СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА КРАТКОВРЕМЕННЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗГИБ С ПОДАТЛИВЫМИ ОПОРАМИ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания образцов на податливых опорах, на динамический изгиб, возникающий при кратковременном динамическом нагружении.
Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на ПМ №77433). Стенд состоит из смонтированных на силовом полу копровой установки с грузосбрасывателем, опоры для железобетонного элемента, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе. Железобетонный элемент размещен на опорах через ролики, которые установлены в вырезах опор: один - неподвижен, другой с возможностью горизонтального перемещения. Под железобетонным элементом расположены тензометрические датчики опор. На грузосбрасывателе и силоизмерителе установлены акселерометры.
Данный стенд позволяет в достаточной мере исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки. Однако в данном стенде нет возможности исследовать работу железобетонного изгибаемого элемента под кратковременной динамической нагрузкой с учетом податливости опор. А податливые опоры находят широкое применение в строительстве.
За прототип принят стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на ПМ №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, податливые опоры, установленные между 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.
Задача полезной модели - снизить трудоемкость установки и замены податливых опор при испытании исследуемого железобетонного элемента на изгиб с учетом работы податливых опор, повысить точность установки опор и железобетонного элемента, и, как следствие, обеспечить воспроизводимость результатов испытания от образца к образцу. Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении точной информации о величине опорной реакции при испытании железобетонного элемента на изгиб с учетом опорной реакции податливых опор и деформации железобетонного элемента с учетом деформации податливых опор.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемый стенд, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие и податливые опоры для железобетонного элемента. В вырезах жестких опор установлены ролики: один неподвижный, второй с возможностью горизонтального перемещения. Стенд содержит загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе. На жестких опорах установлены датчики опорных реакций. В отличие от прототипа, стенд согласно полезной модели дополнительно содержит сборные каркасы, каждый из которых выполнен из двух металлических пластин, соединенных между собой посредством 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 этих сборных каркасов, а железобетонный элемент установлен на верхних пластинах каркасов. Жесткие опоры смонтированы непосредственно на силовом полу.
Снижение трудоемкости связано с исключением необходимости работы с габаритными и тяжелыми деталями вследствие введения сборного узла между железобетонным элементом и жесткими опорами, который легко и точно собирается в лабораторных условиях. Также введение отдельного сборного узла каркаса ведет к повышению гибкости эксперимента, поскольку позволяет варьировать количество сминаемых вставок и через металлическую пластину, которая имеет возможность перемещаться, равномерно воздействовать на податливые опоры. Снижение необходимого количества сминаемых вставок до одной в полезной модели ведет к снижению погрешности эксперимента из-за исключения разности физико-механических свойств применяемых сминаемых вставок, которая может возникнуть в результате тепловой и механической обработки при их подготовке к эксперименту. Помимо этого, предложенная конструкция позволяет варьировать податливость опор за счет длины сминаемых вставок. В заявляемом устройстве датчик опорных реакций расположен на опоре, жестко соединенной с силовым полом, что обеспечивает получение полной информации о величине опорной реакции при наличии податливых опор.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежом. На котором приведен общий вид стенда для испытаний.
Конструкция стенда установлена на силовом полу 1, для обеспечения жесткого закрепления. Она включает жесткие опоры 2, направляющие копровой установки 3, и груз 4. На опоры 2 в вырезах которых размещены ролики 5, установлены сборные каркасы 6 и экспериментальный образец железобетонной балки 7. Расчетная схема - шарнирно-опертая балка. К загрузочной траверсе 8 жестко прикреплен силоизмеритель 9, который фиксирует величину динамической нагрузки. Между железобетонной балкой 7 и опорами 2 установлены податливые опоры 10. Податливые опоры 10 расположены между пластинами сборных каркасов 6. Траверса 8 уложена на железобетонную балку 5.
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 экспериментальный образец 7 через металлические пластины. После передачи нагрузки на экспериментальный образец происходит перемещение верхней пластины по вертикальным направляющим каркаса 6 и включение в работу податливых опор 10 (вертикальное сжатие), тем самым обеспечивая податливость опор в процессе эксперимента.
Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс стандартных измерительных приборов.