СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания изгибаемых железобетонных конструкций на динамический изгиб, возникающий при кратковременном динамическом нагружении, в том числе и с возможностью использования податливых опор.
Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на полезную модель RU 85233). Стенд содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, опоры для железобетонного элемента, в вырезах которых установлены ролики (подвижный и неподвижный), загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе. Железобетонный элемент, размещенный на опорах через ролики, опирается на податливые опоры, установленные между его опорами и силовым полом.
Данный стенд позволяет в достаточной мере исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки с учетом податливости опор. Однако данное техническое решение обусловлено высокой трудоемкостью, при монтаже и замене сминаемых вставок, которые используются в качестве податливых опор. Высокая трудоемкость монтажа и замены сминаемых вставок обусловлена тем, что опора под железобетонный элемент имеет массу от 100 кг и при установке сминаемых вставок возникают трудности, связанные с устойчивостью и точным расположением податливых опор в процессе сборки. Также датчик опорных реакций в стандартной конфигурации обычно располагается на опорах под железобетонным элементом. По силовой цепи опора находится не в жестком контакте с силовым полом, поэтому тензометрические датчики опор показывают неполную или искаженную информацию о величине опорной реакции.
За прототип принят стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с податливыми опорами (патент на полезную модель RU №92537), содержащий смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие и податливые опоры для железобетонного элемента, ролики, установленные в вырезах жестких опор, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах. Стенд содержит сборные каркасы, каждый из которых выполнен из двух металлических пластин, соединенных между собой с помощью вертикальных направляющих, при этом нижняя пластина установлена на ролике, а верхняя закреплена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, причем податливые опоры в виде сминаемых вставок расположены внутри сборных каркасов, железобетонный элемент установлен на верхних пластинах сборных каркасов, а жесткие опоры смонтированы непосредственно на силовом полу.
Это техническое решение позволяет получить информацию о величине опорной реакции при испытании железобетонного элемента на изгиб с учетом опорной реакции податливых опор при статических и динамических нагрузках. Однако данное техническое решение не позволяет достоверно оценить величину опорной реакции ввиду следующих факторов, вносящих существенные погрешности и искажающие измеряемые значения: относительно малая жесткость конструкции опоры для испытаний образца и возникающие вследствие этого изгибающие и крутящие моменты. К тому же конструкция стенда предназначена только для испытания железобетонных элементов при наличии податливых опор.
Задача полезной модели - расширение области испытаний железобетонных элементов и повышение точности измерения опорных реакций, в том числе и с учетом опорной реакции податливых опор, при динамических нагрузках путем повышения жесткости опор для железобетонных элементов.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении более точной информации о величине опорной реакции при динамическом нагружении железобетонного элемента на жестких опорах и, при наличии податливых опор, с учетом опорной реакции податливых опор.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом. Заявляемый стенд для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, и опоры для концов железобетонного элемента. Каждая опора для железобетонного элемента включает жесткую опору, закрепленную на силовом полу, и сборный каркас, состоящий из двух соединенных вертикальными направляющими элементов. Верхний элемент сборного каркаса, как и в стенде по прототипу, выполнен в виде металлической пластины и установлен с возможностью вертикального перемещения. В состав стенда входят также опорные ролики, установленные на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах.
В отличие от прототипа жесткая опора и нижний элемент сборного каркаса в заявляемом стенде выполнены в виде металлических полых цилиндров. Датчик опорных реакций выполнен в виде цилиндрического силоизмерителя и размещен внутри цилиндрической жесткой опоры, при этом нижний цилиндрический элемент сборного каркаса установлен на оголовке цилиндрического силоизмерителя подвижно и соосно относительно жесткой опоры. Верхние концы вертикальных направляющих закреплены на верхних пластинах сборного каркаса посредством резьбовых соединений, а их нижние концы свободно установлены в пазах нижних цилиндрических элементов. Опорные ролики в отличие от прототипа установлены на верхних пластинах сборного каркаса. Отличием является также то, что заявляемый стенд дополнительно содержит стойки, жестко закрепленные на силовом полу по обе стороны от каждой опоры, а на стойках с возможностью перемещения и фиксации установлена металлическая траверса, на нижней поверхности которой напротив соответствующего опорного ролика жестко закреплен дополнительный ролик. В частных случаях стенд дополнительно содержит податливые опоры в виде сминаемых вставок, жесткие или упругие вставки, установленные внутри сборных каркасов.
Достижению технического результата способствует установка в силовой цепи силоизмерительного датчика цилиндрической (датчика опорных реакций) формы в нижний металлический цилиндр жесткой опоры и последующую установку нижнего цилиндрического элемента сборного каркаса на оголовок силоизмерительного датчика, что позволяет исключить из силовой цепи измерителя нижнюю металлическую пластину каркаса (как в прототипе) и воздействовать непосредственно на силоизмерительный датчик, увеличить жесткость элементов и уменьшить их количество, упростить конструкцию устройства и получить более точную информацию о величине опорной реакции при статическом и кратковременном динамическом нагружении за счет применения силоизмерительного датчика повышенной линейности выходной характеристики. Возможность вертикальных перемещений нижнего и верхнего элементов сборного каркаса позволяет разместить между ними податливую, упругую или жесткую вставку, тем самым расширить область применения устройства для измерения опорных реакций. Наличие металлических траверс с роликом, зафиксированных на тяжах в приопорной зоне железобетонного элемента, позволяет позволяет увеличить точность измеряемой опорной реакции за счет предотвращения отскока конструкции при возникновении реакции опор, а также увеличить уровень безопасности при испытании железобетонных конструкций динамической нагрузкой.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежами.
На фиг. 1 приведен общий вид стенда.
На фиг. 2 приведен вид стенда сбоку.
На фиг. 3 показан общий вид опорного узла А фиг. 2.
На фиг. 4 приведена конструкция опорного узла А фиг. 3.
Конструкция стенда для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, содержит смонтированные на силовом полу 1 копровую установку 2 с грузом 3, направляющие 4 которой снабжены ограничителями 5 хода груза 3, опоры 6 для железобетонного элемента 11, смонтированные непосредственно на силовом полу 1, ролики 7, установленные на опорах 6, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу 8 с закрепленным на ней силоизмерителем 9, установленную через металлические прокладки 10 на железобетонном элементе 11, податливые опоры 12, выполненные в виде сминаемых вставок и расположенные внутри сборных каркасов 13. В зависимости от целей испытаний могут быть применены жесткие или упругие вставки вместо опор 12. Опоры 6 содержат жесткие опоры в виде полых металлических цилиндров 14 с расположенным внутри силоизмерителем цилиндрической формы 16, при этом жесткая опора 14 посредством болтовых соединений 17 закреплена на опорной плите 18, жестко закрепленной на силовом полу 1 при помощи тяжей 19. Сборный каркас 13 содержит подвижную металлическую пластину 20, соединенную вертикальными направляющими 21 с цилиндром 15 с возможностью вертикальных перемещений, причем направляющие 21 с одной стороны закреплены на подвижной пластине 20 посредством резьбового соединения, а с другой стороны свободно установлены в пазы 22 цилиндра 15. Цилиндр 15 установлен на оголовке силоизмерителя 16. Ролики 7 установлены на металлические пластины 20 сборных каркасов 13. Железобетонный элемент 11 зафиксирован сверху в двух опорных зонах с помощью роликов 23, которые жестко закреплены на нижних поверхностях металлических траверс 24, зафиксированных на стойках 25 через опорную плиту 18 на силовом полу 1.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
Работа устройства заключается в следующем. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 4. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 4 и высоты падения груза. Груз 4 падает на загрузочную траверсу 8 через силоизмеритель 9 и передает нагрузку на железобетонный элемент 11 через металлические пластины 10. После передачи нагрузки на железобетонный элемент 11 происходит вертикальное перемещение подвижной пластины 20 по вертикальным направляющим 21, установленным в пазы 22 цилиндра 15 опоры 6, и включение в работу податливых опор 12, тем самым обеспечивая податливость опор в процессе эксперимента. Далее нагрузка передается на верхний цилиндр 15 опоры 6, установленный на оголовке силоизмерителя цилиндрической формы 16, который установлен в нижнем цилиндре 14 (жесткой опоре) опоры 6. Значение опорной реакции определяется при помощи силоизмерителя цилиндрической формы 16, подключенного к компьютерной измерительной системе. Возникающий вследствие реакции опор отскок железобетонного элемента 11 ограничивается в опорных зонах сверху при помощи роликов 23, которые жестко закреплены на нижних поверхностях металлических траверс 24, зафиксированных с помощью тяжей 25 через опорную плиту 18 на силовом полу 1. Стенд позволяет проводить испытания при наличии и отсутствии податливых опор. При отсутствии в силовой цепи стенда податливых опор 12 подвижная пластина 20 плотно примыкает к верхнему цилиндру 15 сборного каркаса 13, что позволяет проводить измерения опорной реакции без учета опорной реакции податливых опор. Податливые опоры могут быть замещены на жесткие или упругие вставки.