СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ


RU (11) 2006814 (13) C1

(51) 5 G01N3/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4943119/28 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.06 
(45) Опубликовано: 1994.01.30 
(71) Заявитель(и): Вологодский политехнический институт 
(72) Автор(ы): Уткин В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Вологодский политехнический институт 

(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности строительных конструкций. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и расширение области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкции из полимерных материалов, но и для конструкций из других материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией. Способ неразрушающего контроля прочности строительной конструкцией заключается в том, что до нагружения конструкции определяют места возможных максимальных перемещений, нагружают постоянной механической нагрузкой 5 - 10 раз, не превышающей ее предельного значения, а при определении величины предельной нагрузки учитывают величину перемещений. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности строительных конструкций и кранов, например балок, ферм, рам и т. д. , преимущественно из материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией материала.

Известен способ исследования механических свойств конструкционных материалов с учетом истории нагружения, заключающийся в том, что изделие нагружают, регистрируют в различных его местах деформации и строят диаграммы усилия нагружения - деформации. Затем из изделия в этих местах вырезают образцы для проведения стандартных испытаний.

Недостатком этого способа является частичное или полное разрушение изделия.

Известен способ неразрушающего контроля изделий, заключающийся в том, что изделие нагружают переменной механической нагрузкой, не превышающей своего предельного значения, определяют зависимость между нагрузкой и значением измеренной деформации, сравнивают с такой же зависимостью эталонных диаграмм.

Недостатками такого способа являются необходимость наличия эталонных диаграмм, многократное нагружение переменной нагрузкой, большая трудоемкость обработки результатов измерений.

Наиболее близким к изобретению является способ неразрушающего контроля прочности изделий, заключающийся в том, что изделие нагружают переменной нагрузкой, не превышающей ее предельного значения, определяют места возможных максимальных деформаций, возбуждают в этих местах упругие колебания и определяют деформации в них и рассчитывают по формуле прочность.

Недостатком этого способа является большая трудоемкость, применимость только для изделий из полимерных материалов, способ не применим для загружения конструкций, находящихся в эксплуатации.

Требуется нагрузка максимально возможная для получения более точного значения прочности, а также разгрузка в случае действия эксплуатационной нагрузки для последующего экспериментального нагружения. Это связано с опасностью работ и необходимостью предохранительных устройств.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и расширение области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкций из полимерных материалов, но и для конструкций из других материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией.

Это достигается тем, что в способе неразрушающего контроля прочности строительной конструкции определяют места возможных максимальных деформаций, в этих местах испытуемую конструкцию нагружают механической нагрузкой, не перевышающей предельного значения, и определяют величину деформации в этих местах, а о прочности конструкции судят с учетом среднего значения величины деформации.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что прикладывают механическую нагрузку постоянной величины, испытуемую конструкцию нагружают 5-10 раз, а при определении величины предельной нагрузки учитывают величину перемещения.

На фиг. 1 показан график зависимости нагрузки от перемещения; на фиг. 2 - график зависимости нагрузки от перемещения для балки перекрытия; на фиг. 3 - расчетная схема балки перекрытия.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяют места наибольших возможных перемещений и в этих местах устанавливают измерители перемещений. Прикладывают дополнительную нагрузку, не превышающую ее предельного значения, или наоборот, снимают действующую с эксплуатируемой конструкции нагрузку n = 5-10 раз. Определяют значения перемещений и ее среднее арифметическое значение .

Число нагружений выбрано n = 5-10 раз, так как при n < 5 значение перемещения заметно статистически меняется, а при n > 10 статистических изменений значений перемещений практически нет [4] .

По результатам измерений в 5-10 опытах находят значения доверительных интервалов для с вероятностью не менее 0,95

.

Строят график зависимости нагрузки Q от перемещения . Через начало координат - Q и найденную точку из эксперимента э, Qэпроводят луч. На оси перемещений откладывают допустимое д, которое определяют по СН и П и другим нормативным документам. Проводят границы доверительных интервалов (3, 5) параллельно графику - Q (фиг. 1). Определяют ординату точки пересечения доверительных границ наибольшего контролируемого перемещения и допустимое предельное перемещение (т. 6, фиг. 1). Значение этой координаты Qпр и будет соответствовать предельной нагрузке.

П р и м е р. Определить грузоподъемность балки из 1 N 20, пролетом l = 6 м, находящейся под нагрузкой q = 6 кН/м.

Определяют ориентировочно (теоретически) предельную нагрузку на балку из условия прочности.

qпр= (8WRy)/l2 , где W - момент сопротивления 1 N 20 W = 184 см3

Rд - расчетное сопротивление стали двутавра Rу = 230 МПа

qпр = (8,18410-6230106)/62

= 9404 Н/м = 9,4 кН/м

Балку можно нагрузить q = qпр = q, так как (9,4 > 6)

Догружают балку на 20% от q нагрузкой Q в середине пролета

Q = 0,2{ (ql)/2} = 0,2{ (9,4-6)6/2} = 2 кН и измерителем перемещений измеряют 5 раз прогиб . Среднее значение прогиба получается = 2,1 мм. Доверительные интервалы 0,08 мм (с вероятностью 0,95).

Строят график - Q по точкам ноль и 2,1; 2.

Допускаемый прогиб балки g = = = 2 см [6] . Откладывают на оси абсцисс g и, если доверительные интервалы не известны, проводят доверительные границы параллельно графику - Q.

Из левой доверительной точки отпускают ординату до нижней доверительной границы, ордината точки пересечения и будет предельная нагрузка Qпр. Если грузоподъемность балки определялась только жесткостью (прогибом), то найденная нагрузка и есть предельная и грузоподъемность ее qпр = 2Qпр/l. Если грузоподъемность балки определяется прочностью, что ориентировочно проверяется из сравнения Qпр с Q = 4WRy/l , то данный метод определения грузоподъемности не применим. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, по которому на поверхности испытуемой конструкции определяют места возможных максимальных деформаций, в этих местах испытуемую конструкцию нагружают механической нагрузкой, не превышающей предельного значения, и определяют величину деформации в этих местах, а о прочности конструкции судят с учетом среднего значения величины деформации, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и расширения области применения способа за счет возможности его использования не только для конструкций из полимерных материалов, но и для конструкций из других материалов с линейной зависимостью между нагрузкой и деформацией, прикладывают механическую нагрузку постоянной величины, испытуемую конструкцию нагружают 5 - 10 раз, а при определении величины деформации учитывают величину перемещения.