Стенд для испытаний на устойчивость жестко защемленных моделей балок при чистом изгибе

Полезная модель относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям балок, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использована для испытания маломасштабных жестко защемленных балочных моделей на местную устойчивость при чистом изгибе.
За ближайший аналог принят стенд для испытания на местную устойчивость моделей балок (патент на полезную модель № RU 2017 141 873 U). Данный стенд содержит основание, опоры для балки, силонагружатель, две вертикально ориентированные стойки, установленные на основании и соединенные сверху траверсой, а на внутренних стенках стоек закреплены опоры U-образной формы для модели балки. Причем стойки закреплены на основании и траверсе с возможностью независимого продольного перемещения для изменения расстояния между ними, силонагружатель выполненный в виде С-образной скобы, связанной с верхним и нижним талрепами, фиксирующими скобу на модели балки, при этом верхний талреп связан с динамометром, закрепленным на траверсе, а нижний талреп, оснащенный стопором от вращения, связан с талрепом, обеспечивающим нагружение модели балки, который в свою очередь связан с основанием. Кроме того, стенд оснащен прикрепленной к основанию задней панелью, на которой закреплены индикаторы, фиксирующие деформацию модели балки, и стопор для нижнего талрепа.
Недостаток вышеописанного стенда заключается в том, что он не позволяет производить испытание стальных балочных моделей на местную устойчивость при чистом изгибе с жестким защемление опорных участков, так как опорные скобы прототипа не препятствуют повороту опорных сечений балочных моделей, а нагружение балочных моделей производиться только сосредоточенной силой в середине пролета по схеме трехточечного изгиба.
Полезная модель решает проблему создания стенда для проведения испытаний моделей балок на местную устойчивость за счет конструктивных изменений, обеспечивающих жесткую заделку балочной модели на опорах, а также нагружение модели двумя одинаковыми сосредоточенными силами, прикладываемыми симметрично относительно середины балочной модели.
Для получения необходимого технического результата стенд для испытаний моделей балок, содержащий основание, две вертикально ориентированные стойки установленные на основании, соединенные сверху траверсой, опоры для балочных моделей, силонагружатель, талреп, обеспечивающий нагружение балочной модели и связанный с основанием, а также прикрепленную к основанию и траверсе заднюю панель, на которой закреплены индикаторы, фиксирующие деформацию модели балки, предлагается в стойках стенда разместить опоры трубчатого прямоугольного профиля, обеспечивающие жесткую заделку концов балочной модели, а также для обеспечения возможности приложения к балке двух равных сосредоточенных сил силонагружатель выполнить в виде равноплечего коромысла П-образной формы с горизонтально расположенными полуцилиндрами, обращенными цилиндрической поверхностью вниз, через которые на балку передается нагрузка.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 представлена общая конструкция предлагаемого стенда, на которой приняты следующие обозначения:
1 - траверса;
2 - динамометр;
3 - опора трубчатого прямоугольного профиля;
4 - силонагружатель;
5 - модель балки;
6 - талреп, обеспечивающий нагружение модели;
7 - полуцилиндры, передающие точечную нагрузку на верхний пояс балочной модели;
8 - основание;
9 - поперечные перемычки, предотвращающие потерю общей устойчивости балочной модели;
10 - прорези продольные;
11 - стойки несущие;
12 - рым-болт, обеспечивающий вертикальное перемещение динамометра и силонагружателя;
13, 14 - индикаторы;
15 - держатель;
16 - задняя панель.
На основании 8 установлены две вертикально ориентированные стойки 11, соединенные сверху траверсой 1, а в стойках 11 закреплены опоры 3 замкнутого прямоугольного профиля, обеспечивающие жесткую заделку опорных участком модели балки 5. Стойки 11 закреплены на основании 8 и траверсе 1 с возможностью независимого продольного перемещения для изменения расстояния между ними. Для обеспечения возможности продольного перемещения стоек на основании 8 и траверсе 1 выполнены прорези 10 для взаимодействия с выступами (не показаны) на стойках 11. Обозначенное соединение стойки, основания и траверсы является одним из известных быстроразборных соединений. Использование такого соединения делает стенд мобильным.
Силонагружатель 4 предлагаемого стенда выполнен в виде равноплечего коромысла П-образной формы с горизонтально расположенными полуцилиндрами 7, обращенными цилиндрической поверхностью вниз, через которые на балку 5 передается нагрузка. Два полуцилиндра 7 фиксируются на верхней части нагружающего коромысла 4 с помощью болтов. Наличие продольной прорези в верхней части нагружающего коромысла 4 обеспечивает свободу выбора положения полуцилиндров 7 по длине балочной модели. Силонагружатель 4 связан с динамометром 2, который в свою очередь связан с рым-болтом 12, обеспечивающим вертикальное перемещение динамометра 2 и силонагружателя 4 для фиксации на балочной модели 5. Опоры 3 замкнутого прямоугольного профиля, обеспечивают жесткую заделку концов балочной модели 5. Поперечные перемычки 9 силонагружателя 4 предотвращают потерю общей устойчивости балочной модели 5 при нагружении. Талреп 6, обеспечивающий нагружение модели балки, связан с основанием 1.
Стенд оснащен прикрепленной к основанию 8 задней панелью 16, на которой закреплены индикаторы 13 и 14, фиксирующие деформацию модели балки 5. Индикаторы 13 и 14 могут быть, например, часового типа. Индикаторы 13, 14 установлены на держателе 15, который закреплен на задней панели 16. При помощи индикаторов 13 и 14 фиксируют выпучивание стенки модели 5 в зоне местной потери устойчивости и прогиб модели 5 в процессе нагружения.
Для проведения испытания первоначально необходимо выполнить продольное перемещение стоек 11 стенда, заложить в опоры 3 балочную модель 5, и зафиксировать стойки 11 на расстояние необходимом для испытания соответствующей длины модели балки 5. Передача сосредоточенной нагрузки на модель 5 балки осуществляется через силонагружатель 4, связанный в верхней части с динамометром 2, а в нижней с талрепом 6. Фиксация силонагружателя 4 осуществляется путем поворота гайки рым-болта 12, таким образом, чтобы полуцилиндры 7 силонагружателя 4 по всей площади возможного контакта прилегали к модели балки 5, а показания динамометра 2 при этом оставались нулевыми. После выполнения расположения силонагружателя 4 на модели балки 5 выполняется нагружение, которое осуществляется путем поворота муфты талрепа 6. При повороте муфты талрепа 6 контролируют показания индикаторов 13 и 14, с помощью которых определяется момент потери местной устойчивости модели балки 5. Величина силы, при которой происходит потеря местной устойчивости модели балки 5, определяется по показаниям динамометра 2, нагрузка на который передается через силонагружатель 4, соединенный с талрепом 6. Усилие нагружения создается за счет тянущего усилия, возникающего при повороте муфты талрепа 6.
Таким образом, в отличие от ближайшего аналога конструктивные изменения стенда обеспечивают нагружение балочной модели по схеме четыхточечного изгиба с жесткой заделкой опорных участков, с возможностью приложения двух сосредоточенных сил в заданных точках верхнего пояса испытываемой модели балки для проведения испытаний моделей балок на местную устойчивость при чистом изгибе. Конструкция стенда является мобильной, может быть легко собрана/разобрана и транспортирована. Конструкция стенда проста в изготовлении за счет применения стандартных комплектующих таких как пиломатериалы, талрепы, динамометр и т.п.