ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ШТАМП
STRAIN-GAUGE DIE

Изобретение относится к техническим устройствам для испытания грунтового основания фундамента штампом.
Известно устройство для испытания грунтов, включающее секционный штамп и связанные с каждой секцией нагрузочное и измерительное приспособления, смонтированные на опорной раме, причем с каждой секцией соединены два силовых цилиндра, с помощью которых контролируется распределение контактного напряжения по подошве штампа (А.с. СССР №746034, 23.05.1978).
Недостатками известного устройства являются измерение одномерного распределения контактного давления, а также сложность изготовления и эксплуатации.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является тензометрический штамп для измерения контактного давления, включающий нижнюю и верхнюю балки с вмонтированными между ними измерительными приспособлениями, причем обе балки выполнены из элементов-пластин, а между пластинами верхней и нижней балок установлены измерительные приспособления в виде тензометрических колец (А.с. СССР №294095, 17.09.1969 - прототип).
Недостатками указанного устройства являются предопределенность деформации элементов-пластин нижней балки как жестких тел, испытывающих поступательное перемещение и поворот в вертикальной плоскости, а также сложность изготовления и эксплуатации.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности тензометрического штампа за счет возможности измерения двумерного распределения контактного давления по подошве штампа, уменьшения сложности изготовления и эксплуатации, а также снижение его стоимости.
Технический результат достигается тем, что в тензометрическом штампе, включающем чувствительный элемент и измерительные приспособления для измерения контактного давления, согласно изобретению чувствительный элемент расположен между грунтовым основанием и жестким штампом, выполнен в виде упругой плиты постоянной толщины из материала с модулем упругости, меньшим в 10 и более раз модуля упругости материала штампа, и имеет размеры и форму штампа в плане и толщину, равную не более 1/10 ширины штампа, причем штамп и упругая плита имеют соосные сквозные отверстия, каждое из которых служит геометрическим центром секции, выделенной физически или виртуально из упругой плиты, и в которых в теле жесткого штампа закрепляют или изготавливают полые цилиндры со стержнями, имеющими возможность свободно перемещаться относительно полых цилиндров, но закрепленными анкерами, выполненными в форме дисков, на нижней грани упругой плиты, а перемещения стержней относительно полых цилиндров определяют измерительными приспособлениями.
Новизна изобретения заключается в том, что в качестве чувствительного элемента используется упругая плита, равная по размерам и форме штампу и расположенная между штампом и грунтовым основанием, измерение деформаций упругой плиты относительно штампа производят в секциях, выделенных физически или виртуально из упругой плиты.
Такое конструктивное исполнение позволяет повысить информативность тензометрического штампа за счет получения данных, характеризующих двумерное распределение контактного давления, а жесткий штамп и упругая плита проще в исполнении и в эксплуатации и не имеют ограничений по форме в плане.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению обеспечить его эффективность и снизить стоимость изготовления.
Вышеизложенное позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен тензометрический штамп в разрезе; на фиг. 2 - секция тензометрического штампа в разрезе.
Тензометрический штамп включает в себя жесткий штамп 6 (Фиг. 1, 2), упругую плиту 7, устройство для передачи силы на штамп 10, полые цилиндры 1, закрепленные в жестком штампе 6, жесткие стержни 2, имеющие возможность свободного перемещения относительно полых цилиндров 1, с закрепленными на них анкерами 3, неподвижными относительно нижней грани упругой плиты 7, измерительные устройства 9, включающие, например, неподвижную миллиметровую шкалу 8 и нониусную шкалу 5, для измерения перемещений жестких стержней 2 относительно полых цилиндров 1.
Тензометрический штамп работает следующим образом: на выровненное грунтовое основание 4 (Фиг. 1, 2) укладывают упругую плиту 7, на нее устанавливают жесткий штамп 6 так, чтобы сквозные отверстия в жестком штампе и упругой плите расположились соосно, а жесткие стержни 2 в них были закреплены на нижней грани упругой плиты 7 посредством анкеров 3, монтируют нагрузочное устройство и систему измерения осадки штампа (условно не показаны), закрепляют или изготавливают полые цилиндры 1 на штампе и измерительные устройства 9, включающие, например, неподвижную миллиметровую шкалу 8 и нониусную шкалу 5. Измеряют координаты жестких стержней в плане относительно штампа, регистрируют начальные показания измерительных устройств 9, например, путем записи взаимного положения неподвижной миллиметровой шкалы 8 и нониусной шкалы 5.
Тензометрический штамп 6 нагружают силой через устройство 10, наблюдая за осадкой жесткого штампа, при каждом заданном значении силы производят одновременную регистрацию показаний всех измерительных устройств 9, например, путем записи взаимного положения неподвижных миллиметровых шкал 8 и нониусных шкал 5. После этого силу увеличивают до следующего заданного значения силы, при котором вновь производят регистрацию показаний всех измерительных устройств 9, и т.д. до заданного конечного значения силы.
По показаниям измерительных устройств 9 вычисляют деформации упругой плиты 7 в точках их расположения. По этим данным, а также по тарировочным данным упругой плиты или ее секций рассчитывают контактное давление грунта 4 в секциях тензометрического штампа, определяемых точками расположения анкеров 3.
Предложенное изобретение позволяет повысить эффективность измерения контактного давления по сравнению с существующими аналогами за счет возможности получения двумерно распределения контактного давления по подошве штампа, за счет возможности применения тензометричекого штампа любой формы в плане, а также снизить стоимость его изготовления за счет упрощения и удешевления конструкции.