RU2701476C1 - Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures - Google Patents
Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701476C1 RU2701476C1 RU2018135333A RU2018135333A RU2701476C1 RU 2701476 C1 RU2701476 C1 RU 2701476C1 RU 2018135333 A RU2018135333 A RU 2018135333A RU 2018135333 A RU2018135333 A RU 2018135333A RU 2701476 C1 RU2701476 C1 RU 2701476C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- structures
- structural system
- buildings
- structural
- theoretical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области эксплуатации и строительства зданий и сооружений и может быть использовано для определения их физического состояния.The invention relates to the field of operation and construction of buildings and structures and can be used to determine their physical condition.
Известен способ динамических испытаний крупномасштабных конструкций (патент RU №2104508, опубл. 10.02.98), по которому возбуждают колебания испытуемой конструкции на собственной частоте воздействием на него последовательности ударных импульсов с помощью вибродатчиков, устанавливаемых на испытуемой конструкции, измеряют параметры ее колебаний и по ним судят о динамических характеристиках конструкции.A known method of dynamic testing of large-scale structures (patent RU No. 2104508, publ. 10.02.98), which excite the vibration of the test structure at its own frequency by impact on it of a sequence of shock pulses using vibration sensors installed on the test structure, measure the parameters of its vibrations and them judge the dynamic characteristics of the structure.
Для увеличения амплитуды свободных колебаний конструкции возбуждение ее колебаний по данному способу осуществляют с помощью силовозбудителя, формирующего импульсный сверхзвуковой управляемый газовый поток в пучности расчетной формы собственных колебаний, что приводит к усложнению силовозбудителя, увеличению его габаритов и требует больших временных затрат. Такой способ не позволяет проводить оперативное обследование зданий и сооружений, требует от персонала наличия специальных навыков управления силовозбудителем и соблюдения особых мер безопасности при обращении с ним.To increase the amplitude of free vibrations of a structure, the excitation of its vibrations by this method is carried out using a power exciter that generates a pulsed supersonic controlled gas flow in antinodes of the calculated form of natural oscillations, which leads to a complication of the exciter, increase its dimensions and require a lot of time. This method does not allow for an operational survey of buildings and structures, requires personnel to have special skills in controlling the exciter and to observe special safety measures when handling it.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является сейсмометрический способ мониторинга технического состояния зданий и/или сооружений (патент RU №2515130, опубл. 10.05.2014 г.), заключающийся в том, что выполняют выбор контрольных точек измерений, соответствующих местам, близким к максимальным значениям заданного количества первых значимых частот и форм собственных пространственных колебаний зданий и/или сооружений, установку сейсмических датчиков в выбранных точках на обследуемом здании и/или сооружении, периодическую с заданным шагом и в течение заданного интервала времени (сеанса) сейсмическую регистрацию и обработку записей по трем пространственным координатам микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого постоянно находится здание и/или сооружение, определение для каждого сеанса интегральных динамических характеристик, сравнение значений этих характеристик текущего сеанса с ранее полученными подобным образом и анализ отклонения от этих значений, при этом вначале создают расчетную конечно-элементную трехмерную математическую модель объекта, связывающую характеристики свойств материала (модуль упругости, коэффициент Пуассона, плотность), пространственную конструкцию объекта, граничные условия, с выбранным количеством его первых значимых частот и форм собственных пространственных колебаний при заданных силовых воздействиях на объект, вызванных влиянием окружающей среды, затем в течение времени выбранной длительности выполняют накопление данных - через заданные заранее интервалы времени в течение заданного сеанса измеряют микросейсмические колебания естественного и техногенного происхождения трехкомпонентными сейсмическими датчиками в контрольных точках здания и/или сооружения, по которым с помощью спектрального анализа определяют выбранное количество первых значимых экспериментальных частот и форм собственных пространственных колебаний здания или сооружения в этих точках, к которым в автоматизированном режиме с помощью разработанной расчетной конечно-элементной модели разделенной на части конструкции объекта проводят при неизменных других параметрах итерационный подбор таких значений модуля упругости и коэффициента Пуассона материала каждой части конструкции, которые в выбранных контрольных точках здания и/или сооружения минимизируют квадрат отклонения выбранного количества полученных из модели первых значимых теоретических частот и форм собственных пространственных колебаний от частот и форм, полученных из экспериментальных измерений при действии всех факторов окружающей среды для всей длительности времени накопления, при этом значения модулей упругости материалов частей конструкции здания и/или сооружения вместе с параметрами воздействия окружающей среды и выбранным количеством первых значимых теоретических частот и форм собственных пространственных колебаний запоминают в базе данных, как эталонные; затем через заданные заранее интервалы времени в течение заданного сеанса выполняют трехкомпонентными сейсмическими датчиками текущие измерения микросейсмических колебаний естественного и техногенного происхождения в контрольных точках здания и/или сооружения, по которым с помощью спектрального анализа определяют выбранное количество текущих первых значимых экспериментальных частот и форм собственных пространственных колебаний объекта в этих точках, и к которым, как описано ранее, с помощью разработанной расчетной конечно-элементной математической модели в автоматизированном режиме подбирают при неизменных других параметрах такие текущие значения модуля упругости и коэффициента Пуассона для каждой части конструкции здания или сооружения, которые минимизируют квадрат отклонения выбранного количества текущих первых значимых экспериментальных частот и форм собственных пространственных колебаний к вычисленным с помощью модели теоретическим частотам и формам в контрольных точках, при этом извлекают из базы данных для всех частей конструкции объекта эталонные значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона и вычисляют разность между этими эталонными и аналогичными текущими значениями, которая затем оценивается по критерию согласия с заданной вероятностью как незначимая или значимая, и в случае признания отклонения от эталона в какой-либо части объекта значимой, эту часть отмечают, как особую для последующего дополнительного обследования.Closest to the claimed technical solution is a seismic method for monitoring the technical condition of buildings and / or structures (patent RU No. 2515130, publ. 05/10/2014), which consists in the fact that they perform the selection of measurement control points corresponding to places close to the maximum values a predetermined number of first significant frequencies and forms of intrinsic spatial vibrations of buildings and / or structures, installation of seismic sensors at selected points on the building and / or structure under investigation, periodic with a given and during a specified time interval (session) seismic registration and processing of records according to the three spatial coordinates of the microseismic background of natural and technogenic origin, in the conditions of which the building and / or structure is constantly located, determination of integral dynamic characteristics for each session, comparison of the values of these characteristics of the current sessions with previously obtained in a similar way and analysis of deviations from these values, while first creating a calculated finite-element three-dimensional a mathematical model of the object that relates the characteristics of the properties of the material (elastic modulus, Poisson's ratio, density), the spatial structure of the object, the boundary conditions, with the selected number of its first significant frequencies and forms of natural spatial vibrations for given force effects on the object caused by the influence of the environment, then during the time of the selected duration, data accumulation is performed - at predetermined time intervals during a given session, microseismically measured e oscillations of natural and technogenic origin by three-component seismic sensors at the control points of the building and / or structure, by which spectral analysis determines the selected number of first significant experimental frequencies and forms of the natural spatial vibrations of the building or structure at these points, to which in an automated mode using the developed computational finite-element model of the object structure divided into parts is carried out with other parameters unchanged iteratively the selection of such values of the elastic modulus and Poisson's ratio of the material of each part of the structure, which at the selected control points of the building and / or structure minimize the square of the deviation of the selected number of the first significant theoretical frequencies and forms of natural spatial vibrations from the frequencies and shapes obtained from experimental measurements under the action of all environmental factors for the entire duration of the accumulation time, while the values of the elastic moduli of the materials of the structural parts and building and / or structure with environmental exposure parameters and the selected number of first significant theoretical frequencies and modes of spatial oscillations stored in the database as a reference; then, at predetermined time intervals during a given session, three-component seismic sensors perform current measurements of microseismic vibrations of natural and man-made origin at the control points of the building and / or structure, using which spectral analysis determines the selected number of current first significant experimental frequencies and forms of natural spatial vibrations object at these points, and to which, as described previously, using the developed calculated finite element In this mathematical model, in an automated mode, with the other parameters unchanged, such current values of the elastic modulus and Poisson's ratio for each part of the building structure are minimized that the square of the deviation of the selected number of current first significant experimental frequencies and forms of natural spatial vibrations to the theoretical frequencies calculated using the model and forms at control points, while the reference standard is extracted from the database for all parts of the structure of the object the values of the elastic moduli and Poisson's ratios calculate the difference between these reference and similar current values, which is then estimated by the criterion of agreement with a given probability as insignificant or significant, and if the deviation from the reference is recognized as significant in any part of the object, this part is noted as special for subsequent additional examination.
Недостатком этого способа является неконтролируемость источников возбуждения колебаний окружающей среды, что обеспечивает низкую точность определения характеристик силового воздействия на объект в требуемой точке и, следовательно, его динамических характеристик. Также, данный способ подразумевает проведение итерационного подбора значений модуля упругости и коэффициента Пуассона материала каждой конструкции при неизменных других параметрах, поэтому не учитываются факторы снижения несущей способности, не связанные со свойствами материала (уменьшающие площадь и момент инерции поперечного сечения строительных конструкций).The disadvantage of this method is the uncontrollability of the sources of excitation of environmental vibrations, which provides low accuracy in determining the characteristics of the force impact on the object at the desired point and, therefore, its dynamic characteristics. Also, this method involves iterative selection of the values of the elastic modulus and Poisson's ratio of the material of each structure with other parameters unchanged, therefore, factors of reducing the bearing capacity that are not related to the properties of the material (reducing the area and moment of inertia of the cross section of building structures) are not taken into account.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение точности инструментального диагностирования технического состояния возводимых и эксплуатируемых строительных объектов.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the accuracy of instrumental diagnosis of the technical condition of constructed and operated construction sites.
Задача решается тем, что в способе неразрушающего контроля несущей способности конструктивных систем зданий и сооружений включающий создание конечно-элементной математической модели, связывающей свойства материала, пространственную конструкцию и упругие характеристики объекта, выбор контрольных точек измерения, граничные условия при заданных силовых воздействиях на объект, экспериментальные измерения характеристик конструктивной системы зданий и сооружений при заданных силовых воздействиях на нее и оценку ее несущей способности, заданные силовые воздействия на объект определяют динамическими методами испытаний, выбор контрольных точек измерения производят в соответствии с точками максимальных напряжений, при этом элементам конструкции задают теоретическую жесткость поперечного сечения, и рассчитывают теоретическое значение податливости конструктивной системы, затем экспериментально измеряют податливость конструктивной системы при помощи динамических методов испытаний, значением которой дополняют конечно-элементную математическую модель, и рассчитывают экспериментальную жесткость поперечного сечения элементов конструктивной системы, а оценку несущей способности конструктивных систем зданий и сооружений проводят путем сравнения теоретической и экспериментальной жесткости поперечного сечения элементов конструктивной системы, в случае превышения теоретической жесткости над экспериментальной, несущая способность конструктивной системы зданий и сооружений не обеспечена.The problem is solved in that in the method of non-destructive testing of the bearing capacity of structural systems of buildings and structures, including the creation of a finite element mathematical model that relates the properties of the material, the spatial structure and elastic characteristics of the object, the choice of measurement control points, boundary conditions for given force effects on the object, experimental measuring the characteristics of the structural system of buildings and structures with given force impacts on it and assessing its bearing capacity The specified force impacts on the object are determined by dynamic test methods, the selection of measurement control points is made in accordance with the maximum stress points, while the structural elements are set to the theoretical stiffness of the cross section, and the theoretical value of the compliance of the structural system is calculated, then the compliance of the structural system is experimentally measured using dynamic test methods, the value of which is supplemented by a finite element mathematical model, and calculating dissolved experimental stiffness cross sectional elements of the structural system and estimate the bearing capacity of the structural systems of buildings is carried out by comparing the theoretical and experimental stiffening cross sectional elements of the structural system, in case of exceeding the theoretical stiffness of the pilot, the bearing capacity of the structural system of buildings and structures is not provided.
На фиг. 1 представлен способ неразрушающего контроля несущей способности конструктивной системы сооружения деревянной стойки, а именно, ее динамические испытания, на фиг. 2 - конечно-элементная математическая модель конструктивной системы сооружения деревянной стойки.In FIG. 1 shows a method of non-destructive testing of the bearing capacity of a structural system for constructing a wooden pillar, namely, its dynamic tests, in FIG. 2 - finite element mathematical model of the structural system for constructing a wooden rack.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Осуществление способа опишем на примере неразрушающего контроля несущей способности конструктивной системы сооружения деревянной стойки.The implementation of the method is described by the example of non-destructive testing of the bearing capacity of a structural system for constructing a wooden rack.
1. Сначала создается конечно-элементная математическая модель конструктивных систем зданий и сооружений.1. First, a finite element mathematical model of the structural systems of buildings and structures is created.
Для создания модели необходимо визуально-инструментальное обследование здания и сооружения с определением основных геометрических и физических показателей объекта. При этом определяется конструктивная схема, проводятся обмерные работы для определения фактических геометрических показателей объекта: габаритных размеров, глубины заложения фундаментов, шагов и размеров несущих конструкций, пролетов конструкций покрытия, вылетов консольных конструкций, стрел подъема арочных и сводчатых конструкций, размеров поперечного сечения с соотнесением с сортаментом. Определяются фактические нагрузки на конструкции здания и сооружения. Далее определяются показатели упругих свойств материала строительных конструкций. Для этого применяют различные приборы и методы неразрушающего контроля, например, склерометры механические и электронные для определения прочности бетонных и каменных конструкций, твердомеры для определения твердости и марки стали стальных конструкций, измеритель влажности древесины. При неудовлетворительных показателях точности применяют разрушающие методы контроля прочности и упругости материалов. Информацию дополняют проектными сведениями и результатами предыдущих строительно-технических экспертиз (при их наличии).To create a model, a visual-instrumental examination of the building and structure with the determination of the basic geometric and physical parameters of the object is necessary. At the same time, a structural scheme is determined, measurements are carried out to determine the actual geometric parameters of the object: overall dimensions, foundation depths, steps and sizes of bearing structures, spans of cover structures, overhangs of cantilevered structures, lifting arrows of arched and vaulted structures, cross-sectional dimensions with correlation with assortment. The actual loads on the structure of the building and structures are determined. Further, the indicators of the elastic properties of the material of building structures are determined. For this, various non-destructive testing devices and methods are used, for example, mechanical and electronic sclerometers for determining the strength of concrete and stone structures, hardness testers for determining the hardness and grade of steel of steel structures, a wood moisture meter. With unsatisfactory accuracy indicators, destructive methods are used to control the strength and elasticity of materials. Information is supplemented by design information and the results of previous construction and technical examinations (if any).
Конечно-элементная модель (КЭ-модель) конструктивных систем зданий и сооружений составляют либо ручным способом, либо в автоматизированном расчетном комплексе (ЛИРА-САПР, SCAD, ANSYS и др.). По информации из первого этапа о поперечных сечениях строительных конструкций элементам системы и, соответственно, конечным элементам, задают теоретическую изгибную жесткость поперечного сечения.The finite element model (CE model) of structural systems of buildings and structures is made either manually or in an automated calculation complex (LIRA-SAPR, SCAD, ANSYS, etc.). According to information from the first stage about the cross sections of building structures, the system elements and, accordingly, the final elements, are given the theoretical bending stiffness of the cross section.
Таким образом, имеется модель конструктивной системы зданий и сооружений объекта в работоспособном состоянии без снижения несущей способности. Она необходима для вычисления теоретических значений податливости от заданной нагрузки динамических испытаний.Thus, there is a model of the structural system of buildings and structures of the object in working condition without reducing the bearing capacity. It is necessary to calculate the theoretical values of compliance from a given load of dynamic tests.
Для рассматриваемого примера:For the example in question:
- конструктивная схема объекта - каркасная;- structural design of the object - wireframe;
- материал - сосна II сорта;- material - grade II pine;
- геометрические габаритные размеры объекта: 197×95×1680 мм;- geometric overall dimensions of the object: 197 × 95 × 1680 mm;
- фактические действующие нагрузки: от собственного веса 0.157 кН;- actual operating loads: from own weight 0.157 kN;
- модуль упругости Е=9500 МПа, определен разрушающим методом путем испытаний образцов из используемой партии древесины;- modulus of elasticity E = 9500 MPa, determined by the destructive method by testing samples from the used batch of wood;
- коэффициент Пуассона νв=0.45 вдоль волокон и νп=0.018 поперек волокон, определены по стандарту;- Poisson's ratio ν in = 0.45 along the fibers and ν p = 0.018 across the fibers, determined by the standard;
- конструктивное нарушение - вырез 2×2 см на высоте 800 мм над опорой;- constructive violation - cut 2 × 2 cm at a height of 800 mm above the support;
- несущие элементы: стойка из конструкционной древесины;- load-bearing elements: a stand made of structural wood;
- граничные условия: конструктивная система ограничена жестким опорным узлом по системе ЦНИИСК.- boundary conditions: the structural system is limited by a rigid support node according to the TsNIISK system.
- отсутствуют результаты строительно-технических экспертиз;- there are no results of construction and technical examinations;
В примере КЭ-модель конструктивной системы сооружения деревянной стойки составлена вручную. Теоретическая изгибная жесткость поперечного сечения Вх по результатам обмеров:In the example, the CE-model of the structural system for constructing a wooden pillar is made up manually. Theoretical bending stiffness of the cross-section Bx according to the measurement results:
Вх,теор=EJx=10000⋅106*6052,59⋅10-8=605259 Н⋅м2 In x, theor = EJ x = 10000⋅10 6 * 6052.59⋅10 -8 = 605259 N⋅m 2
2. Выбор контрольных точек измерения конструктивных систем зданий и сооружений.2. The choice of control points for measuring the structural systems of buildings and structures.
По результатам визуального обследования и, проанализировав, составленную КЭ-модель, выделяют контрольные точки измерения перемещений при механических колебаниях. Контрольные точки соответствуют местам наибольших напряжений строительных конструкций, а также участкам и узлам, ослабленным дефектами или повреждениями. Например, в рассматриваемой системе сооружения деревянной стойки присутствует повреждение в виде выреза. Соответственно, в области выреза намечают точку измерения и устанавливают измерительные датчики. В качестве измерительного оборудования используют цифровые и аналоговые акселерометры. Наиболее подходящими являются емкостные акселерометры из-за низкого диапазона измеряемых частот колебаний и высокой чувствительности. Измерительное оборудование - регистратор Baykal-8 производства компании «Р-сенсорс» и акселерометры ВС 201 производства компании ZETlab.Based on the results of the visual examination and, having analyzed the compiled FE model, control points of measuring displacements during mechanical vibrations are distinguished. The control points correspond to the places of the highest stresses of building structures, as well as to sections and nodes weakened by defects or damage. For example, in the considered system of constructing a wooden pillar, there is damage in the form of a notch. Accordingly, in the area of the cutout, a measurement point is marked and measuring sensors are installed. As measuring equipment, digital and analog accelerometers are used. The most suitable are capacitive accelerometers due to the low range of measured oscillation frequencies and high sensitivity. Measuring equipment - Baykal-8 recorder manufactured by R-sensors and BC 201 accelerometers manufactured by ZETlab.
Выбирают точку приложения динамической нагрузки (воздействия) по критерию удобства установки агрегата на конструкцию и возможности передачи усилий на все выбранные точки измерения перемещений. Например, в рассматриваемой конструктивной системе сооружения деревянной стойки модульный вибростенд устанавливают у опорного узла ввиду удобства крепления к металлической пластине. В качестве динамического оборудования служат цифровые модульные вибростенды с заданным усилием по синусу и регулируемой частотой колебаний. Например, точность измерительного датчика 0.01g (или 0,0981 м/с2), колеблющаяся масса при испытаниях составляет 15,72 кг; соответственно, требуемое усилие по синусу составляет 1.54 Н. При данных параметрах подходит модульный вибростенд TIRA TV50009 производства компании TIRA GmbH с усилием по синусу в 9 Н.The point of application of the dynamic load (impact) is selected according to the criterion of the convenience of installing the unit on the structure and the possibility of transferring forces to all selected points of movement measurement. For example, in the considered structural system for constructing a wooden pillar, a modular vibrostand is installed at the support unit due to the convenience of attaching to a metal plate. The dynamic equipment is digital modular vibration stands with a predetermined sinus force and an adjustable vibration frequency. For example, the accuracy of the measuring sensor is 0.01g (or 0.0981 m / s 2 ), the oscillating mass during the tests is 15.72 kg; accordingly, the required sine force is 1.54 N. With these parameters, the TIRA TV50009 modular vibration stand manufactured by TIRA GmbH with a sine force of 9 N. is suitable.
3. Экспериментальные измерения характеристик конструктивных систем зданий и сооружений.3. Experimental measurements of the characteristics of structural systems of buildings and structures.
Далее проводят динамические испытания при заданной нагрузке и на частоте, близкой к частоте основного тона собственных колебаний конструктивной системы здания и сооружения. Частоту основного тона предварительно определяют по результатам анализа КЭ-модели объекта. При испытаниях определяют амплитуду колебаний, фактическую частоту, логарифмический декремент затухания.Next, dynamic tests are carried out at a given load and at a frequency close to the frequency of the fundamental tone of natural vibrations of the structural system of the building and structure. The frequency of the fundamental tone is preliminarily determined by the results of the analysis of the FE-model of the object. When testing, determine the amplitude of the oscillations, the actual frequency, the logarithmic decrement of attenuation.
Записи ускорений со всех измерительных точек подвергают интегрированию для перевода линейного ускорения в линейное смещение в метрах. Определяют экспериментальную податливость во всех измерительных точках от действия приложенной динамической нагрузки. Вычисляют коэффициент динамичности; динамическую нагрузку переводят в статическую. Статическая нагрузка задают в КЭ-модели и вычисляют теоретическую податливость во всех измерительных точках. Проводят вычисление теоретической и фактической кривизны формы изгиба элементов конструктивной системы на расчетном участке между контрольными точками. Соотнеся фактическую и теоретическую кривизну, переходят к фактической экспериментальной изгибной жесткости поперечного сечения.Acceleration records from all measuring points are integrated to translate linear acceleration into linear displacement in meters. Determine the experimental compliance at all measuring points from the action of the applied dynamic load. The dynamic coefficient is calculated; dynamic load translate into static. The static load is set in the FE models and the theoretical compliance is calculated at all measuring points. The theoretical and actual curvature of the bending shape of the structural system elements is calculated in the design section between the control points. Having correlated the actual and theoretical curvature, they pass to the actual experimental bending stiffness of the cross section.
Например, теоретическая частота собственных колебаний составляет 42.18 Гц. По составленной КЭ-модели сооружения деревянной стойки определяем теоретическую податливость в заданной точке измерений 2.87Е-06 м/Н. По теоретической податливости определяют теоретическую кривизна формы изгиба в выбранной точке конструктивной системы. В данном случае она составляет 9.91062Е-07 1/м.For example, the theoretical frequency of natural oscillations is 42.18 Hz. According to the compiled FE-model of the construction of a wooden stand, we determine the theoretical compliance at a given measurement point 2.87E-06 m / N. Theoretical compliance determines the theoretical curvature of the bending shape at a selected point in the structural system. In this case, it is 9.91062E-07 1 / m.
В соответствии с теоретическим значением собственных колебаний конструктивной системы сооружения деревянной стойки, динамические испытания проводят на частоте 35.3 Гц. Амплитуда колебаний в точке измерения составляет 0.0306 мм, фактическая частота собственных колебаний 38.32 Гц, логарифмический декремент затухания 0.35. После расчета коэффициента динамичности соответствующая статическая нагрузка составляет 13.75 Н. Дополняем КЭ-модель конструктивной системы сооружения деревянной стойки статической нагрузкой и получаем экспериментальную податливость в выбранной точке 3.99Е-06 м/Н. Экспериментальная кривизна формы изгиба в точке конструктивной системы составляет 1.38368Е-061/м.In accordance with the theoretical value of the natural vibrations of the structural system for constructing a wooden pillar, dynamic tests are carried out at a frequency of 35.3 Hz. The amplitude of the oscillations at the measurement point is 0.0306 mm, the actual frequency of natural oscillations is 38.32 Hz, and the logarithmic damping decrement is 0.35. After calculating the dynamic coefficient, the corresponding static load is 13.75 N. We supplement the FE model of the structural system for constructing a wooden pillar with a static load and obtain experimental compliance at the selected point 3.99Е-06 m / N. The experimental curvature of the bending shape at a point in the structural system is 1.38368E-061 / m.
Используя формулу (1), определяем экспериментальную жесткость поперечного сечения в выбранной точке конструктивной системы.Using formula (1), we determine the experimental rigidity of the cross section at a selected point in the structural system.
где EJт - теоретическая жесткость поперечного сечения в выбранной точке конструктивной системы;where EJ t - theoretical stiffness of the cross section at a selected point in the structural system;
EJэкс - экспериментальная жесткость поперечного сечения в выбранной точке конструктивной системы;EJ ex - experimental rigidity of the cross section at a selected point in the structural system;
1/ρт - теоретическая кривизна формы изгиба в выбранной точке конструктивной системы;1 / ρ t - theoretical curvature of the shape of the bend at a selected point in the structural system;
1/ρэкс - экспериментальная кривизна формы изгиба в выбранной точке конструктивной системы.1 / ρ ex - experimental curvature shape bending at a selected point of the structural system.
Экспериментальную жесткость составляет 433517.12 Н*м2.The experimental rigidity is 433517.12 N * m 2 .
4. Оценка несущей способности конструктивной системы зданий и сооружений.4. Assessment of the bearing capacity of the structural system of buildings and structures.
Оценку несущей способности конструктивной системы зданий и сооружений проводят по изгибной жесткости элементов конструктивной системы в выбранной контрольной точке. Если теоретическая жесткость превышает экспериментальную, то несущая способность предварительно не обеспечена. Фактическое значение несущей способности позволяет оценить остаточный ресурс каждого элемента конструктивной системы зданий и сооружений, сделать поверочный расчет и определить категорию технического состояния.The bearing capacity of the structural system of buildings and structures is assessed by the bending stiffness of the structural system elements at the selected control point. If the theoretical rigidity exceeds the experimental one, then the bearing capacity is not previously provided. The actual value of the bearing capacity allows us to estimate the residual life of each element of the structural system of buildings and structures, make a verification calculation and determine the category of technical condition.
Например, теоретическая жесткость составляет 605259 Н*м2; экспериментальная жесткость составляет 433517.12 Н*м2. Экспериментальная жесткость меньше теоретической, соответственно, несущая способность в контрольной точке конструктивной системы не обеспечена.For example, the theoretical stiffness is 605259 N * m 2 ; experimental rigidity is 433517.12 N * m 2 . The experimental rigidity is less than the theoretical one; accordingly, the bearing capacity at the control point of the structural system is not provided.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый способ неразрушающего контроля несущей способности конструктивных систем зданий и сооружений позволяет повысить точность инструментального диагностирования технического состояния возводимых и эксплуатируемых строительных объектов.Thus, in comparison with the prototype, the inventive method of non-destructive testing of the bearing capacity of structural systems of buildings and structures allows to increase the accuracy of instrumental diagnosis of the technical condition of the constructed and operated construction objects.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135333A RU2701476C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135333A RU2701476C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2701476C1 true RU2701476C1 (en) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135333A RU2701476C1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2701476C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114791513A (en) * | 2022-04-22 | 2022-07-26 | 中国矿业大学 | Online vertical shaft sinking derrick stress monitoring system and bearing performance evaluation method |
| RU2786609C2 (en) * | 2021-05-26 | 2022-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method for monitoring the technical condition of the bridge span |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2104508C1 (en) * | 1995-06-16 | 1998-02-10 | Бодров Валерий Владимирович | Process of dynamic test of large-scale structures |
| RU2364852C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-08-20 | Учреждение Ханты-Мансийского автономного округа-Югры Россия "Югорский научно-исследовательский институт информационных технологий" | Method for determination of resilient characteristics of pile and enclosing soil |
| RU2413193C2 (en) * | 2009-03-26 | 2011-02-27 | Олег Сергеевич Волков | Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation |
| RU2515130C1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук | Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures |
-
2018
- 2018-10-05 RU RU2018135333A patent/RU2701476C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2104508C1 (en) * | 1995-06-16 | 1998-02-10 | Бодров Валерий Владимирович | Process of dynamic test of large-scale structures |
| RU2364852C1 (en) * | 2008-01-09 | 2009-08-20 | Учреждение Ханты-Мансийского автономного округа-Югры Россия "Югорский научно-исследовательский институт информационных технологий" | Method for determination of resilient characteristics of pile and enclosing soil |
| RU2413193C2 (en) * | 2009-03-26 | 2011-02-27 | Олег Сергеевич Волков | Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation |
| RU2515130C1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук | Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786609C2 (en) * | 2021-05-26 | 2022-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Method for monitoring the technical condition of the bridge span |
| CN114791513A (en) * | 2022-04-22 | 2022-07-26 | 中国矿业大学 | Online vertical shaft sinking derrick stress monitoring system and bearing performance evaluation method |
| CN114791513B (en) * | 2022-04-22 | 2024-06-04 | 中国矿业大学 | Online vertical shaft sinking derrick stress monitoring system and bearing performance evaluation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Frizzarin et al. | Damage detection based on damping analysis of ambient vibration data | |
| Owolabi et al. | Crack detection in beams using changes in frequencies and amplitudes of frequency response functions | |
| Khoo et al. | Structural damage assessment using vibration modal analysis | |
| JP4992084B2 (en) | Structure damage diagnostic system and method | |
| CN106092479B (en) | Slab and girder load identifies and the multi-function test stand of non-destructive tests | |
| CN205843918U (en) | Slab and girder load identification and the multi-function test stand of non-destructive tests | |
| CN107246944B (en) | A kind of Structural Damage Identification based on statistical moment theory | |
| KR20110005180A (en) | System for structural health monitoring of each construction member, and method for the same | |
| JP2013104239A (en) | Evaluation method of collapse risk of unstable rocks | |
| RU2701476C1 (en) | Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures | |
| Kasimzade et al. | Determination of Modal Parameters on Steel Model Bridge Using Operational Modal Analysis | |
| RU2557343C1 (en) | Method of determining signs and location of place of change of stressed-deformed state of buildings, structures | |
| RU2364852C1 (en) | Method for determination of resilient characteristics of pile and enclosing soil | |
| RU2245531C2 (en) | Method and system for building stability determination | |
| Oyarzo-Vera et al. | Damage Identification of Unreinforced Masonry Panels Using Vibration‐Based Techniques | |
| RU2515130C1 (en) | Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures | |
| Güner et al. | Dynamic identification of lightweight civil engineering structures using a portable shaker | |
| Kasımzade et al. | Investigation of modal parameters on steel model bridge using EFDD method | |
| JP2018009354A (en) | Viaduct state monitoring apparatus and viaduct state monitoring method | |
| Nesterenko et al. | Stiffness evaluation of a metal frame by the method of dynamic tests | |
| Ramos et al. | Damage identification in masonry structures with vibration measurements | |
| RU2392403C1 (en) | Method for detection of changes in deflected mode of building or structure components | |
| Quintana et al. | Damage detection on a cable stayed bridge using wave propagation analysis | |
| Singh Kanwar et al. | Health monitoring of RCC building model experimentally and its analytical validation | |
| Moghadam | A signal-processing-based approach for damage detection of steel structures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201006 |