RU2764026C1 - Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers - Google Patents

Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers Download PDF

Info

Publication number
RU2764026C1
RU2764026C1 RU2021105241A RU2021105241A RU2764026C1 RU 2764026 C1 RU2764026 C1 RU 2764026C1 RU 2021105241 A RU2021105241 A RU 2021105241A RU 2021105241 A RU2021105241 A RU 2021105241A RU 2764026 C1 RU2764026 C1 RU 2764026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
load
test
run
criterion
deflection
Prior art date
Application number
RU2021105241A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Соловьев
Анастасия Андреевна Соловьева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет"
Priority to RU2021105241A priority Critical patent/RU2764026C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2764026C1 publication Critical patent/RU2764026C1/en

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
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of construction and can be used in assessing the category of technical condition of steel girders during the survey of buildings and structures. Essence: the section of the girder with the maximum deflection f0 from the operational load is identified, where the deflection meter is installed, after which a test concentrated load is applied in this section of the girder. The test concentrated load is applied in 5 consecutive steps of 10% (F 1 ), 20% (F 2 ), 30% (F 3 ), 40% (F 4 ) and 50% (F 5 ) of the maximum permissible load per girder. Each stage of the test load is maintained until the values of linear displacements are stabilized, after which the deflection value f i , i = 1, 2, ... 5 is fixed, at this stage of the test load Fi and the next stage of the test load F i + 1 is applied, and after holding the fifth stage of the load, the test load is removed, and the tests are repeated after stabilization of the deflections. Experimental points are set aside on the F-f graph, after which nonlinear functions are selected by the approximation method
Figure 00000113
 and
Figure 00000114
, after that, the limit values of deflections are calculated according to various criteria of limit states: according to the strength criterion, according to the stiffness criterion, according to the stability criterion. The maximum concentrated load for each criterion of the limit state is determined graphically or calculated analytically from the equations, after which the lowest value interval of the maximum concentrated load is taken as an estimate of the bearing capacity, after which the interval of the maximum uniformly distributed load on the run through the equality of bending moments from different types of loads is revealed.
EFFECT: improving the accuracy and reliability of the assessment of the bearing capacity of single-span bearers in buildings and structures.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при оценке категории технического состояния стальных прогонов при проведении обследования зданий и сооружений. Изобретение позволят дать комплексную оценку дополнительной допустимой нагрузки (несущей способности) на существующий прогон.The invention relates to the field of construction and can be used in assessing the category of the technical condition of steel purlins when conducting a survey of buildings and structures. The invention will make it possible to give a comprehensive assessment of the additional allowable load (bearing capacity) on the existing run.

Известен способ неразрушающего контроля несущей способности конструкций, заключающийся в том, что в испытуемой конструкции выявляются места с возможными максимальными деформациями (угловыми или линейными перемещениями), в этих местах конструкцию нагружают механической нагрузкой, не превышающей предельного значения, вычисленного теоретически, прикладывают нагрузку постоянной величины в одном и том же месте 5-10 раз, определяют значения деформаций и находят доверительный интервал этих значений. Затем строят график зависимости между нагрузкой и перемещением по двум точкам (в начале координат и в точке с координатами значения экспериментальной нагрузки, значение перемещения от этой нагрузки). Затем через точки доверительного интервала проводят прямые – доверительные границы, параллельно прямой зависимости нагрузки от перемещения, а по графику находят предельную нагрузку (RU №2006814, МПК 5G01N 3/00, опубл. 30.01.1994).There is a known method for non-destructive testing of the bearing capacity of structures, which consists in the fact that in the test structure, places with possible maximum deformations (angular or linear displacements) are identified, in these places the structure is loaded with a mechanical load not exceeding the limit value calculated theoretically, a constant load is applied in in the same place 5-10 times, the strain values are determined and the confidence interval of these values is found. Then, a graph of the dependence between the load and displacement is plotted at two points (at the origin and at the point with the coordinates of the value of the experimental load, the value of the displacement from this load). Then straight lines are drawn through the points of the confidence interval - confidence boundaries, parallel to the direct dependence of the load on the displacement, and the limit load is found from the graph (RU No. 2006814, IPC 5G01N 3/00, publ. 01/30/1994).

Недостатком этого способа является малая точность и низкая достоверность результатов контроля, вызванная тем, что доверительные границы проводят по одной испытательной точке доверительного интервала параллельно прямой зависимости нагрузки от перемещения.The disadvantage of this method is the low accuracy and low reliability of the control results, caused by the fact that the confidence limits are drawn along one test point of the confidence interval parallel to the direct dependence of the load on the displacement.

Известен способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных железобетонных балок, заключающийся в том, что на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах устанавливают измерители деформаций. Затем нагружают железобетонную балку пробной нагрузкой. Определяют величину относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Для каждой ступени пробной нагрузки определяют среднее значение относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки, а также для каждой ступени пробной нагрузки по отдельности для бетона и для стальной арматуры железобетонной балки рассчитывают среднеквадратичные отклонения относительной деформации. Используя априорную информацию, находят среднее значение предельной относительной деформации по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Определяют верхнее значение предельной нагрузки и нижнее значение предельной нагрузки по отдельности для бетона и для арматуры железобетонной балки. Предельную несущую способность железобетонной балки определяют по наименьшей паре полученных для бетона и для арматуры железобетонной балки значений предельных нагрузок. Затем по значениям предельной несущей способности железобетонной балки теоретически рассчитывают значения наибольших изгибающих моментов, воздействию которых может подвергаться железобетонная балка. Находят теоретическую зависимость изгибающего момента от величины нагрузки, действующей на железобетонную балку. Из равенств моментов находят верхнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку и нижнее значение предельной нагрузки на железобетонную балку (RU №2579545, МПК G01N 3/32, опубл. 10.04.2016).A known method of non-destructive testing of the bearing capacity of single-span reinforced concrete beams, which consists in the fact that on the controlled reinforced concrete beams determine the places with the greatest deformations from the operational load and in these places strain meters are installed. Then the reinforced concrete beam is loaded with a trial load. The value of the relative deformation is determined separately for concrete and for the reinforcement of a reinforced concrete beam. For each step of the test load, the average value of the relative deformation is determined separately for concrete and for the reinforcement of the reinforced concrete beam, and also for each step of the test load, separately for concrete and for the steel reinforcement of the reinforced concrete beam, the standard deviations of the relative deformation are calculated. Using a priori information, the average value of the limiting relative deformation is found separately for concrete and for the reinforcement of a reinforced concrete beam. The upper value of the ultimate load and the lower value of the ultimate load are determined separately for concrete and for reinforcement of a reinforced concrete beam. The ultimate bearing capacity of a reinforced concrete beam is determined by the smallest pair of ultimate load values obtained for concrete and for reinforcement of a reinforced concrete beam. Then, according to the values of the ultimate bearing capacity of the reinforced concrete beam, the values of the largest bending moments that the reinforced concrete beam can be exposed to are theoretically calculated. Find the theoretical dependence of the bending moment on the magnitude of the load acting on the reinforced concrete beam. From the equalities of the moments, the upper value of the ultimate load on a reinforced concrete beam and the lower value of the ultimate load on a reinforced concrete beam are found (RU No. 2579545, IPC G01N 3/32, publ. 10.04.2016).

Недостатком данного изобретения является низкая достоверность результатов оценки несущей способности, вследствие использования одного критерия предельного состояния – прочности, без учета жесткости и устойчивости.The disadvantage of this invention is the low reliability of the results of the assessment of the bearing capacity, due to the use of one criterion of the limit state - strength, without regard to stiffness and stability.

Наиболее близким изобретением является способ неразрушающего контроля несущей способности строительных конструкций, согласно которому определяют места возможных максимальных линейных или угловых перемещений, в этих местах конструкцию нагружают испытательной механической нагрузкой, не превышающей предельного ее значения по прочности и жесткости конструкции и определяют значения максимальных перемещений, при этом нагружение конструкции выполняют в одном и том же месте 5 - 10 раз постоянной по значению механической нагрузкой; нагружение осуществляют не менее чем при трех различных ступенях нагрузки, по результатам трех средних значений перемещений и соответствующим нагрузкам строят прямую зависимости нагрузки от перемещения, определяют не менее трех доверительных интервалов измерений перемещений, по точкам которых строят доверительные границы измеряемых перемещений, а прочность конструкции определяют с учетом средних значений перемещений при линейной зависимости между нагрузкой и перемещением (RU №2161788, МПК G01N 3/10, опубл. 10.01.2001).The closest invention is a method for non-destructive testing of the bearing capacity of building structures, according to which the places of possible maximum linear or angular displacements are determined, in these places the structure is loaded with a test mechanical load not exceeding its limiting value for strength and rigidity of the structure and the values of maximum displacements are determined, while the loading of the structure is performed in the same place 5–10 times with a constant mechanical load; loading is carried out at at least three different load steps, based on the results of three average values of displacements and the corresponding loads, a direct dependence of the load on displacement is built, at least three confidence intervals for measuring displacements are determined, at the points of which confidence boundaries of measured displacements are built, and the strength of the structure is determined with taking into account the average values of displacements with a linear relationship between load and displacement (RU No. 2161788, IPC G01N 3/10, publ. 10.01.2001).

Недостатками данного изобретения являются низкая точность и достоверность оценки несущей способности вследствие использования только одного критерия ограничения несущей способности – максимального нормативного перемещения, в то время как элемент может потерять устойчивость или получить недопустимые напряжения до наступления максимального нормативного перемещения (прогиба); использование линейных функций для построения зависимости нагрузки от перемещения ограничивает спектр возможных применений изобретения и завышает оценку несущей способности.The disadvantages of this invention are the low accuracy and reliability of the assessment of the bearing capacity due to the use of only one criterion for limiting the bearing capacity - the maximum standard displacement, while the element may lose stability or receive unacceptable stresses before the maximum standard displacement (deflection); the use of linear functions to plot the dependence of load on displacement limits the range of possible applications of the invention and overestimates the bearing capacity.

Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение точности и достоверности оценки несущей способности однопролетных прогонов в составе зданий и сооружений.The technical result, to which this invention is directed, is to increase the accuracy and reliability of the assessment of the bearing capacity of single-span runs in the composition of buildings and structures.

Технический результат достигается тем, что после установки измерителей прогибов в середине пролета балки и нагружения прогона ступенями испытательной нагрузки, для полученных экспериментально-теоретических точек подбираются нелинейные аппроксимирующие функции, используя метод наименьших квадратов. В выявленные функции подставляются предельные значения прогибов, установленные по нескольким критериям предельных состояний, что позволяет учесть, какое предельное состояние наступит первым, и дает возможность оценить несущую способность более точно и достоверно.The technical result is achieved by the fact that after installing deflection meters in the middle of the span of the beam and loading the run with test load steps, non-linear approximating functions are selected for the obtained experimental-theoretical points using the least squares method. The identified functions are substituted with the limit values of deflections established by several criteria of limit states, which makes it possible to take into account which limit state will occur first, and makes it possible to estimate the bearing capacity more accurately and reliably.

Изобретение поясняется графически (фиг. 1, 2):The invention is illustrated graphically (Fig. 1, 2):

На фиг. 1 представлен условный вид подобранных нелинейных функций

Figure 00000001
и
Figure 00000002
; ступени экспериментальных нагрузок F1, F2, F3, F4 и F5 и соответствующие им значения средних прогибов
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
 и максимальных прогибов
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
, а также предельные значения прогибов по различным критериям предельных состояний: по критерию прочности
Figure 00000013
, по критерию жесткости
Figure 00000014
, по критерию устойчивости
Figure 00000015
, и соответствующие интервальные значения предельных нагрузок
Figure 00000016
 и
Figure 00000017
,
Figure 00000018
 и
Figure 00000019
,
Figure 00000020
 и
Figure 00000021
, характеризующие несущую способность элемента при расчетной ситуации, когда предельное напряжение в материале прогона характеризуется расчетным сопротивлением R, и устанавливается по нормативной или проектной документации.In FIG. 1 shows the conditional form of the selected nonlinear functions
Figure 00000001
 and
Figure 00000002
 ; stages of experimental loads F 1 , F 2 , F 3 , F 4 and F 5 and the corresponding values of average deflections
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 ,
Figure 00000005
 ,
Figure 00000006
 ,
Figure 00000007
 and maximum deflections
Figure 00000008
 ,
Figure 00000009
 ,
Figure 00000010
 ,
Figure 00000011
 ,
Figure 00000012
 , as well as limit values of deflections according to various criteria of limit states: according to the criterion of strength
Figure 00000013
 , according to the stiffness criterion
Figure 00000014
 , according to the stability criterion
Figure 00000015
 , and the corresponding interval values of ultimate loads
Figure 00000016
 and
Figure 00000017
 ,
Figure 00000018
 and
Figure 00000019
 ,
Figure 00000020
 and
Figure 00000021
 , characterizing the bearing capacity of the element in the design situation, when the ultimate stress in the material of the run is characterized by the design resistance R, and is set according to the regulatory or project documentation.

На фиг. 2. представлен условный вид подобранных нелинейных функций

Figure 00000001
и
Figure 00000002
; ступени экспериментальных нагрузок F1, F2, F3, F4 и F5 и соответствующие им значения средних прогибов
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
 и максимальных прогибов
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
, а также предельные значения прогибов по различным критериям предельных состояний: по критерию прочности
Figure 00000022
 и
Figure 00000023
, по критерию жесткости
Figure 00000014
, по критерию устойчивости
Figure 00000024
 и
Figure 00000025
, и соответствующие интервальные значения предельных нагрузок
Figure 00000026
 и
Figure 00000027
,
Figure 00000018
 и
Figure 00000019
,
Figure 00000028
 и
Figure 00000029
, характеризующие несущую способность элемента, при расчетной ситуации, когда предельное напряжение в материале прогона определяется по результатам отбора контрольных образцов.In FIG. 2. the conditional form of the selected nonlinear functions is presented
Figure 00000001
 and
Figure 00000002
 ; stages of experimental loads F 1 , F 2 , F 3 , F 4 and F 5 and the corresponding values of average deflections
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004
 ,
Figure 00000005
 ,
Figure 00000006
 ,
Figure 00000007
 and maximum deflections
Figure 00000008
 ,
Figure 00000009
 ,
Figure 00000010
 ,
Figure 00000011
 ,
Figure 00000012
 , as well as limit values of deflections according to various criteria of limit states: according to the criterion of strength
Figure 00000022
 and
Figure 00000023
 , according to the stiffness criterion
Figure 00000014
 , according to the stability criterion
Figure 00000024
 and
Figure 00000025
 , and the corresponding interval values of ultimate loads
Figure 00000026
 and
Figure 00000027
 ,
Figure 00000018
 and
Figure 00000019
 ,
Figure 00000028
 and
Figure 00000029
 , characterizing the bearing capacity of the element, in the design situation, when the ultimate stress in the material of the run is determined by the results of the selection of control samples.

Способ заключается в следующем: испытания проводят при отсутствии снеговой нагрузки; выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки (как правило, середину пролета прогона), где устанавливают измеритель прогибов, например, индикатор часового типа. В данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку: испытательная нагрузка прикладывается 5 последовательными ступенями – по 10% (F1), 20% (F2), 30% (F3), 40% (F4) и 50% (F5) от предельно допустимой нагрузки на прогон

Figure 00000030
, вычисленной теоретически. Каждая ступень испытательной нагрузки выдерживается до стабилизации значений прогибов, после чего фиксируется значение прогиба fi, i=1, 2, … 5, при данной ступени испытательной нагрузки Fi и прикладывается следующая ступень испытательной нагрузки Fi+1. После выдержки пятой ступени нагрузки, испытательная нагрузка снимается, и испытания повторяются, после стабилизации прогибов. Затем на графике F-f откладывают экспериментальные точки – (Fi;
Figure 00000031
) и (Fi;
Figure 00000032
), где
Figure 00000033
 - среднее значение прогиба при нагрузке Fi;
Figure 00000034
 - среднеквадратическое отклонение прогиба при нагрузке Fi;
Figure 00000035
 - квантиль Стьюдента с доверительной вероятностью
Figure 00000036
. Затем подбирают нелинейные функции
Figure 00000001
 по точкам
Figure 00000037
 и
Figure 00000002
 по точкам
Figure 00000038
 с учетом точки (0;
Figure 00000039
), используя метод наименьших квадратов. После чего устанавливают предельные значения прогибов по различным критериям предельных состояний: по критерию прочности
Figure 00000040
, по критерию жесткости
Figure 00000041
, по критерию устойчивости
Figure 00000042
, где R – предельное допустимое напряжение в материале прогона, которое устанавливают по нормативной или проектной документации; W – момент сопротивления сечения прогона; l – длина пролета прогона; E – модуль упругости материала прогона; J – момент инерции сечения прогона,
Figure 00000043
 – коэффициент устойчивости прогона при изгибе;
Figure 00000044
, при
Figure 00000045
;
Figure 00000046
, при
Figure 00000047
,
Figure 00000048
, при
Figure 00000049
,
Figure 00000050
, при
Figure 00000051
.The method is as follows: the tests are carried out in the absence of snow load; the cross section of the run with the maximum deflection f 0 from the operational load (as a rule, the middle of the span of the run) is detected, where a deflection meter is installed, for example, a dial indicator. In this section of the run, a test concentrated load is applied: the test load is applied in 5 successive steps - 10% (F 1 ), 20% (F 2 ), 30% (F 3 ), 40% (F 4 ) and 50% (F 5 ) from the maximum allowable load on the run
Figure 00000030
 calculated theoretically. Each stage of the test load is maintained until the deflection values stabilize, after which the deflection value f i , i=1, 2, ... 5, is fixed at this stage of the test load F i and the next stage of the test load F i+1 is applied. After holding the fifth stage of the load, the test load is removed and the tests are repeated after the deflections have stabilized. Then, experimental points are plotted on the Ff graph - (F i ;
Figure 00000031
 ) and (F i ;
Figure 00000032
 ), where
Figure 00000033
 - the average value of the deflection under load F i ;
Figure 00000034
 - standard deviation of deflection under load F i ;
Figure 00000035
 - Student's quantile with confidence probability
Figure 00000036
 . Then select non-linear functions
Figure 00000001
 point by point
Figure 00000037
 and
Figure 00000002
 point by point
Figure 00000038
 taking into account the point (0;
Figure 00000039
 ) using the least squares method. After that, limit values of deflections are set according to various criteria of limit states: according to the criterion of strength
Figure 00000040
 , according to the stiffness criterion
Figure 00000041
 , according to the stability criterion
Figure 00000042
 , where R is the maximum allowable stress in the run material, which is set according to regulatory or design documentation; W is the section modulus of the run; l is the span length of the run; E is the modulus of elasticity of the run material; J is the moment of inertia of the purlin section,
Figure 00000043
 - coefficient of stability of the run in bending;
Figure 00000044
 , at
Figure 00000045
 ;
Figure 00000046
 , at
Figure 00000047
 ,
Figure 00000048
 , at
Figure 00000049
 ,
Figure 00000050
 , at
Figure 00000051
 .

Предельная сосредоточенная нагрузка по каждому критерию предельного состояния определяется графически или вычисляется аналитически из уравнений:

Figure 00000016
и
Figure 00000017
,
Figure 00000018
 и
Figure 00000019
,
Figure 00000020
 и
Figure 00000021
. В качестве оценки несущей способности принимается наименьший по нижнему значению интервал предельной сосредоточенной нагрузки. После чего выявляют интервал предельной равномерно распределенной нагрузки
Figure 00000052
 на прогон через равенство изгибающих моментов от разных видов нагрузок
Figure 00000053
. Например, при шарнирном закреплении прогона:
Figure 00000054
.The ultimate concentrated load for each limit state criterion is determined graphically or calculated analytically from the equations:
Figure 00000016
 and
Figure 00000017
 ,
Figure 00000018
 and
Figure 00000019
 ,
Figure 00000020
 and
Figure 00000021
 . As an estimate of the bearing capacity, the interval of the ultimate concentrated load, which is the smallest in terms of its lower value, is taken. After that, the interval of the limiting uniformly distributed load is revealed
Figure 00000052
 to run through the equality of bending moments from different types of loads
Figure 00000053
 . For example, when a purlin is hinged:
Figure 00000054
 .

Пример реализации. Пусть определяется несущая способность стального прогона двутаврого профиля №20 с характеристиками сечения: W=184,4 см3; I=1844 см4. Пролет прогона l=6 м. Сталь прогона характеризуется расчетным сопротивлением R=240 МПа и модулем упругости E=200000 МПа. Коэффициент устойчивости прогона при изгибе принят

Figure 00000055
.Implementation example. Let the bearing capacity of the steel girder of the I-profile No. 20 be determined with the characteristics of the section: W=184.4 cm 3 ; I=1844 cm 4 . The span of the purlin is l=6 m. The steel of the purlin is characterized by design resistance R=240 MPa and modulus of elasticity E=200000 MPa. The coefficient of stability of the run in bending is accepted
Figure 00000055
 .

Текущее значение прогиба прогон составляет

Figure 00000056
мм. Вычислим предельные значения прогибов:
Figure 00000057
 мм,
Figure 00000058
 мм,
Figure 00000059
 мм. Предельная теоретическая нагрузка на прогон составляет
Figure 00000060
 Н. Прогон нагружается следующими ступенями испытательной нагрузки: F1=2000 Н, F2=4000 Н, F3=6000 Н, F4=8000 Н, F5=10000 Н.The current value of the deflection run is
Figure 00000056
 mm. Calculate the limit values of deflections:
Figure 00000057
 mm,
Figure 00000058
 mm,
Figure 00000059
 mm. The maximum theoretical load per run is
Figure 00000060
 H. The run is loaded with the following test load steps: F 1 \u003d 2000 N, F 2 \u003d 4000 N, F 3 \u003d 6000 N, F 4 \u003d 8000 N, F 5 \u003d 10000 N.

Пусть по результатам испытаний были получены следующие значения прогибов:

Figure 00000003
= 11 мм,
Figure 00000004
= 13 мм,
Figure 00000005
= 15 мм,
Figure 00000006
= 17 мм,
Figure 00000007
= 20 мм;Let the following deflection values be obtained from the test results:
Figure 00000003
 = 11 mm,
Figure 00000004
 = 13 mm,
Figure 00000005
 = 15 mm,
Figure 00000006
 = 17 mm,
Figure 00000007
 = 20 mm;

Figure 00000061
12 мм,
Figure 00000062
 14 мм,
Figure 00000063
 17 мм,
Figure 00000064
 20 мм,
Figure 00000065
 24 мм.
Figure 00000061
 12 mm
Figure 00000062
 14 mm
Figure 00000063
 17 mm
Figure 00000064
 20 mm
Figure 00000065
 24 mm.

Для полученных значений подбираются нелинейные функции:For the obtained values, nonlinear functions are selected:

Figure 00000066
(мм);
Figure 00000066
 (mm);

Figure 00000067
(мм).
Figure 00000067
 (mm).

Предельная сосредоточенная нагрузка по каждому критерию предельного состояния определяется графически или вычисляется аналитически из уравнений:

Figure 00000068
кН и
Figure 00000069
 кН,
Figure 00000070
 кН и
Figure 00000071
 кН,
Figure 00000072
 кН и
Figure 00000073
 кН.The ultimate concentrated load for each limit state criterion is determined graphically or calculated analytically from the equations:
Figure 00000068
 kN and
Figure 00000069
 kN,
Figure 00000070
 kN and
Figure 00000071
 kN,
Figure 00000072
 kN and
Figure 00000073
 kN.

По наименьшему нижнему значению получают интервал предельной сосредоточенной нагрузки на прогон –

Figure 00000074
[11,73; 13,99] кН или равномерно распределенной
Figure 00000075
 кН/м.According to the smallest lower value, the interval of the maximum concentrated load per run is obtained -
Figure 00000074
 [11.73; 13.99] kN or evenly distributed
Figure 00000075
 kN/m.

По сравнению с известными, представленное изобретение учитывает возможный нелинейный характер зависимости нагрузки от прогиба (линейного перемещения) прогона, а также учитывает одновременно несколько критериев предельных состояний, что повышает достоверность и расширяет область практического применения изобретения.Compared with the known ones, the presented invention takes into account the possible non-linear nature of the dependence of the load on the deflection (linear displacement) of the run, and also takes into account several criteria for limit states simultaneously, which increases the reliability and expands the scope of the practical application of the invention.

Claims (1)

Способ неразрушающего контроля несущей способности однопролетных прогонов, заключающийся в том, что выявляют сечение прогона с максимальным прогибом f0 от эксплуатационной нагрузки, где устанавливают измеритель прогибов, после чего в данном сечении прогона прикладывают испытательную сосредоточенную нагрузку, отличающийся тем, что испытательную сосредоточенную нагрузку прикладывают 5 последовательными ступенями по 10% (F1), 20% (F2), 30% (F3), 40% (F4) и 50% (F5) от предельно допустимой нагрузки на прогон
Figure 00000076
, вычисленной теоретически, и каждую ступень испытательной нагрузки выдерживают до стабилизации значений линейных перемещений, после чего фиксируют значение прогиба fi, i=1, 2, … 5, при данной ступени испытательной нагрузки Fi и прикладывают следующую ступень испытательной нагрузки Fi+1, а после выдержки пятой ступени нагрузки, испытательную нагрузку снимают, и испытания повторяют после стабилизации прогибов, а затем на графике F-f откладывают экспериментальные точки с координатами (Fi;
Figure 00000077
) и (Fi;
Figure 00000078
), где
Figure 00000079
 - среднее значение прогиба при нагрузке Fi;
Figure 00000080
 - среднеквадратическое отклонение прогиба при нагрузке Fi;
Figure 00000081
 - квантиль Стьюдента с доверительной вероятностью
Figure 00000082
, после чего подбирают методом аппроксимации нелинейные функции
Figure 00000083
 по точкам
Figure 00000084
 и
Figure 00000085
 по точкам
Figure 00000086
 с учетом точки (0;
Figure 00000087
), используя метод наименьших квадратов, после чего вычисляют предельные значения прогибов по различным критериям предельных состояний: по критерию прочности
Figure 00000088
, по критерию жесткости
Figure 00000089
, по критерию устойчивости
Figure 00000090
, где R – предельное допустимое напряжение в материале прогона, которое устанавливают по нормативной или проектной документации; W – момент сопротивления сечения прогона; l – длина пролета прогона; E – модуль упругости материала прогона; J – момент инерции сечения прогона,
Figure 00000091
 – коэффициент устойчивости прогона при изгибе;
Figure 00000092
, при
Figure 00000093
;
Figure 00000094
, при
Figure 00000095
,
Figure 00000096
, при
Figure 00000097
,
Figure 00000098
, при
Figure 00000099
, а предельную сосредоточенную нагрузку по каждому критерию предельного состояния определяют графически или вычисляют аналитически из уравнений:
Figure 00000100
 и
Figure 00000101
,
Figure 00000102
 и
Figure 00000103
,
Figure 00000104
 и
Figure 00000105
, после чего в качестве оценки несущей способности принимают наименьший по нижнему значению интервал предельной сосредоточенной нагрузки, после чего выявляют интервал предельной равномерно распределенной нагрузки
Figure 00000106
 на прогон через равенство изгибающих моментов от разных видов нагрузок
Figure 00000107
.A method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span girders, which consists in detecting a section of a purlin with a maximum deflection f 0 from the operational load, where a deflection meter is installed, after which a test concentrated load is applied in this section of the purlin, characterized in that a test concentrated load is applied 5 successive steps of 10% (F 1 ), 20% (F 2 ), 30% (F 3 ), 40% (F 4 ) and 50% (F 5 ) of the maximum allowable load per run
Figure 00000076
 calculated theoretically, and each stage of the test load is maintained until the values of linear displacements stabilize, after which the deflection value f i , i=1, 2, ... 5, is fixed at this stage of the test load F i and the next stage of the test load F i+1 is applied , and after holding the fifth stage of the load, the test load is removed, and the tests are repeated after the stabilization of the deflections, and then the experimental points with coordinates (F i ;
Figure 00000077
 ) and (F i ;
Figure 00000078
 ), where
Figure 00000079
 - the average value of the deflection under load F i ;
Figure 00000080
 - standard deviation of deflection under load F i ;
Figure 00000081
 - Student's quantile with confidence probability
Figure 00000082
 , after which nonlinear functions are selected by the approximation method
Figure 00000083
 point by point
Figure 00000084
 and
Figure 00000085
 point by point
Figure 00000086
 taking into account the point (0;
Figure 00000087
 ), using the least squares method, after which the limit values of deflections are calculated according to various criteria of limit states: according to the criterion of strength
Figure 00000088
 , according to the stiffness criterion
Figure 00000089
 , according to the stability criterion
Figure 00000090
 , where R is the maximum allowable stress in the run material, which is set according to regulatory or design documentation; W is the section modulus of the run; l is the span length of the run; E is the modulus of elasticity of the run material; J is the moment of inertia of the purlin section,
Figure 00000091
 - coefficient of stability of the run in bending;
Figure 00000092
 , at
Figure 00000093
 ;
Figure 00000094
 , at
Figure 00000095
 ,
Figure 00000096
 , at
Figure 00000097
 ,
Figure 00000098
 , at
Figure 00000099
 , and the ultimate concentrated load for each criterion of the limiting state is determined graphically or calculated analytically from the equations:
Figure 00000100
 and
Figure 00000101
 ,
Figure 00000102
 and
Figure 00000103
 ,
Figure 00000104
 and
Figure 00000105
 , after which, as an estimate of the bearing capacity, the interval of the limiting concentrated load, which is the smallest in terms of the lower value, is taken, after which the interval of the limiting uniformly distributed load is revealed
Figure 00000106
 to run through the equality of bending moments from different types of loads
Figure 00000107
 .
RU2021105241A 2021-03-02 2021-03-02 Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers RU2764026C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105241A RU2764026C1 (en) 2021-03-02 2021-03-02 Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105241A RU2764026C1 (en) 2021-03-02 2021-03-02 Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764026C1 true RU2764026C1 (en) 2022-01-12

Family

ID=80040262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105241A RU2764026C1 (en) 2021-03-02 2021-03-02 Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2764026C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784318C1 (en) * 2022-02-11 2022-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Method for non-destructive determination and monitoring of the bearing capacity of steel trusses

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2006813C1 (en) * 1991-03-19 1994-01-30 Вологодский Политехнический Институт Nondestructive strength inspection method for building structures
RU2161788C2 (en) * 1999-02-04 2001-01-10 Вологодский государственный технический университет Method of nondestructive test of load-carrying capacity of building constructions
EP1336832A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-20 Schaefer Förderanlagen- und Maschinenbau GmbH Procedure for testing the ruggedness of pallets
RU2275613C2 (en) * 2004-05-25 2006-04-27 Вологодский государственный технический университет Method of nondestructive testing of load-carrying capacity of reinforced concrete constructions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2006813C1 (en) * 1991-03-19 1994-01-30 Вологодский Политехнический Институт Nondestructive strength inspection method for building structures
RU2161788C2 (en) * 1999-02-04 2001-01-10 Вологодский государственный технический университет Method of nondestructive test of load-carrying capacity of building constructions
EP1336832A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-20 Schaefer Förderanlagen- und Maschinenbau GmbH Procedure for testing the ruggedness of pallets
RU2275613C2 (en) * 2004-05-25 2006-04-27 Вологодский государственный технический университет Method of nondestructive testing of load-carrying capacity of reinforced concrete constructions

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784318C1 (en) * 2022-02-11 2022-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Method for non-destructive determination and monitoring of the bearing capacity of steel trusses
RU2797787C1 (en) * 2022-12-08 2023-06-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Method for non-destructive assessment and control of the bearing capacity and reliability of steel trusses
RU2815345C1 (en) * 2023-11-21 2024-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Method for monitoring concrete strength

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10620085B2 (en) Bridge inspection and evaluation method based on impact vibration
Anderson et al. Performance of composite connections: major axis end plate joints
Porter et al. Shear-bond analysis of steel-deck-reinforced slabs
CN105865819A (en) Method for load test of single beam
CN111855405A (en) Method for predicting FRP-concrete beam interface crack length under variable amplitude fatigue
Sigurdardottir et al. The neutral axis location for structural health monitoring: an overview
Bonopera et al. Axial load detection in compressed steel beams using FBG–DSM sensors
RU2764026C1 (en) Method for non-destructive testing of the bearing capacity of single-span bearers
RU2579545C1 (en) Method for nondestructive inspection of carrying capacity of single-flight reinforced concrete beams
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2120120C1 (en) Method of determination of bending rigidity of objects made of composition materials
Kharitonov et al. Influence of concrete strength evaluation method accuracy on reliability levels of geotechnical structures
RU2784318C1 (en) Method for non-destructive determination and monitoring of the bearing capacity of steel trusses
RU2797787C1 (en) Method for non-destructive assessment and control of the bearing capacity and reliability of steel trusses
RU2678781C1 (en) Method for determining the fire resistance of reinforced concrete compressed element of the annular section
Santoso et al. Evaluation of Cable Tension Using Static and Dynamic Test on RH Fisabilillah Cable-Stayed Bridge, Batam-Indonesia
RU2674570C1 (en) Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour
HASSAN et al. Displacements at shear crack in beams with shear reinforcement under static and fatigue loadings
Erdenebat et al. Condition assessment and damage localisation for bridges by use of the Deformation Area Difference Method (DAD-Method)
KR102655616B1 (en) Non-destructive pile reaction force measurement method for remodeling work
RU2533343C1 (en) Beam deflection measurement method
Chotickai et al. Experimental and analytical studies of door-type modular scaffolds with initial geometrical imperfections
RU2161788C2 (en) Method of nondestructive test of load-carrying capacity of building constructions
Han et al. Steel stress redistribution and fatigue life estimation of partially prestressed concrete beams under fatigue loading
RU2808099C1 (en) Method for quick determination of possibility of passing excessive load across span structure