RU2719793C1 - Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках - Google Patents
Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719793C1 RU2719793C1 RU2019102569A RU2019102569A RU2719793C1 RU 2719793 C1 RU2719793 C1 RU 2719793C1 RU 2019102569 A RU2019102569 A RU 2019102569A RU 2019102569 A RU2019102569 A RU 2019102569A RU 2719793 C1 RU2719793 C1 RU 2719793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- elasticity
- modulus
- oscillations
- reinforced concrete
- 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
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства и предназначено для диагностики и контроля качества железобетонных конструкций балочного типа вибрационным методом. Сущность: осуществляют изготовление 5…8 эталонных изделий для конструкций определенного типа, модуль упругости которых изменяется в определенном диапазоне значений, установку на стенд, закрепление концов изделия по схеме шарнирного опирания, возбуждение в каждом из эталонных изделий свободных поперечных колебаний на основной частоте (или вынужденных колебаний на первой резонансной частоте). В каждом из эталонных изделий измеряют коэффициент затухания возбужденных затухающих колебаний и по полученным значениям строят аналитическую зависимость «модуль упругости бетона - коэффициент затухания колебаний». При диагностике изделия серийного изготовления определяют коэффициент затухания колебаний и по полученной аналитической зависимости подсчитывают модуль упругости бетона. Технический результат: снижение погрешности определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках. 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства и предназначено для диагностики и контроля качества железобетонных конструкций балочного типа вибрационным методом.
Известен способ определения модуля упругости бетона в железобетонной конструкции путем испытания образцов (кубиков), специально изготавливаемых одновременно с бетонированием конструкции либо в заводских условиях, либо на стройплощадке (ГОСТ Р 53231-2008 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности [Текст]. - Взамен ГОСТ 18105.0-86; введ. 2009.02.21. - М.: Стандартинформ, 2010. - 31 с.) [1]. Этот способ имеет недостаток, который заключается в том, что со временем физико-механические свойства бетона изменяются в зависимости от условий эксплуатации и в случае необходимости для определения модуля упругости бетона следует прибегать к другим методам, кроме того данный способ имеет высокую погрешность порядка 10…15%.
Известен также способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках по основной или первой резонансной частоте колебаний балок (Коробко В.И., Коробко А.В., Абашин Е.Г. Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных конструкциях балочного типа. / Патент 2473880 Российская Федерация, С2 МПК G01N 3/30, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК». - №2011116856; заявл. 27.04.2011; опубл. 27.01.2013, Бюл. №3 [2]. Согласно этому способу для конструкций определенного типа изготавливают 5…8 эталонных изделий, модуль упругости которых изменяется в определенном диапазоне значений, в каждом из эталонных изделий возбуждают свободные поперечные (или продольные) колебания на основной частоте (или вынужденные колебания на первой резонансной частоте), измеряют эту частоту, и по полученным значениям строят аналитическую зависимость «модуль упругости бетона - частота колебаний»; при диагностике изделия серийного изготовления определяют его основную (или первую резонансную) частоту колебаний и по полученной аналитической зависимости подсчитывают модуль упругости бетона. Этот способ имеет погрешность 5…10%.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении погрешности способа определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках как в заводских условиях при их изготовлении, так и находящихся в условиях эксплуатации.
Это достигается тем, что в способе определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках, заключающемся в изготовлении 5…8 эталонных изделий для конструкций определенного типа, модуль упругости которых изменяется в определенном диапазоне значений, установке на стенд, закреплении концов изделия по схеме шарнирного опирания, возбуждении в каждом из эталонных изделий свободных поперечных колебаний на основной частоте (или вынужденных колебаний на первой резонансной частоте), согласно изобретению в каждом из эталонных изделий измеряют коэффициент затухания возбужденных затухающих колебаний, и по полученным значениям строят аналитическую зависимость «модуль упругости бетона - коэффициент затухания колебаний»; при диагностике изделия серийного изготовления определяют коэффициент затухания колебаний и по полученной аналитической зависимости подсчитывают модуль упругости бетона.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, приведенными на фигурах 1, 2.
На фиг. 1 представлена функциональная схема экспериментальной установки для определения коэффициента затухания поперечных колебаний, где 1 -контролируемая железобетонная балка, 2 - излучатель механических колебаний, 3 - приемник механических колебаний, 4 - генератор синусоидальных колебаний, 5 - усилитель мощности, 6 - частотомер, 7 - цифровой вольтамперметр, 8 - предварительный усилитель, 9 - анализатор спектра, 10 - электронный осциллограф.
На фиг. 2 представлен график изменения коэффициента затухания колебаний в зависимости от модуля упругости бетона в железобетонных балках.
Физическую сущность предлагаемого способа можно пояснить следующими рассуждениями.
Коэффициент затухания колебаний α известен из курса физики (Оксогоев А.А. Прикладная Физика. Колебания Элементов Конструкций [Текст] В 3 ч. Ч. I. Теория Линейных Колебаний: учеб. пособие / А.А. Оксогоев, Б.И. Слепов. - Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 300 с.) [3] как один из параметров, учитывающий потери энергии в колебательной системе. Коэффициент затухания определяется по формуле:
где τ - время релаксации (время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз, е ≈ 2,72 - основание натурального логарифма).
Коэффициент затухания характеризует величину потери колебательной энергии в конструкции. Вероятно, что изменение модуля упругости бетона окажет прямое влияние на интенсивность затухания свободных колебаний, поскольку с увеличением модуля упругости бетона упругие свойства конструкции начинают преобладать над пластическими. Если обеспечить одинаковые условия опирания и контроля экспериментальных конструкций, то потери энергии за счет различных физических и деформативных свойств изделий проявятся в полной мере, а коэффициент затухания колебаний позволит определить эти свойства с меньшими погрешностями и большей стабильностью, по сравнению с основной частотой колебаний.
Способ осуществляется следующим образом. Для конструкций определенного типа, например для железобетонных балок марки ПБ, изготавливают 5…8 эталонных изделий, модуль упругости бетона которых постепенно возрастает от Eb=16⋅103 МПа до Eb=32,5⋅103 МПа. Каждую из этих балок устанавливают на испытательном стенде, закрепляют ее концы по схеме шарнирного опирания и возбуждают в ней свободные поперечные затухающие колебания с помощью механического удара или внезапного снятия некоторой статической нагрузки. Используя какой-либо частотомер, например, виброанализатор «Вибран-3», измеряют коэффициент затухания колебаний.
Если используется режим воздействия вынужденными поперечными затухающими колебаниями на первой резонансной частоте, то на контролируемую железобетонную балку 1 в средней части пролета закрепляют с одной стороны излучатель механических колебаний 2, например электродинамический вибровозбудитель поперечных колебаний, а с другой стороны - приемник механических колебаний 3 (первичный преобразователь виброперемещений). С помощью генератора синусоидальных колебаний 4 и усилителя мощности 5 возбуждают в балке колебания в требуемом диапазоне частот, поддерживая энергию этих колебаний строго на одном уровне. При этом частоту и амплитуду электрического сигнала, подаваемого на вход излучателя механических колебаний 2, контролируют частотомером 6 и цифровым вольтамперметром 7. Сигнал с приемника механических колебаний 3 усиливается с помощью предварительного усилителя 8, а с помощью анализатора спектра 9 снимают амплитудно-частотную характеристику контролируемой балки, по которой определяют коэффициент затухания колебаний. Кроме того, в схему включен электронный осциллограф 10 для визуализации колебательного процесса.
По полученным результатам строят аппроксимирующую функцию «модуль упругости бетона - коэффициент затухания колебаний».
Далее, при диагностике изделия серийного изготовления определяют коэффициент затухания колебаний и с помощью построенной аппроксимирующей функции находят действительный модуль упругости бетона.
Пример реализации способа.
Для проведения испытаний были изготовлены 10 железобетонных балок длиной 2,6 м с поперечным сечением 120×140 мм Балки армированы в нижней зоне одним арматурным стержнем ∅ 12 мм А-400. Модуль упругости балок меняется ступенчато от Eb=16⋅103 МПа до Eb=32,5⋅103 МПа.
Балки испытывались в режиме свободных затухающих поперечных колебаний. При этом возбуждение колебаний осуществлялось с помощью поперечного механического удара.
Экспериментальная кривая Eb-α, представленная на Фиг. 2, является функцией, аппроксимирующей экспериментальные результаты, уравнение которой представляется выражением.
В таблице 1 представлены значения коэффициентов затухания свободных поперечных колебаний железобетонных балок с разными модулями упругости бетона, погрешность определения модуля упругости бетона по предложенному способу
Как видим из таблицы 1 погрешность определения модуля упругости бетона по предложенному способу не превышает 3%.
Таким образом, технический результат - снижение погрешности определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках достигается за счет использования нового динамического параметра - коэффициента затухания колебаний.
Claims (1)
- Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках, заключающийся в изготовлении 5…8 эталонных изделий для конструкций определенного типа, модуль упругости которых изменяется в определенном диапазоне значений, установке на стенд, закреплении концов изделия по схеме шарнирного опирания, возбуждении в каждом из эталонных изделий свободных поперечных колебаний на основной частоте (или вынужденных колебаний на первой резонансной частоте), отличающийся тем, что в каждом из эталонных изделий измеряют коэффициент затухания возбужденных затухающих колебаний и по полученным значениям строят аналитическую зависимость «модуль упругости бетона - коэффициент затухания колебаний»; при диагностике изделия серийного изготовления определяют коэффициент затухания колебаний и по полученной аналитической зависимости подсчитывают модуль упругости бетона.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102569A RU2719793C1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102569A RU2719793C1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719793C1 true RU2719793C1 (ru) | 2020-04-23 |
Family
ID=70415580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019102569A RU2719793C1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719793C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2112235C1 (ru) * | 1996-05-27 | 1998-05-27 | Сибирская государственная горно-металлургическая академия | Способ измерения параметров затухания упругих волн |
RU2160893C1 (ru) * | 1999-03-29 | 2000-12-20 | Ставропольский государственный технический университет | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия |
JP4122443B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2008-07-23 | 有限会社森エンジニアリング | 弾性率測定装置、及び、複合センサー |
RU2473880C2 (ru) * | 2011-04-27 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных конструкциях балочного типа |
-
2019
- 2019-01-30 RU RU2019102569A patent/RU2719793C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2112235C1 (ru) * | 1996-05-27 | 1998-05-27 | Сибирская государственная горно-металлургическая академия | Способ измерения параметров затухания упругих волн |
RU2160893C1 (ru) * | 1999-03-29 | 2000-12-20 | Ставропольский государственный технический университет | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия |
JP4122443B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2008-07-23 | 有限会社森エンジニアリング | 弾性率測定装置、及び、複合センサー |
RU2473880C2 (ru) * | 2011-04-27 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных конструкциях балочного типа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2719793C1 (ru) | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках | |
Luna Vera et al. | Flexural performance correlation with natural bending frequency of post-tensioned concrete beam: Experimental investigation | |
RU2473880C2 (ru) | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных конструкциях балочного типа | |
RU2146818C1 (ru) | Способ определения характеристик напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов | |
Jerath et al. | Dynamic modulus for reinforced concrete beams | |
RU2473879C2 (ru) | Способ определения диаметра продольной арматуры в упругих железобетонных конструкциях балочного типа | |
RU2160893C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия | |
RU2066860C1 (ru) | Способ определения трещиностойкости | |
RU2029931C1 (ru) | Способ определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции | |
RU2354949C2 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа | |
RU2097727C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия | |
RU2722337C1 (ru) | Резонансный способ измерения динамических механических параметров низкомодульных вибропоглощающих материалов | |
Van Den Abeele et al. | Damage assessment in reinforced concrete using nonlinear vibration techniques | |
Kabannyk et al. | An experimental study of notch-type and impact damages influence on nonlinear vibrations of a laminated composite beam | |
RU2037819C1 (ru) | Способ контроля технического состояния изделий из композиционных материалов | |
RU2530474C1 (ru) | Способ экспериментально-теоретического определения собственных сил демпфирования в упругом элементе | |
Krasnoveikin et al. | Investigation of dynamic characteristics of carbon composites by laser Doppler vibrometry | |
SU1737334A1 (ru) | Способ определени величины преднапр жени арматуры | |
RU2259546C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций балочного типа | |
RU1770889C (ru) | Способ определени механических характеристик изделий | |
SU1165937A1 (ru) | Фазовый способ определени характеристик рассе ни энергии колебаний | |
RU2073218C1 (ru) | Способ определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции | |
RU2058022C1 (ru) | Способ определения эквивалентных масс упругой конструкции, соответствующих данной точке возбуждения и точке наблюдения | |
RU2019142919A (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов упругих элементов виброизоляторов и шумопоглощающих элементов облицовки помещений | |
SU1716421A1 (ru) | Способ ультразвукового контрол изменени характеристик строительных конструкций |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210131 |