Экспериментальная проверка несущей способности

Экспериментальная проверка несущей способности, прогибов и изменений формы легких элементов должна проводиться в следующих случаях: а) когда данная система строительства применяется впервые, проектировщик и изготовитель конструкций не имеют большой практики в этой области или когда нет подобных образцов среди других уже готовых объектов; б) когда имеющиеся теоретические положения и основанные на них способы расчета недостаточно отражают возможности разрушения конструкций, а их применение может привести к снижению коэффициента надежности готового объекта. Поэтому необходимо определение корректирующих коэффициентов; в) при отсутствии достаточно надежных способов расчета.
В зависимости от этих трех случаев круг экспериментов и методика их проведения могут быть различны. При их определении следует руководствоваться общими, приводимыми ниже принципами. Выводы, сделанные на основании проведенных экспериментов, могут относиться к таким же элементам, которые подвергались испытаниям. В случае проведения экспериментов, выясняющих условия, описанные в п. «б» или «в», одинаковыми должны быть вид и качество материалов, размеры, способы изготовления элементов, соединения и нагрузки, условия соединения, исследуемого элемента с остальной частью несущей системы.
Экспериментальная проверка эксплуатационной пригодности легкого элемента рекомендуется особенно в тех случаях, когда проектируемое решение намечается использовать как типовое, а его изготовление будет серийным. Тогда экспериментальная проверка дает основу не только для контроля надежности конструкции, но чаще всего и основу для достижения экономии материала или затрат на производство.
Ниже приводятся общие принципы проведения испытаний:
1. Испытания под нагрузкой проводят на трех одинаковых элементах, каждый из которых должен иметь условия опирания, верно отражающие условия, характерные для системы, предусмотренной в готовом объекте.
2. Расположение нагрузок на каждом испытываемом образце должно отражать условия, которые будут существовать в реальных системах при постоянных и переменных нагрузках. Расположение нагрузок не должно ограничивать возможности возникновения изменений формы профиля испытываемых элементов или приводить к повышению либо понижению несущей способности вследствие изменения линии действия внешних сил.
3. Нагрузки должны иметь направления действия, предусмотренные для готовой конструкции. Если направления всех нагрузок не совпадают друг с другом, то экспериментальные нагрузки должны возрастать с сохранением соответствующих пропорций.
4. Деформации, возникающие при различной степени нагрузки, следует замерять в нескольких точках, характерных для данной конструкции. Располагать точки замера надо так, чтобы исключались влияние оседания опор или упругих прогибов и деформация стенок. Замер производится только после стабилизации испытываемой деформации.
5. С того момента, когда деформации перестают быть пропорциональными нагрузкам, измеряют остаточные деформации под действием нескольких последовательных разгрузок и новых нагрузок. Остаточная деформация не должна превышать 25% деформации, измеряемой при данной нагрузке.
6. Испытание считается законченным, если происходит хрупкое разрушение материала или быстрое, чрезмерное нарастание деформации.
7. Предельная нагрузка на образец определяется при составлении такого же графика нагрузка—деформации, как и для нормативного испытания на растяжение. Как правило, этот график складывается из отрезков прямых линий, соединенных кривыми. В качестве предельной нагрузки РПр принимается точка пересечения двух прямых, соответствующих упругой и пластической стадиям работы материала.
8. Предельные нагрузки на испытываемые элементы рассчитываются как средняя арифметическая трех испытаний. При оценке надежности конструкции она играет ту же роль, что и предел текучести в теоретических расчетах. Средняя величина должна корректироваться в зависимости от действительной толщины металла, использованного для экспериментальных элементов, и его предела текучести. Если разрушение происходит вследствие потери местной устойчивости или искажения профиля, то несущая способность пропорциональна квадрату толщины стенки. В других случаях несущая способность пропорциональна толщине. Если введенная таким образом поправка превышает 10% средней величины без корректировки, рекомендуется снова провести испытания на элементах с сечениями, близкими номинальному.
9. Предел текучести использованной стали испытывается на нормативных образцах при растяжении. Образец можно брать из элемента после проведения эксперимента, но с такого места, где не произошла пластическая деформация материала во время испытания.