетельства на изобретения. ',

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и пряло-5?няй.' Работа излояена на 168' страницах, вклэтаег 27 иллюстраций,' 9 таблиц и 17 страниц приложений. Библиография;вклзэчает III наименований. |

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во азе де ни и обоснована актуальность темы диссертации, дана; общая характеристика работы, сформулирозана цель и методы иссле/ дозания, указаны научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения, выносшлые на защиту.

В первой главе приводится обзор литературы по известным методам экспериментальной механики, связанны.! с не разрушающими испытаниями при производстве железобетонных строительных конструкций и з процессе производства Анализ рассмотренных методов показывает, что большинство из них позволяет определять лишь прочность бетона в отдельных точках железобетонных конструкций и непригодны для оценки их жёсткости и трещиностойкости. Среди таких методов особое место занимает-ультразвуковые, широко используемые на заводах стройиндустрии. Эти методы получили, "своё* развитие а ЫИСИ (0. Лузин, кагкздра испытания сооруяений), в НИИШЗ (Г. Бердичевский, В. Клевцоз).

а

Известные вибрационные метода контроля, осуществляемые в реяиме свободных колебаний конструкций, можно разделить на ДЕе разновидности. Первая основана на определении начальной Еесткости железобетонных.изделий по периодам колебаний (ЛенЗНШЭП и Орг техстрбй Главзапстроя). Она позволяет путем построения тариоовоч ешх номограмм оценивать жесткость изгибаемых железобетонных элементов. Вторая разновидность методов (Э .¿ехниатвили ТбклЗЕИКЭЩ дает возможность оценки трех предельных состояний готовых, серий' но выпускаемых изделий путем сравнения их динамических параметре: (в основном по логарифмическому декременту колебаний) с аналогичными параметрами "эталонных" изделий такого же типа, для которых методом статических испытаний заранее определяются характеристики прочности, жесткости, трещиностойкости.

При использовании первой методики по начальной жесткости коь тролируемого изделия нельзя гарантироЕать надежность его в эксплуатации, поскольку вопросы контроля трещиностойкости по этой ме тодяке не исследуатся. Поэтому ее применение существенно ограничено, так пак, например, для плит аэродромного покрытия (ПАГи) сс ное.чым контролируемым параметром качества является характеристика трещиностойкости. Кроме тего, используемые-в этой методике средства измерения е комплексе оборудования, разработанного трестом Сргтехстрой ГлаЕзапстроя, имеют ограниченней диапазон измерения амплитуд (до 1..00 мм) , недостаточную чувствительность и помехозащищенность, требуют непосредственного и жесткого контакта с изделием. По этой причине указанная методика^ке пользуется популярностью среди заьодов сборного железобетона.

При использовании Еторой методики-необходимо построение эталонных графиков зависимостей 6~}р - ссс.ъсг

УИэ . & - &сгс , Р/эазр по всему диапазону возможных величин предварительного напряжения арматуры. Кроме того, требу-

■ся ручная обработка виброграмм (осциллограмм) для вычисления »гарифмического декремента колебаний. Внедрение этой методики лазало ее значительные преимущества перед первой. Однако в этом гучае вопрос контроля величины предналрякения арматуры в готовом далии остается открытым.

Перспективным представляется новое направление б теории ис-ггаяия сооружений - магнитоупругий метод контроля напряженного »стояния арматуры железобетонных конструкций (В.Бабалич, Волго->ад). Этот метод в сочетании с вибрационными ■ методами неразруша-гего контроля монет дать более исчерпывающую информацию о качес->е изделия и надежности его эксплуатации.

Резонансный метод испытания в режиме Еынукденных колебаний (именянэт в основном в практике лабораторных испытаний для определил упругих и вя'зкоиластическкх свойств образцов строительных [териалов и моделей конструкций. Натурные испытания конструкций ■им методом проводятся крайне редко и, как правило, в научно-ис-[едовательских целях.

Анализ научной и справочной литературы, отрахаотей теорети-скую и экспериментальную сторону вибрационных (резонансных) медов, показал, что для дальнейшего их развития требуется более сальное теоретическое обоснование выбора динамических параметров |Нструкияй для использования'в качестве критериев при оценке трех »едельных состояний нелезобетонянх конструкций. Желательно про-дение испытаний больших серий различных конструкций для подтвердил теоретических предпосылок и накопления статистического ма-риала. Необходима разработка простых и доступных методик конт->ля качества строительных конструкций с извлечением максимума формации о физико-механических свойствах и напряяенно-деформи-шанном состоянии (НДС) конструкций как при их изготовлении, так при их эксплуатации в сооружении.

Во второй главе приводятся теоретическое обоснование выбор; наиболее информативного динамического параметра конструкций в в: де балок и тонких плит для использования его в качестве критери. при опенке различных физико-механических характеристик конструкций и их НДС. Исследование известных решений задач строительной механики для однопролетных балок и тонких плит с различными граничными условиями позволило обнаружить, важную закономерность, у танавлиЕашцую взаимосвязь основной частоты колебаний с величино: максимального прогиба:

- независимо от вида граничных условий для однопролетных и тропных упругих балок постоянной изгибной жесткости произведет; максимального статического прогиба при действии равномерно распределенной нагрузки на квадрат основной (круговой) частоты сво

£

бодных колебаний с точностью до параметров нагрузки и

погонной массы есть величина постоянная и равная ¿ДГ ;

- для изотропных упругих пластинок с постоянной нилиндриче кой жесткостью произведение У/ои)2 независимо от гида краевых ус ловий ограничено с двух сторон: нижняя граница соответствует бе конечно вытянутым пластинкам (балкам) и равна -4/ОГ' , верхняя гр нииа соответствует круглым пластинкам и равна ():

- для пластинок одинаковой формы независимо от вида гранич ных условий коэффициент пропорциональности при произведении Wot-есть величина постоянная

Из этих закономерностей естественным образом следует спосо контроля максимального прогиба изгибаемых балок и тонких плит, работавших в упругой стадии через их основную частоту колебаний Кроме того, на основе взаимосвязи физико-механических параметро

(I

(2

У/о и иУ для упругих балок были предложены приемы определения погонной'массы пг и действующей неизвестной нагрузки . Эти способы могут быть эффективно использованы при обследовании балочных конструкций реконструируемых зданий и сооружений.

Анализ установленных зависимостей позволил также рекомендовать способ контроля жесткости балок (балочных плит), находящихся в упругопластическом состоянии, основанный на сравнении физико-механических характеристик серийно выпускаемых изделий с изделием-эталоном, которое изготавливается строго по проекту с| соблюдением всех геометрических размеров конструкции и при строгом контроле всех технологических процессов. Этот способ выражается аналитической зависимостью:

, {^Х-Ш^эЮ^с/^^ . (3)

где индекс „ С?" относится к физико-механическим характеристи-

—»

кам серийно выпускаемых конструкций, а индекс „ ^ - к характеристикам изделия-эталона.

Зависимости аналогичного вида были получены также для контроля величины предельно допустимой нагрузки , усредненной величины л ре днап ряжения арматуры в готоеой конструкции 6г£р , величины нагрузки, соответствующей стадии сопротивления-бетона образованию трещин <£Гр , при которой начинается процесс ^рещинообра-зогания, а также величины раскрытия треаин О-ас на лхх^ой стадии деформирования:

= (%,р)у ^з/^с ;

= (Лс/^э) ГЛэ/УПС , , , '(4)

Проблема изготовления изделия-эталона в обычных зэеодских условиях является довольно сложной практической задачей, так как контроль действительной величины преднапряжений в готовой конструкции 'осуществить без использования прямого тензс-метрироЕания ка дого стержня практически невозможно. Для преодоления этого недостатка исследована возможность изготовления изделий-эталона без предварительного напряжения арматуры. Теоретические проработки этого вопроса на примере конструкций с усилием предналряжения передаваемым на ее торцы, показали возможность такого подхода. Обсуждена также возможность использования этого приема и для железобетонных конструкций с усилием предналряжения, передаваемым на упоры.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования 56 предварительно напряженных плит пустотного настила. Эти плиты были разделены на три серии: первая серия - 18 плит ПК 8-58-12 и 18 плит ПК 8-58-15; Еторая серия - 14 плит ПК 8-63-К третья серия - -6 плит ПК 8-58-12. Плиты первой и второй серии готовились как эталонные и были предварительно напряжены по ьсему возможному диапазону предналряжения арматуры от нуля до (I., 151,20) . Плиты третьей серии готоеились как плиты серийного изготовления с дополнительным проведением тензометрирования каждого напрягаемого арматурного стержня. Преднапряжение арматурных стержней осуществлялось электротермическим способом.

Регулирование величины предналряжения арматурных стержней для плит пергой серии осуществлялось путем изменения длины стержня, а для второй серии - путем изменения количества преднапрягаемых стержней. Под каждую выбранную величину предналряжения изготавливалось по дЕе плиты, которые бетонировались в одной и той же опалубке. Перед замоноличиванием плит производился контроль <г.актичес-

кого напряжения каждого стеряня.

Каждая плита испытывалась динамическим (вибрационным) и статическим (до разрушения) методами. Методика динамических испытаний была выработана нами, а статических - соответствовала требованиям ГОСТ 8829-85. Плиты первой серии исаытывалясь динамическим методом в возрасте 7,28 я 100 суток, а статическим-- в возрасте 100 суток. Плитн второй серии испытывалась и динамическим, и статическим методами в возрасте 28 суток, а плиты третьей серии - в возрасте 7 суток.

Экспериментальные исследования производились на специальном стенде, приспособленном для проведения как динамических, так и статических испытаний. Возбуждение механических колебаний осуществлялось с помощью электромагнитного ударного устройства, созданного на основе контактора типа КТ 6042-УЗ с ёмкостным накопителем. Запись виброграмм осуществлялась с помсшьэ быстродействугсщего самопишущего прибора Н 338/3. В качестве первичных преобразователей вкброперемещений и перемещений использовались оптопаоы с модулирующей фотоосиовой з виде оптических клиньез.

Нагрухение плит первой серии осуществлялось ступенчатой нагрузкой в виде железобетонных фундаментальных блоков. Плиты второй я третьей серии нагружалась мелкоразмерной нелезобетснной плиткой.

Результаты проведенных динамических и статических испытаний представлены в табличной форме и в виде графиков (рис.1-П). Анализ этих результатов позволил выявить ряд закономерностей и сделать следующие выводы.

1. Частота колебаний плит с возрастом увеличивается не .о^ень существенно, логарифмический декрег.'.ент колебаний незначительно гменьиается.

2. С уменьшением величины преднапря?.эния арматуры прослезхива-:тся тенденция к снижению частоты колебаний плит (рис-1) и возрас-

Рис. X Зависимости ^ — К для плит ПК 8-58-12

20 4о бо о -/оа

Рис. 2 Зависимости / — Р для плит ПК 8-58-12

0,1 0,1 0,6 0,8 ¿0

Рис. 3 Зависимости - К ¿для плит пк а-г>а-1.2

'пвяб/гение

Рис. 4 Зависимости В - а лля плит ПК 8-58-12 >

И

1<0

Рар^М

М -

РТР> к Н

/оо -но <го

Рис. 5 Зависимости Рп - для плит ПК 8-58-12

ю ¿¡0 60 50 -¡00 /20

Рис. 6 Зависимости Ртр - Т для плит ПК 8-58-12

* — точки, соответствующие появлению воло-

сяных третий;

• - точки, соответствующие раскрытию треш!

акио логарифмического декремента колебаний, причем более стабиль-га ведет себя вторая динамическая характеристика. Основная же час-юта колебаний малокапряженных плит ( Л = была

щогда сопоставимой с плитами, характеризуемыми величиной предка-[ряжения /Г = 0,8 * 0,6. Этому эффекту в работе приведено теоре-:ическое объяснение на основе анализа работы прёднапряженных конуру кпий с усилием преднал ряжения, передаваемым на ее торцы. Наме-¡ены пути преодоления этого отрицательного эффекта, наиболее пред-ючтительным из которых является прием дополнительного пригружения конструкции.

3. С ростом нагрузки частота колебаний стабильно (монотонно) убывает (рис.2), приближаясь практически к постоянной величине в тредельном состоянии (перед разрушением плит). При определенных значениях равномерно распределенной нагрузки отрицательное влияние эффекта, указанного в п.2, исчезает.

4. Логарифмический декремент колебаний в области относительно высоких величин преднапряжения (К=0,5+1,16) в непогруженном состоянии Еедет себя стабильно. Однако пол нагружении плит уловить какие-либо существенные закономерности в характере изменения этой характеристики не удалось." Отмечено лишь совпадение одного из экстремумов графика с моментом появления волосяных трещин в бетоне (рис.3,4).

5. Несущая способность пластинок и нагрузка, соответствующая появлению еолосяных трещин и моменту раскрытия трешия СС.сц.с =0,2мм, являются сункштяот квадрата частоты колебаний плит (рис.5,6).

6. Величина максимального статического прогиба плит уменьшается с увеличением частоты колебаний (рис.7). Для плит нормально-

2,

и высоконапряженных линейная зависимость У/о-$ соблюдается лшзь в области упругих и малых упругопластических деформаций плит, поэтому линейную зависимость можно использовать

только путем сопоставления результатов^ плитой-эталоном.

7. Значения параметра К(ф)= /{"/??У/о ¿¿>У в области упругих деформаций приближается к постоянной величине . С ростом нагрузки величина /С( <Р) увеличивается, причем, чем вше преднапряжение плит, тем медленнее происходят этот рост (рис.8,9). Использование этого параметра в качестве критерия оценка физико-механических характеристик предварительно напряженных келезобетояких плит увеличивает трудоемкость метода, однако для большепролетных железобетонных конструкций, например, мостоаь балок, использование этого параметра может оказаться эффективным ввиду его большей информативности;

8. Сопоставление всех полученных экспериментальных результатов позволило рекомендовать в качестве критерия для оценки физико-механических параметров предварительно напряженных плат постоянной нзгибной жесткости основную частоту их колебания как в ненагруженном состоянии, так, если это необходимо, и в состоянии пригруженяя. Выбор этого критерия и обусловливает модификацию вибрационного метода испытаний железобетонных плит.

9. Испытания плит третьей серии (плит серийного изготовления) убедительно подтвердили предпосылки теоретического обоснования о приблизительной линейности функций , Рпр

/>Гр _ , и/о -^с/^э в области соотношений частот колебаний ^с/лД 0,8-1,1 (рис. 10).

10. Выбор основной частоты колебаний плит в качестве критерия для оценки физико-механических параметров предварительно напряженных железобетонных плит постоянной жесткости открывает широкие возможности для автоматизации процессов контроля и опенки качества железобетонная конструкций путем изготовления приборов на основе микропроцессоров. Создание и внедрение таких приборов

Рис. 7 Зависимости - £ и У. - для плит ПК 8-58-12

Рис. 8 Зависимости К<Ф) - К для плат ПК 8-58-12

<7

Рис

4 я &

. 9 Зависимости К(Ф) - О для алкт ПК 8-58-1^

Р^Ю'^КЙ У Р.

1,1

. тг -«г/;/

0,9 4,0 /у 1,0 !,}

Рис. 10 Зависимости - и/,, - <РПр ~ Ртр ~ (Ъ'Ы* '

для плит ПК 8-38-12

даст возможность организовать проведение поточного контроля качества серийно выпускаемых плит в условиях заводского производства.

В четвертой главе разработаны некоторые способы повышения точности определения частот колебаний плитных конструкций, рассмотрены условия равяоэяергетического возбуждения колебаний в конструкциях одного типа. :

Обеспечение схемы:шарнирного опираяия плит по их коротким сторонам при проведении динамических испытаний осуществить довольно сложно ввиду наличия у многих длят дефекта неплоскостностй нижней грачи, возникавшего по различным причинам: неравномерное натяжение зсех арматурных стержней, неплоскостность поддона опалубки и др. При установке таких плит ка стенде происходит их описание по одной из цилиндрических опор я одной точке ка другой цилиндрической опоре.-При возбуждении колебаний в такое; плите_возникает сложный колебательный процесс, включающий изгибно-крутильные колебания. Полученные при этом динамические характеристики могут существе: отличаться от действительных, что отрицательно скажется при их использовании для опенки параметров качества контролируемых

3 работе приведены дэа технологических приема, позволяющих снизить влияние этого недостатка. Один прием заключается в выполнении дополнительного прягруяения плиты равномерно распределенной нагрузкой, при которой не Еоэникаяг существенные упруго-пластячес-кие деформации и не появляются трещины. Пересчет замеренной частоты колебаний к ненагруяенному состоянии производится по формуле: ¿¿Л, -си„ V',

где а)о^ - частоты колебаний платы соответственно в нена-

гсуженном и нагруженном состояниях;

, /77с. - погонные массы соответственно дополнительной нагрузки и плиты.

Другой прием заключается в изменении граничных условий, например , с шарнирного опирания на жесткое защемление, что можно осуществить путем включения в состав испытательного стенда специальных дополнительных устройств прижима. Пересчет замеренной частоты колебаний в этом случае осуществляется до-формуле: с^ш =

где ? - частоты колебаний плит, соответствующих шарнирной схеме опирания и жесткого защемления.

. В работе приведены примеры реализации этих деух приемов.

При исследовании вопросов равноэнергетяческого возбуждения колебаний выработаны рекомендация по подбору сила удара для каждого контролируемого изделия с помоиью предварительного пробного удара,- основанные на определения удельной изгибной жесткости плиты.

Количество известных решений для плит сложной формы и комбинированными граничными условиями весьма ограничено." Такие задачи можно исследовать с помощью численных методов решения, в частности с помощью метода конечных элементов. Однако установленные в главе П закономерности дазэт возможность разработки эффективного экспериментально-теоретического метода определения перемещений таких плит на основе испытания их моделей.

Во второй главе получено соотношение, связывающее максимальный прогиб произвольной пластинки с основной частотой ее колебаний:

= К /(со 2т>) , гд 5/ССР ) - коэффициент пропорциональности, зависящей от формы пластинки. Этот коэффициент является постоянной величиной для пластинок одинаковой формы с различными условиями на границе. Поэтому значения параметра А" ( <Р ) можно получить путем испытания моделей плит с граничными условиями, которые могут наиболее просто реализоваться, например в виде схемы шарнирного опирания. По

результатам испытания модели находят величину К {СР) ■

где индекс "м " соответствует физико-механическим характеристикам пластинки-моделя. С учетом этого результата и выражения (2.) на-

1г /77 (5)

Таким образом, после испытания модели и определения значений и и)м(^) находят экспериментально основную частоту колебаний реальной пластинки и по "формуле .(5) определяют ее максимальный прогиб.

Аналогичный прием рекомендуется и для определения массы плоских элементов конструкции. На основании тех же предпосылок получено аналитическое выражение для определения массы плиты (пластинки), стоящей в сооружении, и неизвестными граничными условиями:

т = тн А..

И/о (6)

В работе приедены примеры реализации рассмотренных способов определения значений и реальных конструкций в виде плит.

В пятой главе приведена методика оценки основных параметров качества предварительно напряженных железобетонных плит постоянной изгибной жесткости с помощью модифицированного вибрационного метода, которая может в представленном виде быть использована как основа для утверждения в качестве ведомственного нормативного документа для его использования на заводах строительной индустрии. Эта методика может также служить проектом для разработки Государственного стандарта по применению Ейбраиионного нераз рушащего метода контроля качества и оценки надежности железобетонных предварительно напряженных плоских, пустотных и ребристых плит постоянной изгибной жесткости в ззеодских условиях.

Б приложениях приведены виброграммы колебаний некоторых плит из каждой серии и графический анализ результатов испытаний плит ПК 8-63-10.

ОСНОВНЫЕ ЕЫВОЛЫ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты.

1. Установлена закономерность в виде взаимосвязи задач статического поперечного изгиба и свободных колебаний упругих балок: для однопролетных изотропных балок постоянной изгибной жесткости независимо от вида граничных условий (исключая консоль) произЕе-' денке максимального прогиба при действии равномерно распределенной нагрузки на квадрат осноеной (круговой) частоты колебания

и)1' с точностью до параметров нагрузки и погонной массы есть величина постоянная и равная .

Для изотропных упругих пластинок с постоянной цилиндрической жесткостью произведение независимо от Еида граничных условий

ограничено с двух сторон: нижняя граница соотнетстгует бесконечно вытянутым пластинкам (балкам) и равна 4/С, верхняя граница соот-ветстЕует круглым пластинкам и равна {1/Х) .

Для пластинок одинаковой формы независимо от вида граничных условий коэффициент пропорциональности при произведении 'ИД и)2

есть величина. по!тоянная. ■

'!

2. С учетом|установленных закономерностей приведено теоре-

I:

тическое обоснование еъ'бора осноеной частоты колебаний - наиболее информативной динамической характеристики - для оценки параметров качества железобетонных предварительно напряженных балочных конструкций, работаших в условиях поперечного изгиба как в упругой, так и в упруго-пластической стадиях.

3. Разработаны модифицированные ЕИбраплонные способы опенки

жесткости, трещиностойкости и несущей способности хелезобетонкы предварительно напряженных балочных конструкций, основанные на сопоставлении динамических и статических характеристик серийно пускаемых и эталонных изделий. Предложены способы определения к сы я неизвестной знеплзй нагрузки для любых балочных кояструкци находящихся а сооружении и работают! в упругой стадии. Показан возможность использования в качестзе эталонного элемента ненапр

жеиного изделия.

\ ^ ^ ■

4. Проведены статические (дЬ"разрушения) и .динамические (в

I, • . . ■ *•

режиме свободных колебаний) испытания трех серий железобетонных

предварительно напряженных панелей пустотного настила типа ПК в количестве 56 шт. Исследованы функциональные взаимосвязи физике механических характеристик панелей с их динамическими параметра основной частотой и логарифмическим декрементом колебаний. Проз деяные натурные испытания подтвердили обоснованность выбора основной частоты колебаний в качестве самостоятельного наиболее и ' формативного динамического параметра при использования вибрацио ного метода для интегральной оценки качества и надежности желез бетонных изгибаемых балочных конструкций.

5. Выявлены динамические эффекты, связанные с испытанием V лонапряженных и нормально напряженных панелей пустотного настил Предложен прием ^глазивания отрицательного влияния этих эффекте с использованием дополнительного пригруженил панелей некоторой равномерно распределенной нагрузкой.

6. Отработана методика проведения испытаний с помощьэ мои филированного в&брапяонного метода контроля качества предварите но напряженных железобетонных балочных конструкций, которая коз быть рекомендована для использования в качестве ведомственного нормативного документа на заЕогах железобетонных конструкций.

7. Разработан Еибрационный способ определения перемещений для пластинок (плит), имеющих произвольные граничные услоЕИя по контуру.

8. С целью ослабления елияния несовершенств опорных у злое стенда, дефектов изготовления конструкций (например, дефекта неплоскостности нижней грани плит) предложен прием уточнения определения основной частоты колебаний балок (балочных плит) в нена-груженном состояния путем дополнительного приг руке кия конструкции некоторой равномерно распределенной нагрузкой.

9. Методика применения модифицированного вибрационного метода интегральной оценки качества железобетонных предварительно напряженных плит пустотного настила внедрена на Комбинате промышленных предприятий ТСК Ставропольстроя в 1989-1990 гг. Экономический эффект от внедрения метода составляет 17,6 тыс.рублей в год (в пенах до 1991 года) яри объеме производства плит пустотного настила 10 тыс.м3 в год.

По теме диссертация опубликованы следующие работы:

1. A.c. Ü 1613902 СССР, М.КЛ^.С- 01 Ш/ 00. Способ определения собственных частот изгибннх колебаний элементов -конструкций на стенде/Идрисов Н.Д., Коробко В.И., Слзосарев Г.Б. Опубл. в

Б.И. 1990. й'46.

2. A.c. № 1640595 СССР. М. КЛ5.& 01 К 3/08. Способ контроля жесткости на изгиб железобетонных элементов /Идрисов Н.Д., Коробко В.И. и др. Опубл. в Б.И. 1991. X 13.

3. A.c. Ге 1647345 СССР, М. КЛ5.& 01 № 3/08. Способ определения перемещения плоских элементов конструкций под нагрузкой Идрисов Н.Д., Коробко Е.И. Опубл. в Б.И. 1991. № 17. .

4. A.c. Ii СССР, М.КЛ5.& 01 1! 3/08. Способ контроля несущей способности при, лзгибе железобетонного элемента /Идри-

сов Н.Д. , Коробко В.И. и др. Опубл. в Б,И., 199?. Уг К

5. Коробко В.И. , Идрисов Н.Д., Слисарев Г.В. Способ контроля жесткости конструкций и изделий в виде балки / Инф.орм.листок ü 89-20 Ставроп. ЦНТИ.

6. Коробко В.И., Слюсарев Г.В., Идрисов.Н.Д. Динамический метод экспресс-контроля качества предварительно напряженных плит перекрытия // Материалы ХУШ конф. по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава. 1988 год. - Ставрополь: СтШ. - 1989. - С.67-68.

7. Коробко В.Я., Слюсарев Г .В., Идрисов Н.Д. Анализ вибрационных методов контроля качества строительных конструкций // Материалы XIX конф. по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава за 1989 год. - Ставрополь: СтПИ. - 1990. - C.I0I-I02.

8. Коробко В.И., Идрисов Н.Д. Вибрационный метод диагностики состояния --строительных конструкций // Проблема технологии выпо/ нения строительных робот при реконструкции дейстгукщих предприятий, зданий и сооружений: Тез.докл.зональной конф.: Пенза ПКСЯ. 1990. - С.52-56.

9. Коробко В.И., Идрисов Н.Д. а др. Интегральная оценка качестве предварительно напряженных плит перекрытия вибрационным методом // Язв.вузов. Строительство и архитектура, I9SO, й 6- -С.104-107.

10. Коробко В.Я., Идрисов Н.Д., Слюсарев Г.Б. Методика экспресс-контроля качества предварительно напряженных железобетонных плит. Информ< 'листок 91-29 Ставроп. ШТИ.

11. Коробко В.И., Идрисов Н.Д. Использование закономерностей взаимосвязи задач поперечного изгиба и свободных колебаний балок и тонких плит з экспериментальной механике / Ставроп. политехнический институт, 1991.- Деп. в ВИНИТИ,5 28S-B-92 29.01.Э2 г.