Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб
Полезная модель относится к стендам для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб. Стенд содержит смонтированные на силовом полу копровую установку, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, и жесткие опоры для железобетонного элемента. В вырезах жестких опор размещены ролики, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения. На боковой поверхности жестких опор закреплены датчики опорных реакций. На железобетонном элементе через металлические прокладки установлена загрузочная траверса. Сверху на загрузочной траверсе с возможностью кругового поворота установлено центрирующее устройство. В состав центрирующего устройства входит демпфер, выполненный, например, в виде стянутых между собой двух жестких пластин и размещенных между ними упругих элементов, и центрирующий стержень. Снизу на загрузочной траверсе противоположно центрирующему устройству закреплен силоизмеритель, закрытый теплоизоляционной пластиной. Силоизмеритель выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего и компенсационного. Рабочий тензорезистор установлен по оси симметрии загрузочной траверсы. Компенсационный тензорезистор расположен перпендикулярно рабочему тензорезистору и установлен в непосредственной близости от него. Технический результат - повышение точности измерения силы, действующей на испытуемый железобетонный элемент. 1 н.з. и 2 з.п. ф-лы, 3 илл.
Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб.
Аналогом заявляемого стенда является стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на полезную модель RU, 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.
Данный стенд позволяет исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки.
Однако данное техническое решение не позволяет получить данные о силе, приложенной к испытуемому элементу, без значительной погрешности, поскольку силоизмерительный датчик, ввиду своей конструктивной особенности, в общем случае имеет собственную жесткость, на несколько порядков превышающую жесткость испытуемого железобетонного элемента по первой и второй группе предельных состояний со значительными прогибами в результате исчерпания рабочего ресурса, что снижает измеряемые значения действующей силы и увеличивает погрешность результатов эксперимента при кратковременном динамическом нагружении. Кроме того, стенд имеет избыточность силовой цепи, еще более повышающей погрешность измерения силы.
За прототип принято устройство для измерения опорных реакций (патент на полезную модель RU 
92537). Устройство содержит смонтированные на силовом полу копровую установку, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие опоры для железобетонного элемента. В вырезах жестких опор установлены ролики: один - неподвижно, второй - с возможностью горизонтального перемещения. Стенд содержит загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе. На жестких опорах сверху установлены датчики опорных реакций. Жесткие опоры смонтированы непосредственно на силовом полу.
Данный стенд позволяет исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки.
Однако данное техническое решение не позволяет получить данные о силе, приложенной к испытуемому элементу, без значительной погрешности, поскольку силоизмерительный датчик, ввиду своей конструктивной особенности, в общем случае имеет собственную жесткость, на несколько порядков превышающую жесткость испытуемого железобетонного элемента по первой и второй группе предельных состояний со значительными прогибами в результате исчерпания рабочего ресурса, что снижает измеряемые значения действующей силы и увеличивает погрешность результатов эксперимента при кратковременном динамическом нагружении, кроме того стенд имеет избыточность силовой цепи, еще более повышающей погрешность измерения силы.
Задача полезной модели - упрощение силовой схемы стенда и повышение точности измерения силы, приложенной к испытуемому элементу.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении более точной информации о силе, действующей на железобетонную конструкцию при кратковременном динамическом нагружении.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемый стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу копровую установку, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие опоры для железобетонного элемента, смонтированные непосредственно на силовом полу. В вырезах жестких опор установлены ролики, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения. Общим с прототипом является также то, что заявляемый стенд содержит загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах.
В отличие от прототипа стенд согласно полезной модели дополнительно содержит центрирующее устройство, установленное сверху на загрузочной траверсе с возможностью кругового поворота и выполненное в виде демпфера с нижним центрирующим стержнем, а силоизмеритель закреплен на загрузочной траверсе снизу, противоположно центрирующему устройству. Отличием является также то, что силоизмеритель выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего и компенсационного. Рабочий тензорезистор установлен по оси симметрии загрузочной траверсы, а компенсационный - перпендикулярно рабочему тензорезистору и в непосредственной близости от рабочего тензорезистора. Помимо этого, датчики опорных реакций расположены на боковой поверхности жестких опор.
Полумост силоизмерителя закрыт теплоизоляционной пластиной. Демпфер центрирующего устройства может быть выполнен в виде собранных и стянутых между собой двух жестких пластин и размещенных между ними упругих элементов.
Достижению технического результата способствует установка силоизмерительного датчика в растянутой зоне загрузочной траверсы, что позволяет исключить из силовой цепи стенда силоизмерительный датчик, который присутствует в силовой цепи прототипа, и тем самым упростить конструкцию стенда. Кроме того, заявляемая конструкция обеспечивает величину податливости близкую к величине податливости испытуемого железобетонного элемента, вследствие чего появляется возможность повысить точность регистрации импульса силы в процессе разрушения железобетонного элемента. Расположение датчиков опорных реакций на боковой поверхности жестких опор способствует получению более точных результатов измерений.
В случае использования стенда прототипа при начале процесса разрушения железобетонного элемента опорная реакция силоизмерительного датчика уменьшается и в результате начинает уменьшаться зарегистрированный импульс силы, что повышает погрешность измерений импульса силы.
Применение полумоста силоизмерителя, закрытого теплоизоляционной пластиной, позволяет устранить уменьшение или увеличение показаний силоизмерителя за счет устранения эффекта кажущейся деформации, вызванного неравномерным прогревом рабочего и компенсационного тензорезисторов.
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 приведен общий вид стенда для испытаний.
На фиг. 2 показана загрузочная траверса с центрирующим устройством.
На фиг. 3 показано центрирующее устройство с силоизмерительным датчиком, закрытым теплоизоляционной пластиной.
На фиг. 4 показано центрирующее устройство до установки его на загрузочной траверсе.
Конструкция устройства содержит смонтированные на силовом полу 1 копровую установку, направляющие 2 которой снабжены ограничителем хода 3 груза 4, жесткие опоры 5 для железобетонного элемента 6, смонтированые непосредственно на силовом полу 1, ролики 7, установленные в вырезах жестких опор 5, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу 8, установленную через металлические прокладки 9 на железобетонном элементе 6, датчики опорных реакций 10, установленные на жестких опорах 5 и силоизмеритель 11, выполненный в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего 12, установленного по оси симметрии загрузочной траверсы 8 и компенсационного 13, установленного перпендикулярно и в непосредственной близости от рабочего 12, подключенные через регистрирующую аппаратуру к компьютеру и защищенные теплоизоляционными пластинами 14 (фиг. 3). Измерения происходят с максимальным значением показаний, превышающих значение силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз. Для повышения сохраняемости характеристик датчика тензометрического типа 11 при многократных импульсных воздействиях в процессе эксплуатации рекомендуется его использование в предельной зоне до 10% от максимальной динамической силы удара, действующей на загрузочную траверсу 8. На загрузочной траверсе 8 установлено центрирующее устройство 15, которое выполнено, как показано на фиг.3, 4, из демпфера, выполненного в виде пластин и размещенными между ними упругих элементов, и центрирующего стержня 16.
Центрирующее устройство 15 установлено на загрузочной траверсе 8 с возможностью кругового поворота. Для этого на загрузочной траверсе 8 жестко закреплен диск 17, на который устанавливается центрирующий стержень 16. Вместо диска 17 может быть использована полусфера.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата в процессе испытаний железобетонных элементов.
Работа устройства заключается в следующем. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 4. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 4 и высоты его падения. Энергия передается через центрирующее устройство 15 выполненное в виде демпфера с заданием необходимой длительности импульса удара на загрузочную траверсу 8. Деформация, возникающая в результате действия нагрузки 4 в растянутой зоне загрузочной траверсы 8 фиксируется силоизмерительными датчиками тензометрического типа 11, подключенными через регистрирующую аппаратуру к компьютеру.
Значение величины опорной реакции определяется как среднеарифметическое значение произведений показания ЭВМ и тарировочных коэффициентов датчиков, полученных на этапе предварительных испытаний.
1. Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб, содержащий смонтированные на силовом полу копровую установку, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие опоры для железобетонного элемента, смонтированные непосредственно на силовом полу, ролики, установленные в вырезах жестких опор, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах, отличающийся тем, что он дополнительно содержит центрирующее устройство, установленное сверху на загрузочной траверсе с возможностью кругового поворота и выполненное в виде демпфера с нижним центрирующим стержнем, а силоизмеритель закреплен на загрузочной траверсе снизу, противоположно центрирующему устройству и выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов: рабочего, установленного по оси симметрии загрузочной траверсы, и компенсационного, установленного перпендикулярно рабочему тензорезистору и в непосредственной близости от рабочего тензорезистора, кроме того, полумост силоизмерителя закрыт теплоизоляционной пластиной, а датчики опорных реакций расположены на боковой поверхности жестких опор.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что демпфер центрирующего устройства выполнен в виде собранных и стянутых между собой двух жестких пластин и размещенных между ними упругих элементов.
