СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ИЗГИБ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Полезная модель относится к испытательной технике в области строительства и может быть использована при испытании элементов строительных конструкций при статическом нагружении.
Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания на трехточечный изгиб (патент RU №72761, G01N 3/08, опубл. 27.04.2008 г.). Стенд для испытания на трехточечный изгиб содержит основание, колонны, траверсу, электродвигатель, муфту, винт с редуктором, элементы фиксации, датчик силы, верхние и нижние опоры, направляющие, конечные выключатели, блок управления, уголок, центрирующие втулки.
Известное техническое решение позволяет исследовать прочностные свойства твердых материалов путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок.
Однако стенд, выполненный по известному техническому решению, не позволяет исследовать работу элементов при статическом изгибе от двух сосредоточенных сил, действующих, например, симметрично относительно центра испытываемого элемента. В частности не обеспечивается возможность передачи нагрузки в заданные точки элемента, а также затруднена возможность измерения опорных реакций в процессе нагружения и значений перемещений балки в отдельных ее точках.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении (патент RU №100255, G01N 3/00, опубл. 10.12.2010 г.). Конструкция стенда для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении смонтирована на силовом полу и состоит из двух динамометрических опор для железобетонного элемента, силовых направляющих штанг, загрузочной траверсы, гидравлического домкрата и упорной траверсы. Динамометрические опоры при помощи анкерных болтов (по четыре анкерных болта на каждую опору) крепятся к силовому полу, тем самым обеспечивается их жесткое опирание. Наклеенные на стойки опор тензорезисторы (датчики опорных реакций) позволяют измерять опорные реакции. Динамометрические опоры выполнены необходимой высоты для обеспечения возможности расположения под испытываемым элементом системы измерительных приборов, таких, как датчиков перемещения, позволяющих фиксировать изменение перемещений балки в различных ее точках в процессе нагружения. Расстояние между динамометрическими опорами ограничено длиной силового пола. Силовые штанги одним концом закреплены при помощи гаек к силовому полу, а на свободные концы силовых штанг с возможностью вертикального перемещения установлена упорная траверса, местоположение которой по высоте обеспечивается гайками-фиксаторами. Загрузочная траверса установлена на испытуемую конструкцию через распределительные металлические пластины с подвижной (шарнирной) и неподвижной опорами. Подвижная опора установлена со стороны неподвижного ролика, а неподвижная опора - со стороны подвижного ролика. На загрузочной траверсе установлен гидравлический домкрат, который соединен с насосной станцией. В гидравлический домкрат упирается упорная траверса. Сопряжение гидравлического домкрата с упорной траверсой - шарнирное, через металлический шар. Испытуемый образец опирается на ролик, установленный в вырезе динамометрической опоры неподвижно, и ролик, установленный в вырезе опоры подвижно.
Известное техническое решение позволяет провести процесс тарирования датчиков и приборов по отдельности для каждого датчика, что приводит к накоплению соответствующей датчику погрешности. При обработке результатов испытаний показания каждого датчика умножаются на тарировочный коэффициент, полученный при тарировании.
Недостатком данного технического решения является повышенная погрешность тарировочных коэффициентов, применяемых датчиков, например, тензорезисторов, прогибомеров, датчиков перемещения. Этот недостаток сказывается на точности испытаний железобетонных элементов.
Задача полезной модели - повышение точности испытаний путем повышения точности тарирования измерительных приборов при испытании железобетонного элемента.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в устранении знакопеременной погрешности тарировки всех измерительных приборов непосредственно перед испытанием железобетонного элемента.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемый стенд, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу вертикальные направляющие с закрепленной на них с возможностью вертикального перемещения и фиксации упорной траверсой, которая через металлический шар упирается в гидравлический домкрат; загрузочную траверсу, динамометрические опоры для железобетонного элемента, закрепленные на силовом полу, в вырезах которых установлены ролики, причем в вырезе одной опоры неподвижно, а в вырезе другой опоры - с возможностью горизонтального перемещения, и датчики опорных реакций в виде тензорезисторов, наклеенных на динамометрических опорах.
В отличие от прототипа стенд дополнительно содержит силоизмеритель, установленный между гидравлическим домкратом и загрузочной траверсой, а динамометрические опоры установлены на силовом полу с возможностью продольного перемещения с последующей жесткой фиксацией, причем на каждой динамометрической опоре установлено по два датчика опорных реакций, расположенных на противоположных боковых поверхностях соответствующей динамометрической опоры. Каждый датчик опорных реакций выведен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего, наклеенного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на динамометрической опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от него. Кроме того, каждый датчик опорных реакций закрыт теплоизоляционной пластиной.
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 изображен вид сбоку заявляемого стенда в процессе испытания железобетонного элемента (вертикальный разрез). На фиг. 2 - вид заявляемого стенда перед испытанием при проведении тарировки измерительных приборов, используемых при испытании железобетонного элемента (вертикальный разрез).
Конструкция стенда смонтирована на силовом полу 1 и состоит из двух вертикальных направляющих 2, упорной траверсы 3, которая через металлический шар 4 упирается в гидравлический домкрат 5, загрузочную траверсу 6, установленную на динамометрические опоры 7, закрепленные на силовом полу 1, в вырезах которых установлены ролики 8, причем в одном вырезе неподвижно, а в другом - с возможностью горизонтального перемещения. Силоизмеритель 10, установлен между гидравлическим домкратом 5 и загрузочной траверсой 6. На динамометрические опоры 7 установлены датчики опорных реакций 11, каждый из которых выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего 9, наклеенного по оси приложения опорной реакции в месте конструкции динамометрической опоры 7 и компенсационного 12, наклеенного перпендикулярно и в непосредственной близости от рабочего тензорезистора 9. Датчики опорных реакций наклеены на боковых противоположных поверхностях динамометрической опоры 7.
Тензорезисторы 9, 12 каждого полумоста 11 закрыты теплоизоляционной пластиной. Для изменения расстояния между динамометрическими опорами 7 в силовом полу 1 выполнены продольные вырезы (каналы) для перемещения этих опор. После чего они крепятся в нужном положении к силовому полу 1.
Работа устройства заключается в следующем. Гидравлический домкрат 5 подключают к насосной станции при помощи соединительных шлангов, по которым подается масло на поршень домкрата. При подаче масла в гидравлический домкрат 5, поршень выдвигается. Поскольку гидравлический домкрат 5 располагается между упорной траверсой 3 и через силоизмеритель 10 загрузочной траверсой 6, то возникает распор, так как упорная траверса 3 с вертикальными направляющими 2 и силовым полом 1 создают замкнутую раму. Опирание упорной траверсы 3 на гидравлический домкрат 5 производится через металлический шар 4, что обеспечивает точную передачу нагрузки.
Нагружение при тарировке (фиг. 2) реализуется с помощью загрузочной траверсы 6 и перераспределяется через ролики 8, установленные в вырезах динамометрических опор 2, на динамометрические опоры 7. Действие нагрузки фиксируется тензорезисторами 9, 12 полумоста 11, установленными на динамометрических опорах 7.
Гидравлический домкрат 5 включен последовательно с силоизмерителем 10 и далее последовательно с двумя динамометрическими опорами 7, расположенными параллельно. Такая схема включения позволяет привязать тарировочные коэффициенты силоизмерителя 10 и датчиков опорных реакций 11 динамометрических опор 7 к значению эталонного приложения нагрузки, создаваемой гидравлическим домкратом 5, что позволяет устранить знакопеременную погрешность тарировки измерительных приборов.
Каждый полумост тензорезисторов 9 закрыт теплоизоляционной пластиной 12, чтобы исключить влияние температурных перепадов на точность показаний тензорезисторов.
После тарировки силоизмерителя и датчиков опорных реакций упорную траверсу 3 приподнимают, убирают загрузочную траверсу 6, а динамометрические опоры 7 устанавливают на силовом полу 1 в положении, позволяющем разместить концы железобетонного элемента 13 (фиг. 1). После этого опоры 7 жестко с помощью крепежных элементов фиксируют на силовом полу. Укладывают железобетонный элемент 13. На нем размещают загрузочную траверсу 6, предпочтительно через металлические пластины. Опускают упорную траверсу 3, нагружая железобетонный элемент 13 с помощью гидравлического домкрата 5. Величина опорных реакций фиксируется путем обработки показаний датчиков опорных реакций 11. Переход к абсолютным единицам при обработке результатов экспериментов производится путем умножения показаний измерительной системы для каждого датчика на тарировочный коэффициент, полученный при тарировке.