RU2458334C1 - Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом - Google Patents
Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458334C1 RU2458334C1 RU2011115777/28A RU2011115777A RU2458334C1 RU 2458334 C1 RU2458334 C1 RU 2458334C1 RU 2011115777/28 A RU2011115777/28 A RU 2011115777/28A RU 2011115777 A RU2011115777 A RU 2011115777A RU 2458334 C1 RU2458334 C1 RU 2458334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reinforced concrete
- longitudinal
- concrete element
- static
- oscillations
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике испытаний конструкций на динамические воздействия. Сущность: определяют резонансным методом низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента. Производят разрушающее однократное динамическое воздействие на испытуемый железобетонный элемент. Фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, возникающие и соответствующие гармоникам в момент разрушения железобетонного элемента, от низшей гармоники, частота которой соответствует низшей собственной частоте колебаний железобетонного элемента, и по полученным данным судят о реальных значениях динамических параметров. Предварительно изготавливают два или серию одинаковых железобетонных элементов. Резонансный метод используют для определения низшей собственной частоты колебаний одного из этих элементов, принятого за эталон, причем его подвергают пошаговому статическому продольному сжатию, увеличивая с каждым последующим шагом величину статической продольной силы в интервале от нуля до максимально допустимой величины. После каждого шага продольного статического сжатия резонансным методом определяют низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента, после чего строят график зависимости собственной частоты колебаний от относительной продольной статической сжимающей силы, которую определяют по формуле. Другой, испытуемый, железобетонный элемент подвергают продольному статическому сжатию на заданную величину и разрушающему однократному динамическому воздействию с заданной величиной изгибающего момента. Определяют относительному величину продольной статической сжимающей силы в момент разрушения и по графику зависимости собственной частоты колебаний от относительной величины продольной статической сжимающей силы, полученному для эталонного элемента, определяют низшую собственную частоту колебаний этого испытуемого железобетонного элемента в момент разрушения, которую учитывают при фильтрации высших гармоник собственных колебаний. Технический результат: повышение точности определения собственной частоты железобетонных элементов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике испытаний конструкций на динамические воздействия, в частности для испытаний железобетонных элементов с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом.
Известен способ испытания объекта на ударные воздействия (патент RU №1811276, G01M 7/08, опубл. 1995.11.10), включающий воздействие на объект двух последовательных эталонных ударных импульсов, имитирующих сложное реальное воздействие. Параметры первого импульса задают из условия обеспечения близости максимальных деформаций объекта в области его низкочастотного резонанса при испытательном и имитируемом реальном воздействиях. Параметры второго импульса задают из условия обеспечения близости ударных спектров испытательного и реального воздействий в диапазоне частот, лежащих выше 
, где f0 - низшая собственная частота объекта. При предварительном определении f0 создают предварительную статическую деформацию объекта, соответствующую по величине и направлению максимальной деформации объекта при реальном воздействии. Данный способ относится к способам испытаний на приведенные ударные воздействия, имитирующие реальные ударные процессы.
Недостатком известного способа является то, что данный способ не позволяет точно определить и исключить высший спектр собственных гармонических составляющих и гармоник колебаний, образующихся в процессе разрушения конструкции в зарегистрированных сигналах датчиков измерительной системы. Расчет по приведенной в способе формуле не позволяет точно определить собственные гармоники, и ошибка в расчетах собственной частоты может достигать десятков процентов, что неприемлемо для получения достоверных результатов. Кроме того, при испытаниях железобетонных элементов с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом погрешность определения собственных частот конструкции еще более возрастает.
Прототипом заявляемого изобретения является способ испытания конструкции на ударные воздействия (патент RU №2362136, G01M 7/08; 7/02, опубл. 20.07.2009). Способ заключается в предварительном определении резонансным методом низшей собственной частоты колебаний испытываемого образца, после чего его подвергают ударной нагрузке из условия обеспечения максимальной деформации и разрушения. Полученные данные обрабатывают и фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, соответствующие гармоникам в момент разрушения конструкции, от низшей гармоники, частота которой соответствует измеренной низшей собственной частоте колебаний конструкции. В частном случае для определения низшей собственной частоты колебаний в конструкции возбуждают вибратором колебания, которые регистрируют измерительной системой по сигналу акселерометра, и по максимуму резонанса определяют низшую собственную частоту. По полученным данным (отфильтрованным высшим гармоникам) судят о реальных значениях динамических параметров.
Применение способа позволяет получать достоверные данные о результатах испытаний железобетонного элемента с динамическим разрушающим нагружением. Однако в случае испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом не учитывается изменение собственной частоты колебаний железобетонного элемента, предварительно сжатого статической продольной силой. Соответственно, при дальнейшей фильтрации и обработке показаний датчиков накапливается ошибка, которая зависит от величины статической продольной силы. В связи с этим снижается точность и достоверность результатов испытаний.
Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить точность и достоверность результатов испытаний железобетонных элементов с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в повышении точности определения собственной частоты железобетонных элементов.
Технический результат достигается следующим образом. Как и в прототипе, по заявленному способу испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом определяют резонансным методом низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента, после чего производят разрушающее однократное динамическое воздействие на испытуемый железобетонный элемент. Фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, возникающие и соответствующие гармоникам в момент разрушения железобетонного элемента, от низшей гармоники, частота которой соответствует низшей собственной частоте колебаний железобетонного элемента, и по полученным данным судят о реальных значениях динамических параметров. В отличие от прототипа, согласно заявленному способу предварительно изготавливают два или серию одинаковых железобетонных элементов, а резонансный метод используют для определения низшей собственной частоты колебаний одного из этих элементов, принятого за эталон, причем его подвергают пошаговому статическому продольному сжатию, увеличивая с каждым последующим шагом величину статической продольной силы в интервале от нуля до максимально допустимой величины, и после каждого шага продольного статического сжатия резонансным методом определяют низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента, после чего строят график зависимости собственной частоты колебаний от относительной продольной статической сжимающей силы, которую определяют по формуле
где αni - относительная величина продольной сжимающей силы на i шаге;
Ni - статическая продольная сжимающая сила i шага;
Rb - расчетное сопротивление бетона сжатию;
Ab - площадь сечения железобетонного элемента;
i - число шагов статического сжатия,
после этого другой, испытуемый, железобетонный элемент подвергают продольному статическому сжатию на заданную величину и разрушающему однократному динамическому воздействию с заданной величиной изгибающего момента, определяют относительному величину продольной статической сжимающей силы в момент разрушения и по графику зависимости собственной частоты колебаний от относительной величины продольной статической сжимающей силы, полученному для эталонного элемента, определяют низшую собственную частоту колебаний этого испытуемого, железобетонного элемента в момент разрушения, которую учитывают при фильтрации высших гармоник собственных колебаний.
Указанная совокупность технических признаков получена впервые и в известных технических решениях не обнаружена, что подтверждает новизну изобретения.
Повышение точности и достоверности результатов испытаний железобетонных элементов с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом достигается следующим образом.
Применение известного способа для определения низшей собственной частоты дает возможность измерить собственную низшую частоту железобетонного элемента. Однако в результате приложения продольной силы сжатия, как показали эксперименты, изменяется величина собственной частоты первой гармоники.
Ошибка определения собственной частоты первой гармоники, как показали эксперименты, зависит от относительной величины продольной силы, и изменяется, например, от 0 до 15,6% при изменении относительной величины продольной силы от αni=0 до значения αni=0,5 от предельного значения, воспринимаемого бетонным сечением на сжатие.
Кроме того, в течение интервала времени, соответствующего разрушению железобетонного элемента, изменяется величина продольной силы вследствие изменения геометрических размеров железобетонного элемента - возникают сверхнормативные динамические прогибы. Предложенный способ позволяет, при наличии средств контроля мгновенных значений продольной силы, учесть и преобразовать изменения относительной величины продольной силы в изменения резонансной частоты первой гармоники железобетонного элемента.
Таким образом, применение предложенного способа испытаний позволяет исключить статическую ошибку (вызванную заданной величиной статического сжатия) и динамическую ошибку (вызванную изменяемым динамическим сжатием в процессе разрушения железобетонного элемента) и тем самым повысить точность определения величин ускорений в процессе воздействия динамического изгибающего момента при испытаниях железобетонного элемента.
Технические решения, содержащие признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, среди известных источников информации не выявлены. Следовательно, заявляемый способ явным образом не следует из уровня техники и обладает изобретательским уровнем.
Изобретение промышленно применимо, поскольку его можно многократно использовать при испытаниях железобетонных элементов с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом с достижением указанного технического результата.
Способ выполняют следующим образом. На основе расчетов с использованием математической модели испытываемого железобетонного элемента задают величину, длительность ударного воздействия, схему испытания и приложения нагрузки. В соответствии с полученными результатами расчетов изготавливают два или серию одинаковых железобетонных элементов заданных формы и размеров, с использованием определенной марки бетона. После набора железобетонных элементов заданной прочности один образец (эталонный) устанавливают в испытательный стенд. Измеряют частоту собственных колебаний образца без продольного статического сжатия. Затем его подвергают пошаговому статическому продольному сжатию до предельно допустимой величины продольной сжимающей силы. Продольную статическую сжимающую силу увеличивают с каждым шагом. Количество шагов задают заранее. Вычисляют на каждом шаге относительную величину продольной статической сжимающей силы по формуле (1).
После каждого этапа статического сжатия определяют низшую собственную частоту колебаний конструкции резонансным методом f(αni) от f(αn0) до f(αnmax) и строят зависимость резонансной частоты первой гармоники f(αni) от величины пошагового статического сжатия.
По полученной зависимости определяют низшую собственную частоту аналогичных железобетонных элементов при динамических испытаниях. Испытуемый железобетонный элемент вначале подвергают статическому продольному сжатию на величину расчетной испытательной нагрузки и подвергают расчетному разрушающему однократному динамическому изгибающему моменту. В процессе испытания регистрируют фактическое значение величины силы продольного сжатия в момент разрушения, по формуле (1) вычисляют относительную продольную сжимающую силу αnps и по зависимости резонансной частоты первой гармоники f(αni), полученной для эталонного элемента, определяют уточненное значение резонансной частоты первой гармоники для испытуемого образца f в момент разрушения. Затем фильтруют высшие гармоники собственных колебаний с учетом низшей собственной частоты f сжатого железобетонного балочного элемента в момент разрушения.
Конкретно это показано на примере двух железобетонных элементов сечением 180×90 мм, которые армированы 4 стержнями диаметром 10 мм класса A-III, изготовленных из бетона В20. На фигуре представлена полученная экспериментальная зависимость (для элементов, принятых в примере) резонансной частоты первой гармоники (собственной частоты) f от относительной величины продольной силы αni для указанного железобетонного элемента, где число шагов задания сжимающей силы принято i=4, αnmax=0,5. Для элемента с относительной величиной продольной сжимающей силы αnps=0,5 значение частоты собственных колебаний первой гармоники составила f(αnps)=74 Гц, а для элемента без предварительного продольного сжатия составила f0=f(α0)=64 Гц. Соответственно, учтенная ошибка Δf составляет
Затем при обработке полученных данных фильтруют высшие гармоники собственных колебаний с учетом измененной частоты в результате продольного статического сжатия. Согласно способу прототипа фильтрация данных осуществлялась бы на частоте 64 Гц, в предложенном способе уточненное значение составило f(αnps)=74 Гц. Таким образом, была скомпенсирована ошибка Δf=15,6%, а значит и повышена достоверность и точность результатов испытаний.
Claims (1)
- Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом, согласно которому определяют резонансным методом низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента, производят разрушающее однократное динамическое воздействие на испытуемый железобетонный элемент, фильтруют высшие гармоники собственных колебаний, возникающие и соответствующие гармоникам в момент разрушения железобетонного элемента, от низшей гармоники, частота которой соответствует низшей собственной частоте колебаний железобетонного элемента, и по полученным данным судят о реальных значениях динамических параметров, отличающийся тем, что предварительно изготавливают два или серию одинаковых железобетонных элементов, а резонансный метод используют для определения низшей собственной частоты колебаний одного из этих элементов, принятого за эталон, причем его подвергают пошаговому статическому продольному сжатию, увеличивая с каждым последующим шагом величину статической продольной силы в интервале от нуля до максимально допустимой величины, и после каждого шага продольного статического сжатия резонансным методом определяют низшую собственную частоту колебаний железобетонного элемента, после чего строят график зависимости собственной частоты колебаний от относительной продольной статической сжимающей силы, которую определяют по формуле
где αni - относительная величина продольной сжимающей силы на i шаге;
Ni - статическая продольная сжимающая сила i шага;
Rb - расчетное сопротивление бетона сжатию;
Ab - площадь сечения железобетонного элемента;
i - число шагов статического сжатия,
после этого другой испытуемый железобетонный элемент подвергают продольному статическому сжатию на заданную величину и разрушающему однократному динамическому воздействию с заданной величиной изгибающего момента, определяют относительную величину продольной статической сжимающей силы в момент разрушения и по графику зависимости собственной частоты колебаний от относительной величины продольной статической сжимающей силы, полученному для эталонного элемента, определяют низшую собственную частоту колебаний этого испытуемого железобетонного элемента в момент разрушения, которую учитывают при фильтрации высших гармоник собственных колебаний.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011115777/28A RU2458334C1 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011115777/28A RU2458334C1 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2458334C1 true RU2458334C1 (ru) | 2012-08-10 |
Family
ID=46849698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011115777/28A RU2458334C1 (ru) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458334C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104897464A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-09-09 | 同济大学 | 一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1070460A1 (ru) * | 1982-12-21 | 1984-01-30 | Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Способ определени внутреннего трени в консольно закрепленной балке |
| KR20030093731A (ko) * | 2002-06-05 | 2003-12-11 | 부양산업 주식회사 | 콘크리트 코팅관 충격시험장치 |
| RU2248567C1 (ru) * | 2003-08-08 | 2005-03-20 | Ульяновский государственный технический университет | Устройство для виброакустического контроля одноосных конструкций |
| RU2362136C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Способ испытания конструкции на ударные воздействия |
-
2011
- 2011-04-20 RU RU2011115777/28A patent/RU2458334C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1070460A1 (ru) * | 1982-12-21 | 1984-01-30 | Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Способ определени внутреннего трени в консольно закрепленной балке |
| KR20030093731A (ko) * | 2002-06-05 | 2003-12-11 | 부양산업 주식회사 | 콘크리트 코팅관 충격시험장치 |
| RU2248567C1 (ru) * | 2003-08-08 | 2005-03-20 | Ульяновский государственный технический университет | Устройство для виброакустического контроля одноосных конструкций |
| RU2362136C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Способ испытания конструкции на ударные воздействия |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104897464A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-09-09 | 同济大学 | 一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪 |
| CN104897464B (zh) * | 2015-05-06 | 2018-07-06 | 同济大学 | 一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105067703A (zh) | 一种板状金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法 | |
| KR102157903B1 (ko) | 비선형 초음파 변조 기반 피로균열 파손 경고 시스템 및 그 방법과, 이를 이용한 구조물의 잔여 피로수명 추정 시스템 및 그 방법 | |
| CN105241960A (zh) | 一种再制造曲轴弯曲疲劳裂纹监测方法、装置及系统 | |
| RU2362136C1 (ru) | Способ испытания конструкции на ударные воздействия | |
| JP6314359B2 (ja) | 鉄道橋固有振動数の変化量評価方法 | |
| KR101225234B1 (ko) | 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 시스템 및 그 방법 | |
| KR20170039906A (ko) | 다양한 진동 스펙트럼 패턴에 대응 가능한 주파수 영역의 피로 손상도 계산방법 | |
| CN106978825A (zh) | 测量建筑基桩承载力的低应变方法 | |
| JP2011247700A (ja) | コンクリート部材の健全性診断方法、健全性診断装置及び健全性診断プログラム | |
| EP2090886A2 (de) | Verfahren zur Optimierung der Spannungsverteilung bei Anwendungen akustischer Thermographie | |
| CN104483389B (zh) | 基于组合震源法检测桥梁预应力管道注浆质量的方法 | |
| RU2458334C1 (ru) | Способ испытания железобетонного элемента с продольным статическим сжатием и динамическим изгибающим моментом | |
| Turker et al. | Vibration based damage identification of concrete arch dams by finite element model updating | |
| RU2477459C1 (ru) | Способ испытания и определения степени живучести строительных конструкций | |
| CN109653261A (zh) | 抗滑桩震后损伤测试方法和系统 | |
| Jamali et al. | Pre-test finite element modelling of box girder overpass-application for bridge condition assessment | |
| Salgado et al. | Performance of damage detection methods used in bridge structures through dynamic tests in steel beams | |
| RU2550826C2 (ru) | Способ измерения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок | |
| Khan et al. | Integrated health monitoring system for damage detection in civil structural components | |
| Sadílek et al. | Active structural health monitoring of composite plates and sandwiches | |
| CN204064600U (zh) | 一种利用激光位移信号测试桥面柔度装置 | |
| RU2698517C1 (ru) | Способ испытания строительной конструкции на податливых опорах с распором при сверхнормативном ударном воздействии | |
| De Silva et al. | Detection and estimation of damage in framed structures using modal data | |
| Sanket et al. | Structural Health Monitoring Using Pzt a Review | |
| CN106290559A (zh) | 发动机剩余寿命预测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130421 |