Техническое задание и научно-техническая документация по испытанию

Техническое задание на испытание, строго говоря, должно исходить от заказчика, в нём излагаются цели и задачи испытания, но когда заказчик - не специалист в области строительства, ТЗ готовится им совместно с испытателями. ТЗ подписывают ответственные представители заказчика и исполнителя и утверждают руководители обеих сторон.

Научно-техническая документация по испытанию включает в себя:

* рабочую программу испытания;

* проект испытания;

* расчет испытываемой конструкции.

В рабочей программе испытания описываются:

* цели и задачи испытания, объект испытания;

объектом испытания может быть один или несколько элементов конструкции, часть конструкции или конструкция целиком. Если испытание является третьим этапом обследования, то при прочих равных условиях для испытания выбирают конструкцию, наиболее сильно отличающуюся от проекта, имеющую наиболее существенные дефекты и повреждения, на которую предполагается наибольшая эксплуатационная нагрузка;

* критерии, характеризующие критическое состояние конструкции;

например, железобетонная конструкция считается разрушенной, если наступил хотя бы один из следующих случаев: деформации конструкции на последнем этапе нагружения превысили сумму деформаций за предшествующие пять этапов; прогиб превысил 1/50 пролета; ширина раскрытия трещин превысила 1,5 мм; произошёл обрыв одного из стержней растянутой арматуры; отслоился бетон сжатой зоны; нарушилась анкеровка напрягаемой арматуры; произошла местная потеря устойчивости элемента;

* рабочая схема испытания;

она не обязательно должна в точности соответствовать расчетной модели. Достаточно, если при испытании в конструкции будут возникать такие же внутренние усилия и такие же перемещения, какие имеют место при проектной нагрузке.

Например, в расчетной модели мы оперируем равномерно распределенной нагрузкой на конструкцию. Но такая нагрузка - абстракция: маловероятно, чтобы, например, все плиты одного перекрытия были одновременно нагружены одинаковой действительной нагрузкой и чтобы эта нагрузка была абсолютно одинаковой по интенсивности (даже людская толпа создаст нагрузку на 1 м² плиты, отличную от нагрузки на соседний кв. метр, хотя бы из-за разного веса входящих в толпу индивидуумов. Таким образом, абстрактная равномерно распределенная нагрузка отличается от действительной, случайной по схеме расположения и величине, но эквивалентна ей по изгибающим моментам, продольным и поперечным силам, прогибам.

Примеры эквивалентных схем нагружения см. на с.46-48.

Требования к испытательным статическим нагрузкам см. на с. 49 .

При испытании конструкции в лабораторных условиях обязательно должна быть обеспечена её устойчивость с помощью дополнительных креплений. Испытательные стенды и имитацию опорных узлов (схемы опирания) см. на с.52-53;

* величина испытательной нагрузки, режим нагружения;

* схемы расположения приборов, их тип, распределение обязанностей между испытателями при обслуживании приборов;

* мероприятия по технике безопасности;

* методика обработки результатов испытания.

Проект испытания содержит чертежи испытываемой конструкции и всех приспособлений для закрепления и нагружения её, страховочных устройств, подмостей.

Расчет испытываемой конструкции производится по результатам, полученным на первых двух этапах обследования. Определяются ожидаемые деформации и напряжения, перемещения в местах установки приборов. Это позволяет после испытания сопоставить теоретические и экспериментальные данные.

Величина испытательной нагрузки устанавливается так, как это описано на с. 49.

Режим нагружения. Нагружение конструкции осуществляется по ступенчатому режиму, т.е. полную испытательную нагрузку дробят на несколько ступеней. При назначении ступеней исходят из того, что, чем меньше каждая ступень, тем точнее испытание, но чрезмерное дробление нагрузки удлиняет сроки испытания. Обычно величину ступени принимают равной 0,1 от полной испытательной нагрузки.

Начальную ступень принимают всегда равной 0,05 от полной нагрузки, поскольку в начале приложения усилий часть их идёт на обмятие прокладок в опорах и под нагрузочными приспособлениями, обтяжку тяг и т.д. Для уменьшения этих потерь прибегают к повторныи приложениям и снятиям начальной ступени. В это же время происходит «обкатка» приборов, проверка возвращения их «на нуль».

Для контрольных испытаний на трещиностойкость после приложения нагрузки, равной 90% контрольной, каждая последующая ступень вплоть до момента появления трещин должна составлять не более 0,05 от контрольной. Половинят ступень перед моментом появления трещин. За опытное значение момента трещинообразования принимают момент, равный М = М_i + M_i+1/2 (за исключением тех случаев, когда трещина обнаруживается визуально непосредственно при выдержке под нагрузкой M_i+1).

Половинят ступень, а часто оставляют и четверть её в заключительной стадии испытания на прочность (чтобы как можно точнее зафиксировать разрушающую нагрузку).

После каждой ступени нагружения конструкцию выдерживают под нагрузкой не менее 10 мин для стабилизации деформаций. В это же время производят тщательный осмотр поверхности конструкции, фиксируют появление трещин, измеряют их ширину и снимают отсчеты по приборам (дважды - сразу после приложения нагрузки и в конце выдержки). Запись показаний приборов должна вестись одновременно (в идеале - мгновенно), поэтому каждому испытателю поручается наблюдение за возможно меньшим количеством приборов.

Все выявленные перед испытанием и в процессе нагружения трещины, сколы и другие повреждения отмечаются тушью или карандашом тонкой линией рядом с повреждением. Концы трещин отмечают поперечными штрихами, рядом с которыми пишут номер ступени нагружения, соответствующей отмечаемой длине трещины. Совокупность таких отметок (сводная карта трещинообразования) даёт наглядную картину постепенного развития повреждений с увеличением нагрузки. Точное место окончания трещины фиксируется микроскопом, возможно использование ацетона, который, попав в трещину, испаряется несколько позднее, чем на остальной поверхности, и оттеняет трещину. В процессе нагружения и после окончания испытания (заменив номера ступеней рядом со штрихами долями полной испытательной нагрузки в %) используют фотосъёмку.

Ещё несколько слов нужно сказать о длительности выдержки конструкции на каждой ступени. Различают два способа проведения испытания: нормальный и ускоренный. Те 10 мин выдержки, о которых шла речь выше, являются временем выдержки при ускоренном способе. Этот способ предусматривает ещё 30-минутную выдержку после приложения контрольной нагрузки при проверке на жесткость и трещиностойкость.

Если количество испытываемых конструкций менее трёх, или конструкция имеет дефекты и повреждения и необходимо выяснить их влияние на несущую способность, или конструкция усилена, или качество конструкции ставит под сомнение его проектную несущую способность, то испытывать конструкцию следует нормальным способом, при котором выдержка под каждой ступенью нагрузки принимается для металлоконструкций - 15 мин, для каменных, бетонных и железобетонных - 12 ч, для деревянных - 24 ч. Если по истечении этого времени приращение деформаций не прекращается, то длительность действия нагрузки удваивается.

После нагружения конструкции до контрольного уровня (лишь для опытной конструкции мы заранее можем планировать разрушение; все же остальные конструкции должны быть нагружены до контрольного уровня, и, если они разрушились ранее этой нагрузки, то, естественно, не выдержали испытания) её разгружают. Разгрузку ведут такими же ступенями, которые использовались при нагружении (для облегчения сравнения «прямых» и «обратных» ходов показаний приборов). После разгрузки снимают отсчеты и ведут наблюдение за конструкцией в течение 15 мин для металлоконструкций, полуторократного времени, соответствующего одной ступени нагружения (1,5х12 = 18 ч при нормальном способе) для железобетонных и двукратного (2х24 = 48 ч) для деревянных конструкций. По истечении этого времени берут отсчеты, по которым определяют остаточные деформации.

При испытании опытных конструкций иногда ставится задача: исследовать их работу в условиях немногократных повторных нагружений, т.е. циклы «нагрузка-разгрузка» повторяют несколько раз.

Принципы расстановки приборов заключаются в следующем:

* измерения наиболее ответственных параметров следует дублировать, применяя приборы различного принципа действия;

* к группе однотипных приборов добавляется контрольный, находящийся в тех же условиях, что и работающие, но расположенный на элементе, не участвующем в работе; этим исключается влияние побочных факторов;

* в то же время не следует излишне увеличивать количество приборов;

* при прочих равных условиях приборы должны устанавливаться там, где измеряемые параметры достигают наибольших значений.

Установку приборов производят за несколько часов до испытания. У прогибомеров в этот период происходит постепенная вытяжка проволоки (с. 57-58), у тензорезисторов - твердение клея (с. 62-65). Рядом с приборами наносят краской их номер. Проверяется удобство доступа к приборам.