Обоснование и выбор, схемы загружения конструкций и сооружений

При проведении статических испытаний нагрузка прикладывается на определенных участках, чтобы можно было получить самое невыгодное сочетание усилий (усилия во всех элементах конструкции должны быть близки к расчетным, принимаемым по огибающим эпюрам); нагрузка возрастает постепенно и выдерживается некоторое время после очередного этапа нагружения для затухания неупругих деформаций и обеспечения возможности снятия отсчетов с приборов, а также изучения состояния конструкции или сооружения.

При испытаниях опытных объектов, передача которых в эксплуатацию не предусматривается, максимум нагрузки назначается в зависимости от поставленной задачи. Если целью испытания является определение несущей способности или исследование условий появления местных повреждений (трещин, сколов и т. п.), то значения максимальной нагрузки уточняют непосредственно в процессе эксперимента. Однако до начала испытания этот максимум должен быть оценен ориентировочно для подсчета требуемой нагрузки, которая берется с запасом во избежание задержек в ходе испытания из-за ее недостаточности.

Если конструкции после испытания передаются в эксплуатацию, то испытание не должно ухудшать их состояния. Это значит, что в процессе приложения и выдерживания нагрузки в испытываемом объекте не следует допускать развития остаточных деформаций и тем более нарушения сплошности. Поэтому максимальная испытательная нагрузка не должна превышать нормативную нагрузку в наиневыгоднейшем ее положении, за исключением тех случаев, когда такое превышение предусмотрено техническими условиями.

При назначении ступеней загрузки и разгрузки исходят из следующих соображений: с одной стороны, чем меньше каждая ступень, тем чаще в процессе нагружения могут быть взяты отсчеты по приборам, и графики исследуемых характеристик строятся, следовательно, правильнее (по большему числу точек); это особенно существенно при наличии нелинейной зависимости между нагрузкой и исследуемой характеристикой; с другой стороны, с уменьшением ступеней нагрузки возрастает их общее число, что делает процесс испытания более длительным и трудоемким. В каждом конкретном случае следует находить оптимальное решение, учитывая эти соображения. Так, например, для испытаний железобетонных изделий серийного изготовления рекомендуется: при проверке прочности применять ступени («доли») нагрузки, не превышающие 10% ее контрольного (то есть максимального) значения, а при проверке жесткости — 20% соответствующей контрольной; при проверке трещиностойкости после приложения нагрузки, равной 90% соответствующей контрольной, каждую последующую долю загружения, вплоть до момента появления трещин, следует принимать не более 5% контрольной.

Для облегчения обработки результатов испытаний последовательные ступени нагрузки должны быть по возможности одинаковыми. Начальную ступень нагружения рекомендуется брать небольшой (не более 10% ожидаемой максимальной нагрузки), поскольку в начале приложения усилий часть их идет на обмятие прокладок в опорах и под нагрузочными приспособлениями, обтяжку тяг и т. д. Для уменьшения этих потерь прибегают к повторным приложениям и снятиям начальной ступени нагружения. Такие повторные нагрузки полезны также и для проверки возвращения «на нуль» показаний установленных приборов. При использовании подвижной нагрузки для той же цели делают пробные обкатки.

Ступени разгрузки лучше брать такими же, как и ступени нагружения. Этим существенно облегчается сравнение «прямых» и «обратных» ходов показаний приборов. Для ускорения испытаний нередко приходится прибегать к сокращению числа ступеней разгрузки. Их следует тогда брать кратными ступеням нагружения, с тем чтобы совпадение соответствующих точек прямого и обратного ходов все же сохранялось.

При повторных (циклических) загружениях нагрузку после каждого цикла следует не снимать полностью, а доводить до уровня первой (начальной) ступени. Этим обеспечивается необходимая равномерность испытаний, поскольку все загрузочные устройства остаются включенными. Кроме того, при полной разгрузке не исключена возможность небольших перекосов и смещений нагрузочных устройств, что затрудняет сопоставление получаемых результатов. После приложения нагрузки при испытании металлических конструкций нагрузка обычно выдерживается 15—30 мин, железобетонных — около 12 ч, деревянных — от 24 ч до нескольких суток. Если перемещения и деформации при постоянной нагрузке в указанные выше сроки не затухают, то время ее выдерживания удлиняется. Если деформации и перемещения и в этом случае не затухают, то испытываемый объект признается негодным для эксплуатации в заданных условиях.

После приложения 80% расчетной нагрузки необходимо снять приборы, которые могут быть повреждены при разрушении конструкции (это не касается научно-исследовательских испытаний, когда параметры напряженного состояния исследуются вплоть до исчерпания прочности).