Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб

Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб может быть использован при испытании элементов строительных конструкций на ударные нагрузки. Стенд содержит силовой пол, на котором смонтированы направляющие копровой установки с грузосбрасывателем и грузом и жесткие опоры для концов железобетонного элемента. В вырезах опор установлены ролики, с одной стороны - неподвижно, с другой - с возможностью горизонтального перемещения. В состав стенда входит также загрузочная траверса, на которой закреплен силоизмеритель. На двух противоположных боковых поверхностях каждой жесткой опоры установлены датчики опорных реакций. Каждый датчик опорных реакций выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего, наклееного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на жесткой опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от него. Каждый датчик опорных реакций закрыт теплоизоляционной пластиной. Выполнение датчика опорных реакций по полумостовой тензометрической схеме повышает точность измерений опорных реакций при ударных нагрузках. Расположение датчиков опорных реакций на боковых поверхностях динамометрических опор позволяет непосредственно на испытательном стенде перед испытаниями провести одновременную тарировку силоизмерителя и датчиков опорных реакций и тем самым снизить погрешность тарировочных коэффициентов и повысить точность измерений опорных реакций и точность испытаний в целом. 1 н.з и 1 з.п. ф-лы 2 илл.

Полезная модель относится к испытательной технике в области строительства и может быть использована при испытании элементов строительных конструкций при ударных нагрузках.

Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с податливыми опорами (патент RU 92537, G01N 3/00,G01N 3/30, опубл. 20.03.2010 г.). Конструкция стенда для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с податливыми опорами установлена на силовом полу, для обеспечения жесткого закрепления. Она включает жесткие опоры, направляющие копровой установки и груз. На жесткие опоры, в вырезах которых размещены ролики, установлены сборные каркасы и экспериментальный образец железобетонной балки. Расчетная схема - шарнирно-опертая балка. К загрузочной траверсе жестко прикреплен силоизмеритель, который фиксирует величину динамической нагрузки. Между железобетонной балкой и жесткими опорами установлены податливые опоры. Податливые опоры расположены между пластинами сборных каркасов. Загрузочная траверса уложена на испытуемую железобетонную балку. На жестких опорах под железобетонным элементом установлены датчики опорных реакций. Стенд позволяет получить информацию о величине опорной реакции при испытании железобетонного элемента на изгиб с учетом опорной реакции податливых опор и деформации железобетонного элемента с учетом деформации податливых опор.

Известно, что перед проведением испытаний все датчики, силоизмеритель и измерительные приборы проходят тарировку. Тарировка по отдельности каждого датчика, силоизмерителя ведет к погрешности тарировочных коэффициентов и снижает точность испытаний. К тому же стенд RU 92537 предназначен для испытаний железобетонных элементов при наличии податливых опор.

Прототипом заявляемого стенда является стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб (патент RU 77433, G01N 3/00, G01N 3/08, G01N 3/30, опубл. 20.10.2008 г.). Стенд содержит смонтированную на силовом полу копровую установку. На мачтах (направляющих) копровой установки установлен груз, сброс которого осуществляется грузосбрасывателем. На силовом полу смонтированы также жесткие опоры для железобетонного образца. В вырезах опор установлены ролики, причем в вырезе одной опоры - неподвижно, а в вырезе другой опоры - с возможностью горизонтального перемещения. На опорах под железобетонным элементом наклеены тензорезисторы (датчики опорных реакций). В состав стенда входит также загрузочная траверса с закрепленным на ней силоизмерителем. Загрузочная траверса предназначена для установки ее через металлические прокладки на железобетонном элементе. Стенд содержит два акселерометра, один из которых установлен на грузосбрасывателе, второй - на силоизмерителе. На силоизмерителе могут быть установлены демпфирующие прокладки. Для ограничения прогиба железобетонного элемента имеется система страховки. С помощью стенда в железобетонном образце создают напряженно-деформированное состояние, характеризующееся действием изгибающего момента при кратковременном динамическом нагружении (при ударе). Стенд позволяет зафиксировать момент удара груза о железобетонный элемент и измерить деформации, опорные реакции, возникающие в железобетонном элементе при ударе.

Известное техническое решение позволяет провести процесс тарирования датчиков по отдельности для каждого датчика и силоизмерителя, что приводит к накоплению соответствующей датчику погрешности и сказывается на точности испытаний.

Недостатком данного технического решения является повышенная погрешность тарировочных коэффициентов, применяемых датчиков.

Задача полезной модели - повысить точность испытаний железобетонных элементов.

Технический результат при реализации полезной модели направлен на повышение точности измерений опорных реакций путем снижения погрешности тарировочных коэффициентов измерительных датчиков и повышение точности измерения датчиков.

Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.

Заявляемый стенд, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу направляющие копровой установки с грузосбрасывателем, груз, жесткие опоры для железобетонного элемента, смонтированые 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, и датчики опорных реакций, выполненные в виде тензорезисторов, которые наклеены на жестких опорах для железобетонного элемента.

В отличие от прототипа на каждой жесткой опоре установлено по два датчика опорных реакций, которые установлены на противоположных боковых поверхностях жестких опор. Каждый датчик опорных реакций выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего, наклеенного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на жесткой опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от него.

Каждый датчик опорных реакций закрыт теплоизоляционной пластиной.

Каждая из двух жестких опор, в частном случае, содержит по одному датчику опорных реакций, выполненному в виде полумоста с последовательным соединением рабочих и компенсационных тензорезисторов. Соединение тензорезисторов второго датчика - параллельное. Применение такой схемы расстановки датчиков повышает точность измерения опорных реакций при испытании железобетонного элемента. Возможно и иное соединение тензорезисторов опорных датчиков.

Расположение датчиков опорных реакций на боковых поверхностях жестких опор, а не под железобетонным элементом, как в прототипе, позволяет провести одновременную тарировку силоизмерителя и датчиков опорных реакций. Тем самым снижается погрешность измерений. Применение полумостовой схемы соединения тензорезисторов также повышает точность измерений опорных реакций.

Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.

Полезная модель пояснена чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид стенда для испытаний при проведении тарировки датчиков опорных реакций силоизмерителя. На фиг. 2 приведен общий вид стенда для испытаний при проведении испытания железобетонного элемента.

Заявляемый стенд, содержит смонтированные на силовом полу 1 направляющие 2 копровой установки 3 с грузосбрасывателем 4, груз 5, жесткие опоры 6, смонтированые непосредственно на силовом полу 1, ролики 7, установленные в вырезах жестких опор 6, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу 8 с закрепленным на ней силоизмерителем 9, и датчики опорных реакций 10, установленные с двух противоположных боковых сторон жестких опор 6.

Каждый из четырех датчиков опорных реакций 10 соответствующих двух жестких опор 6 выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего 11, установленного по оси приложения опорной реакции в месте конструкции жесткой опоры и компенсационного 12, установленного перпендикулярно и в непосредственной близости от рабочего 11.

В частном случае выполнения каждая из двух жестких опор 6 содержит по одному датчику опорных реакций 10 выполненного в виде полумоста с последовательным соединением рабочих 11 и компенсационных 12 тензорезисторов. Соединение тензорезисторов на противоположной поверхности жесткой опоры - параллельное. Такая схема расстановки датчиков повышает точность измерения опорных реакций при испытании железобетонного элемента 14 (фиг. 2).

Каждый датчик опорных реакций 10 закрыт теплоизоляционной пластиной 13.

Работа устройства заключается в следующем. Перед испытанием проводят одновременную тарировку всех датчиков опорных реакций 10 и силоизмерителя 9. Для этого на жесткие опоры 6 устанавливают загрузочную траверсу 8 с силоизмерителем 9. Ударная нагрузка создается с помощью грузозбрасывателя 4 массой падающего груза 5. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 5 и высоты падения груза. Высоту падения груза регулируют с помощью смонтированных на силовом полу 1 направляющих 2 копровой установки 3. Груз 5 падает на загрузочную траверсу 8 через силоизмеритель 9 и передает нагрузку через ролики 7, установленные в вырезах жестких опор 6, на жесткие опоры 6. Действие нагрузки включает в работу датчики опорных реакцией 10, установленные на жестких опорах 6. Меняя силу удара, проводят одновременную тарировку силоизмерителя и датчиков опорных реакций и определяют величину тарировочных коэффициентов для каждого датчика.

Для проведения испытаний на жесткие опоры 6 устанавливают железобетонный элемент 14. На железобетонный элемент 14 укладывают загрузочную траверсу 8 с силоизмерителем 9. Массой падающего груза 5 создают ударную нагрузку. Под ударом железобетонный элемент 14 изгибается и получает определенные перемещения в отдельных точках. Нагрузка фиксируется силоизмерителем 9, величина опорных реакций - датчиками 10. Показания датчиков опорных реакций обрабатываются путем умножения показаний измерительной системы на тарировочный коэффициент, полученный при тарировке. Поскольку все датчики и силоизмеритель прошли одновременную тарировку на испытательном стенде, повышается точность тарировочных коэффициентов и точность испытаний.

1. Стенд для испытания железобетонных элементов на динамический изгиб, содержащий смонтированные на силовом полу направляющие копровой установки с грузосбрасывателем, груз и жесткие опоры для железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу и в вырезах которых установлены ролики, причем в вырезе одной опоры - неподвижно, а в вырезе другой опоры - с возможностью горизонтального перемещения; содержащий загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем и датчики опорных реакций, выполненные в виде тензорезисторов, наклеенных на жестких опорах для железобетонного элемента, отличающийся тем, что на каждой жесткой опоре установлено по два датчика опорных реакций, причем они установлены на противоположных боковых поверхностях соответствующей жесткой опоры; каждый датчик опорных реакций выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов - рабочего, наклеенного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на жесткой опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от него, кроме того, каждый датчик опорных реакций закрыт теплоизоляционной пластиной.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что рабочий и компенсационный тензорезисторы одного из двух датчиков опорных реакций, установленных на каждой жесткой опоре, соединены последовательно, а другого - параллельно.