Испытание железобетонных конструкций на местное деформирование при интенсивных нагрузках. Неучёт местных ударных воздействий на проектировании приводит к значительному материальному ущербу и гибели людей. При ударе происходит образование пластических зон под краями штампа, откол бетона в результате возникновения отражённой от низшей поверхности волны растяжения.
Варьируемыми параметрами при испытаниях являются: прочность и возраст бетона, размеры образцов, содержание верхней, нижней продольной и поперечной арматуры, форма и размеры индентора. Образцы устанавливали на неподвижное сплошное основание, а для оценки влияния волновых эффектов часть образцов помещали на стальную пластину.
Испытание проводили статической нагрузкой на гидравлическом прессе, а ударной на копровой установке со стальным ударником при разной начальной скорости удара (рис. 4.13).
При статических испытаниях фиксировали нагрузку F и соответствующее внедрение индентора а. Перемещение измеряли индикаторами часового типа. При повторных нагружениях определяли ускорение а (рис. 4.14).
Контактную силу при динамических испытаниях определяли по формуле
Pvд = mg(а + g).
Вертикальное перемещение индентора и бетона в зоне контакта под индентором фиксировали электрооптическим методом. С этой целью на боковую поверхность индентора и балки, под индентором наклеивали датчики из эластичной плёнки, окрашенной в чёрный и белый цвета. Отражённый от белой части датчиков свет фиксировали камеры, работающие на основе фотоэффекта.
На основе экспериментов были сделаны следующие выводы:
- наиболее невыгодным является плоский индентор, контактная сила принимает наибольшее значение, а доля энергии, передающаяся конструкции, максимальная;
- диаграмма деформирования бетона контактной зоны имела ярко выраженный упругопластический характер, начальный вогнутый к оси ординат участок объясняется обмятием верхнего слоя бетона;
- наличие верхней продольной и поперечной арматуры способствует распределению контактного усилия и повышению нагрузки;
- зависимость «F-α» близка к закону Герца лишь на начальном участке:
- при F>0,5 происходит разупрочнение бетона;
- при ударе сохраняется линейная зависимость между и а вплоть до разрушения;
- отмечается существенное превышение динамической прочности над статической, что объясняется влиянием скорости деформирования.
Результаты испытаний железобетонных плит-оболочек размером 1000x1000 мм. Плиты изготовлены шаровой формы с утолщением на контуре. Деформации бетона измеряли электоротензодатчиками сопротивления. Их наклеивали по нижней и верхней поверхностям друг под другом. Это позволяло определить в отдельности изгибные и мембранные напряжения. Датчики наклеивали и по торцам. Плиты опирались на основание по контуру и по углам через металлические шары. Равномерно распределённую нагрузку создавали водой, залитой в бак с резиновым дном.
Разрушение происходило с образованием пластических шарниров.
Определение динамических напряжений в грунтах. Важной экспериментальной задачей является измерение напряжений в грунтах, особенно при кратковременных динамических нагрузках. В Институте проблем механики Академии Наук сконструированы установки квази-статического типа, позволяющие измерить главные напряжения и деформации в образцах грунтов нарушенной и ненарушенной структуры при действии статических и динамических нагрузок до 20...30 МПа (УНД-150) и до 80...100 МПа (УНД-100). Напряжения измеряют тензометрическими датчиками, чувствительным элементом которых является тонкая пластинка с наклеенным тензорезистором. В установке (УДН-100) применяют стержневые датчики. Чувствительным элементом здесь является стержень диаметром 5 мм из титанового сплава с наклеенным тензорезистором. Сигналы от тензодатчиков через усилители регистрируются на шлейфовых осциллографах. Пульсирующие нагрузки создают гидродинамическим пульсатором или циклической камерой. Поровое давление в стабилометрах измеряют с помощью тонкостенной перфорированной иглы, вводимой в образец.