УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ В СТОЛБЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ОТ ИХ БОКОВОГО ОБЖАТИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для неразрушающего измерения эффекта разгрузки строительных конструкций путем бокового обжатия, и может быть использована для определения эффекта разгрузки в простенках, столбчатых фундаментах, колоннах и других конструкциях из кирпича, бетона, железобетона.
Известно устройство для измерения давления на стену или фундамент на заданном уровне [1], содержащее тензорезисторы, наклеиваемые на поверхность строительной конструкции с последующим фрезерованием вокруг них кольцевого паза и расчетом напряжения в строительной конструкции по разности измеренных сопротивлений тензорезисторов до и после фрезерования кольцевого паза.
Недостатками этого устройства является сложность и низкая точность проведения измерений напряжения в строительной конструкции, а также снижение несущей способности конструкции из-за фрезерования кольцевого паза.
Аналогом предлагаемого устройства является устройство для измерения напряжений в строительной конструкции [2], содержащее компенсатор в виде прямоугольного короба, верхняя и нижняя сторона которого снабжены мембранами, поршневой насос, оборудованный манометром, измерительное приспособление в виде двух рычажных скоб, состоящих из коромысел и штырей, шарнирную перемычку и индикатор часового типа.
Недостатками данного устройства является его малая точность из-за измерения деформации на поверхности объекта, высокая трудоемкость проведения испытаний, а также ослабление простенка отверстиями в кирпичах и горизонтальных швах, что оказывает влияние на безопасность испытаний и безопасность дальнейшей эксплуатации кладки.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение точности измерения перемещений и деформаций в кирпичных и бетонных столбчатых конструкциях (простенках, колоннах, столбах и т.д.) от усилий в виде бокового обжатия для расчета внутреннего давления в столбчатых конструкциях.
Технический результат достигается за счет использования в конструкции устройства двух зубчатых передаточных стержней, соединенных через блок из двух соосных шестерен различного диаметра, что позволяет получать на индикаторе более высокие показания перемещений, которые затем переводятся в истинные. В связи с тем, что перемещения стержней от усилий обжатия будут невелики, такое устройство предлагаемой модели позволит повысить точность измерений деформаций и перемещений. Применение сферических опорных фиксаторов позволяет учитывать дефекты и сколы в столбчатой конструкции при определении перемещений.
Предлагаемое устройство состоит из индикатора 1 часового типа (см. фиг. 1), металлического корпуса 2 с гнездом для индикатора, установленных в корпус нижнего зубчатого передаточного стержня 3, верхнего зубчатого передаточного стержня 4, соединенных в блок соосных шестерни большого диаметра 5 и шестерни малого диаметра 6, ползуна 7, наконечника 8 круглого сечения с продольными разрезами, сферических опорных фиксаторов 9, установленных на внешней стороне наконечника 8, конуса 10, закрепленного на конце нижнего зубчатого передаточного стержня 3, и цилиндрических нажимных опор 11, установленных на внутренней стороне наконечника 8.
1
Устройство работает следующим образом. Перед началом измерения перемещений и деформаций в столбчатой конструкции ползун 7 надвигают на наконечник 8, устройство вводят в предварительно просверленное в столбчатой конструкции отверстие на глубину, равную длине наконечника 8 (см. фиг. 1). Затем ползун 7 сдвигают вверх (по направлению к индикатору 1) до тех пор, пока он не выйдет из просверленного в столбчатой конструкции отверстия. При этом под действием пружины в индикаторе 1 шток индикатора 1 перемещает верхний зубчатый передаточный стержень 4 вниз (по направлению к отверстию в столбчатой конструкции), поворачивая шестерню большого диаметра 5 и шестерню малого диаметра 6. Последняя перемещает нижний зубчатый передаточный стержень 3 вместе с закрепленным на его конце конусом 10. Конус 10, воздействуя на цилиндрические нажимные опоры 11, раздвигает сферические опорные фиксаторы 9 до их контакта с поверхностью отверстия в столбчатой конструкции. После этого на индикаторе 1 фиксируют начальные показания Δ, принимая их за начало отсчета. Затем производят обжатие столбчатой конструкции, в процессе которого на сферические опорные фиксаторы 9 передаются усилия от обжатия, переходящие на конус 10 и нижний зубчатый передаточный стержень 3 в сторону индикатора 1. Нижний зубчатый передаточный стержень
2
1
2
3 поворачивает шестерню малого диаметра 6 и шестерню большого диаметра 5. Последняя перемещает верхний зубчатый передаточный стержень 4 и шток индикатора 1. На индикаторе при этом отображаются конечные показания перемещения Δ. Через разницу показаний Δ и Δ и отношение радиусов шестерни большого диаметра 5 и шестерни малого диаметра 6:
,
где R - радиус шестерни большого диаметра 5;
r - радиус шестерни малого диаметра 6;
находят перемещение стенок отверстия Δ в столбчатой конструкции от ее бокового обжатия по формуле:
,
где α - угол вершины конуса 10.
Относительную деформацию от обжатия столбчатой конструкции находят по формуле:
1
ε=Δ/α,
где α - размер поперечного сечения столбчатой конструкции, вдоль которого введено устройство.
Литература
1. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов / О.В. Лужин, А.Б. Злочевский, И.А. Горбунов, В.А. Волохов; Под ред. О.В. Лужина. - М.: Стройиздат, 1987. - 263 с.
2. Патент 1043567, МПК G01N 33/38, 1983.