УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТЕРЖЕНЬ ХЕГАЯ
UNIVERSAL ROD OF HEGAI

Изобретение относится к области диагностирования строительных конструкций в процессе эксплуатации и может быть использовано при визуальном наблюдении за поведением трещин в зданиях и при визуальном определении деформаций растяжения или сжатия.
Из технического уровня известны различные средства для обследования, наблюдения, контроля и длительного испытания строительных конструкций, зданий, подземных сооружений и фундаментов, используемые как для измерений параметров поверхностного деформационного состояния, так и получения сигнальной информации для предупреждения аварийной ситуации.
Известно осуществление мониторинга трещин в строительных конструкциях путем измерения приращений параметров трещины в ортогональных направлениях, при котором с помощью монтажного шаблона на поверхности строительных конструкций устанавливают измерительные базы из размещенных в выносных кронштейнах упорных конусов, которые обеспечивают точную установку с самоцентровкой в рабочее положение индикатора часового типа, снабженного жестко закрепленными на концах упорного и выдвижного штоков втулками с коническими гнездами, взаимодействующими с упорными конусами (Патент РФ №2178049 C2, дата приоритета 06.04.2000, дата публикации 10.01.2002, авторы: Репников Л.Н. и др., RU).
Недостаток известного аналога обусловлен необходимостью установки индикатора часового типа для определения приращений параметров трещин.
Известно, что при испытаниях конструкций для измерения малых линейных деформаций бетона (растяжение или сжатие) используются тензометры, позволяющие фиксировать эти деформации с большим увеличением. Наиболее распространен рычажный тензометр Гугенбергера, включающий основание, рычажную систему, неподвижную и подвижную опоры, шкалу для измерения деформаций, имеющий коэффициент увеличения K=1000 (Испытательная техника. Справочник, В.В. Клюев, книга 2. М.: Машиностроение, 1982. - С. 393).
Известен также коленчато-рычажный индикаторный тензометр с коэффициентом увеличения K=5000 (Патент РФ №2350898 C1, дата приоритета 26.11.2007, дата публикации 27.03.2009, авторы: Кукса Л.В. и Черепенников А.В., RU).
Недостатком известных тензометров является ограниченная область их использования - для количественного определения небольших деформаций сжатия или растяжения, так как при значительных деформациях указанные тензометры не работают.
Известен датчик измерения перемещений при жизнедеятельности трещины, обеспечивающий измерение плоского перемещения берегов трещин в двух направлениях, состоящий из основной пластины и вставляемого в нее ползунка с нанесенными на них шкалами с ценой деления 1,0 (на пластине) и 0,9 или 1,9 мм (на ползунке), наклеиваемых на разделенные трещиной части исследуемой поверхности с помощью двухстороннего вспененного скотча, причем датчик выполнен с образованием двух пар вертикальных и горизонтальных шкал, обеспечивающих снятие двух отсчетов по каждому направлению (Патент РФ №2402747 C1, дата приоритета 13.04.2009, дата публикации 27.10.2010, авторы: Серов А.Е. и др., RU).
Недостатком известного аналога является сложность установки датчика.
Известно применение метода муаровых полос для визуального определения напряжений и деформаций растяжения или сжатия, являющегося методом экспериментального исследования деформированного состояния конструкций, позволяющего выявить общий характер распределения деформаций по изменению интерференционной картины от сеток на поверхности конструкций (http://metal-archive.ru/teoriya-obrabotki/206-metod-muarovyh-polos-i-ego-primenenie-dlya-opredeleniya-napryazheniy-i-deformaciy.html, дата просмотра 27.04.2016).
Недостатком метода муаровых полос является высокая трудоемкость и сложность реализации.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является стеклянный или гипсовый маяк, устанавливаемый на трещины зданий при их деформациях. Конструкция маяка должна обеспечивать его надежное сцепление с поверхностью конструкций и целостность маяка при отсутствии изменений ширины раскрытия трещины (http://www.project.bulgaria-burgas.ru/crack.htm, дата просмотра 27.04.2016, прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность использования маяков, обусловленная, во-первых, одноразовым действием маяков с сигнальной их функцией, во-вторых, тем, что при визуальном рассмотрении деформаций затруднительно определить сжатие или растяжение без измерительных инструментов.
Задачей изобретения является повышение эффективности конструктивного средства для визуального определения напряжений и вида деформаций растяжения или сжатия.
Для решения поставленной задачи универсальный стержень, содержащий хрупкий материал и закрепляемый на поверхности строительной конструкции, деформируемой от усилий растяжения или сжатия, согласно изобретению выполнен с возможностью определения вида деформации и образован из двух трубчатых половинок, соосно состыкованных посредством вставленной в их отверстия втулки с возможностью образования зазора между стыкуемыми торцами половинок стержня, при этом часть втулки неподвижно закреплена в одной половинке, а вторая половинка установлена на втулке с возможностью свободного перемещения по ней, внутри стержня расположен упругий элемент, закрепленный на концах стержня и соединяющий половинки между собой с зазором, заполняемым хрупким материалом, не изменяющим форму при отсутствии внешних усилий, при этом отрывающимся или отслаивающимся от торца подвижно установленной половинки при действии усилий растяжении и выдавливающимся из зазора при действии усилий сжатия.
Согласно изобретению в качестве хрупкого материала использован гипс.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид универсального стержня; на фиг. 2 представлена схема работы универсального стержня при действии растягивающих усилий; на фиг. 3 представлена схема работы универсального стержня при действии сжимающих усилий в вариантах с выдавленным или выкрошенным из зазора между половинками стержня материалом заполнения.
Универсальный стержень образован из двух трубчатых половинок 1 и 2, соосно состыкованных между собой с помощью втулки 3, вставленной в их отверстия, с возможностью перемещения одной половинки относительно другой. При этом часть втулки 3 неподвижно закреплена в половинке 1, а половинка 2 установлена на втулке 3 с возможностью свободного перемещения по ней. Внутри стержня расположен упругий элемент 4, например пружина или капроновая нить. Упругий элемент закреплен на концах стержня и соединяет образующие его половинки 1, 2 между собой. Длина растяжения упругого элемента 4 ограничена его предельной растяжимостью или частью длины втулки, расположенной в половинке 2. Между половинками 1, 2 устанавливается зазор, который заполняется хрупким материалом 5, например гипсом. Усилие от распора заполнения зазора между элементами 1 и 2 уравновешивается усилием упругого элемента 4. При отсутствии внешних усилий в стержне нет деформаций (фиг. 1).
Универсальность заявляемого стержня обусловлена высокой его эффективностью по сравнению с прототипом, простотой конструкции и возможностью альтернативной замены многих известных средств, используемых для визуального определения напряжений и вида деформаций растяжения или сжатия.
Работает конструкция универсального стержня следующим образом. Закрепление стержня на деформируемой поверхности строительной конструкции осуществляют любым известным способом, например с помощью клеевой подложки или крепежа дюбелем, саморезом, гвоздем при выполнении соответствующих отверстий на концах стержня (условно не показано). Согласно рабочей схеме, приведенной на фиг. 2, на стержень прикладывается растягивающее усилие. При этом половинка 2 стержня свободно перемещается по втулке 3, удаляясь от неподвижной половинки 1, отрывается от материала заполнения зазора 5, и между материалом и торцом половинки 2 появляется зазор, который визуально показывает деформации растяжения (фиг. 2).
Согласно рабочей схеме, приведенной на фиг. 3, на стержень прикладывается сжимающее усилие. Половинка 2 стержня свободно перемещается по втулке 3, приближаясь к половинке 1. При действии сжимающего усилия хрупкий материал 5 выдавливается из зазора или крошится. Выдавленный или выкрошенный из зазора хрупкий материал визуально показывает деформации сжатия (фиг. 3).
Универсальный стержень позволяет визуально определить деформации сжатия или растяжения более 1 мм.
Технический результат заявляемого универсального стержня заключается в повышении эффективности и универсальности средства для визуального определения деформаций сжатия или растяжения за счет упрощенного конструктивного выполнения.