Испытание железобетонной стойки на внецентренное сжатие

1. Цель работы

Цель работы следующая:

1) проследить процесс деформирования железобетонной стойки при различных случаях внецентренного сжатия (большие и малые эксцентриситеты), включая образование и развитие трещин;

2) определить экспериментально фактический эксцентриситет и разрушающую нагрузку;

3) определить разрушающую нагрузку теоретически;

4) сравнить теоретические значения разрушающей нагрузки с экспериментальными значениями.

2. Образцы, приборы, оборудование

В качестве экспериментальных образцов используются железобетонные стойки, выполненные из тяжелого бетона, армированные по схеме, представленной на рис. 5, а.

Параметры стоек, необходимые для расчета, их величины, полученные при обмерах, приведены в табл. 5.

Таблица 5

№ п/п	Параметр	l0, см	h, см	b, см	a, см	a’, см	e, см	Арматура
Ø, мм	As, см2	A’s, см2
	ξ ≤ ξR
	ξ > ξR

Для контроля деформаций с двух сторон стойки устанавливаются тензометры Н.Н. Аистова на базе 100 мм (рис. 5,а). Стойки испытываются на прессе ПММ-250. Загружение стойки ведется ступенями с выдержкой 3÷5 мин. на каждой ступени.

2. Обработка результатов экспериментов и порядок расчетов

В случае больших эксцентриситетов (рис. 5,а,б) при ξ ≤ ξ_R

где: ω = 0,85 – 0,008∙ R_b ∙ γ_b2.

Значения R_sn и R_bn принимаются из ранее выполненной лабораторной работы №1.

Теоретическую величину разрушающего усилия определяем из 1-го уравнения равновесия (∑x = 0):

.

Относительную высоту сжатой зоны ξ находим из 2-го уравнения равновесия (∑M_N = 0):

Отсюда:

,

где: e = e₀ + 0,5∙h – a; e’ = 0,5∙h – e₀ – a.

Так как l₀/h <14, то влиянием прогиба стойки на увеличение эксцентриситета не учитываем (η = 1).

Сравниваем теоретическую и опытную величины:

.

В случае малых эксцентриситетов (рис. 6,а,б) при ξ > ξ_R для решения задачи определения имеем три неизвестных (, , ) и соответственно три уравнения:

_;

_{; ;}

Из совместного решения (22) и (23) определяем относительную высоту сжатой зоны:

где:

Подставляя (25) в (23), из решения квадратного уравнения находим теоретическое значение разрушающей нагрузки:

где:

Зная , определяем из (25) и (24) соответственно и .

Для оценки влияния начального эксцентриситета на величину разрушающей нагрузки построим график зависимости Учитывая, что две точки для построения графика уже имеются, получим еще несколько промежуточных точек. С этой целью из (25) определяем , предварительно задавшись . Например, = и соответственно при и .

Преобразовав (25) соответствующим образом, получаем:

Подставив полученные значения в (23), находим :

Сравнение опытной и теоретической величин определяем по формуле (21).

Для нагрузки, не вызывающей образования трещин в растянутой зоне стойки, можно вычислить фактическую величину эксцентриситета в расчетном сечении по формуле:

где: и - относительные продольные деформации, полученные с помощью тензометров Т₁ и Т₂;

- средние относительные деформации сечения;

I_red, A_red – приведенные характеристики сечения, соответственно момент инерции и площадь сечения;

h – высота сечения.

Вычисление выполняется в табличной форме (табл.6).

Производится сравнение установленной и фактической величины эксцентриситетов:

По результатам работы следует сделать краткие выводы.