СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА КОСОЕ ВНЕЦЕНТРЕННОЕ КРАТКОВРЕМЕННОЕ ДИНАМИЧЕСКОЕ РАСТЯЖЕНИЕ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания образцов на косое внецентренное растяжение.
Аналогом заявляемого устройства является испытательная машина для механических испытаний материалов на растяжение по патенту РФ на изобретение №2243535, МПК 7 G 01 N 3/08, опубликованному 2004.12.27. Машина включает в себя нагружающее устройство, состоящее из основания, колонн, траверсы, силового привода нагружения, электротензометрического датчика силы, пассивного и активного захватов, датчика деформаций, датчика перемещения активного захвата, блока измерения деформаций, блока управления нагружением и ЭВМ. Этой машиной обеспечивается осевое деформирование образцов. При этом при растяжении испытываемых образцов может возникнуть несоосность захватов. Это приводит к разбросу результатов испытаний. В известной машине датчик деформаций выполнен в виде двух метрологически идентичных, но механически и электрически независимых тензопреобразователей, соединенных с блоком измерения. Достоверность испытаний повышается за счет автоматического вычисления напряжений от сопутствующего изгиба.
Однако данная испытательная машина не позволяет исследовать работу элементов при косом внецентренном кратковременном динамическом растяжении.
За прототип принята установка для испытания балок представленная в журнале «Бетон и железобетон» №5, 1969 г., с.29. Установка состоит из опорных и загрузочных седел, жестко
смонтированных на силовом полу, опорных захватов, загрузочных башмаков, поворотного кронштейна, поворотной траверсы, разъемной тяги с муфтой, пружинного динамометра (силоизмерителя), роликовых подшипников, опорных шарниров, катков, загрузочной траверсы. Данная установка позволяет испытывать железобетонные элементы на косой изгиб при статическом нагружении, но не позволяет исследовать работу элемента при возникновении изгибающих моментов двух плоскостей и действии продольной растягивающей силы, которые, как показали теоретические исследования, в некоторых случаях, возникают при эксплуатации железобетонных конструкций.
Задача полезной модели - расширить диапазон динамических исследований. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в создании напряженно-деформированного состояния, характеризующегося одновременным действием изгибающих моментов двух плоскостей и растягивающей продольной силы при кратковременном динамическом нагружении.
Задача решена следующим образом.
Общим с прототипом является то, что заявляемое устройство содержит: опорные элементы для железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, нагружающее устройство, загрузочную траверсу, ролики и силоизмеритель.
Но в отличие от прототипа это устройство содержит:
дополнительные опоры для железобетонного элемента, расположенные по обе стороны от нагружающего устройства, дополнительные траверсы, установленные на этих опорах; тяжи, концы которых закреплены в дополнительных траверсах, три металлические пластины и домкрат. Нагружающее устройство, в отличие от прототипа, выполнено в виде копровой установки, мачты которой снабжены ограничителем хода груза, при этом один ролик расположен на одном из опорных элементов неподвижно, а второй - в вырезе второго опорного элемента с
возможностью горизонтального перемещения, причем одна металлическая пластина установлена на неподвижном ролике, другая - на подвижном, а третья закреплена на выпусках арматуры железобетонного элемента. Кроме этого, домкрат расположен с одной стороны установки, между металлической пластиной и дополнительной траверсой, а в дополнительных траверсах выполнены овальные отверстия для пропуска выпусков арматуры железобетонного элемента.
При косом внецентренном растяжении в железобетонном элементе возникают изгибающие моменты в двух плоскостях и продольная растягивающая сила. Стенд для испытаний позволяет создать продольную растягивающую силу при помощи домкрата, металлической пластины и системы тяжей, пропущенных через отверстия в дополнительных траверсах. Моменты в двух плоскостях создаются путем поворота испытуемого элемента на определенный угол, при помощи пропуска выпусков арматуры в овальные отверстия в дополнительных траверсах, и приложения поперечной динамической нагрузки при помощи копровой установки.
Полезная модель пояснена чертежами. На фиг.1 приведен общий вид стенда для испытаний; на фигуре 2 - вид его спереди, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - вид сбоку.
Конструкция стенда установлена на силовом полу 1, для обеспечения жесткого закрепления. Экспериментальный образец 2, через металлическую прокладку 3 (фиг.2), лежит на опорах 4, 5. Расчетная схема - шарнирно-опертая балка. Для этого на каждой из опор 4, 5, жестко закрепленной к силовому полу 1, имеется ролик, соответственно 6, 7. На одной из опор 4 ролик 6 свободно перемещается в вырезе опоры, а на другой опоре 5 ролик 7 неподвижен. Металлические пластины, расположенные на роликах, на которых установлен железобетонный элемент, на чертеже не показаны. Для создания растягивающей нагрузки в экспериментальном образце 2 предусмотрены выпуски арматуры 8. Эти
выпуски 8 проведены через овальные отверстия в металлических траверсах 9, 10, а затем заанкерены с одной стороны сразу за траверсой 9, а с другой стороны, пропускаются через овальные отверстия в траверсе 10 и металлическую пластину 11 и затем анкеруются. Поворот образца 2 достигается путем пропуска выпусков арматуры 8 через специальные овальные отверстия в траверсах 9, 10, которые позволяют экспериментальному образцу 2 передвигаться по вертикали, а по горизонтали накладывают связь. Траверсы 9, 10 установлены на регулируемых по высоте дополнительных опорах 12,13. Между траверсой 10 и пластиной 11 помещается гидравлический домкрат ДГ-25 14, который подключается к масляной станции и создает растягивающую продольную силу. Через металлические траверсы 9, 10 пропущены тяжи 15 общей длиной три метра. Каждый тяж 15 закреплен к траверсам 9, 10 с обеих сторон при помощи гаек 16, для обеспечения неподвижности дополнительных опор 12, 13. На экспериментальный образец 2 через металлические прокладки 17 уложена загрузочная траверса 18 с системой страховки 19. Система страховки 19 выполнена во избежание повреждения измерительных приборов. Она ограничивает движение образца 2 и находящейся на нем траверсы 18. Система страховки 19 установлена на расстоянии максимально допустимого прогиба от экспериментального образца 2. К траверсе 18 закреплена специальная пластина 20 для установки силоизмерителя 21, который будет фиксировать силу удара. Динамическая поперечная нагрузка создается при помощи копровой установки 22, ударным воздействием. Основание копровой установки 23 жестко закреплено через ручьи силового пола 24. На копровой установке 22 на заданном расстоянии при помощи лебедки закреплен груз 25. Для ограничения движения груза 25 после удара на мачтах копровой установки 22, через резиновую прокладку 26 закреплены ограничители 27, выполненные из металла. Они закреплены при помощи болта и гайки 28.
Вначале при помощи домкрата 14 через выпуски арматуры 6 подается растягивающая нагрузка. Затем экспериментальный образец 2 выдерживается приблизительно десять минут. По истечению этого времени прикладывается поперечная ударная нагрузка. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 25 копровой установки 22. При этом в экспериментальном образце 2 действуют изгибающие моменты двух плоскостей и продольная сила. Массу груза 25 можно регулировать путем добавки металлических пластин 29. Сила удара также регулируется при помощи повышения или понижения высоты падения груза 25.
Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс стандартных измерительных приборов.