Стенд для испытания железобетонных элементов на сжатие с кратковременным динамическим кручением

Полезная модель может найти применение при динамических испытаниях железобетонных элементов, в частности при испытаниях на сжатие с кратковременным динамическим кручением, возникающем при ударной нагрузке. Технический результат заключается в создании напряженно-деформированного состояния, характеризующегося одновременным действием сжимающей продольной силы и крутящего момента при кратковременном динамическом нагружении. Для достижения этого результата стенд содержит смонтированные на силовом полу опоры для размещения железобетонного элемента, на один из концов которого плотно надеты оголовник с рычагом для принятия ударной нагрузки и подшипник, а второй конец железобетонного элемента жестко закреплен в металлическом башмаке. Кроме этого, стенд содержит траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, и гидравлический домкрат, расположенный между оголовником и траверсой. Гидравлический домкрат и металлический башмак упираются в траверсы, которые выполнены сплошными. Для центрирования усилия сжатия служит металлическая прокладка, выполненная в виде шарового сегмента и помещенная между оголовником и домкратом.

Полезная модель относится к области динамических исследований материалов, а более конкретно - к испытательной технике, а именно - к машинам для испытания железобетонных образцов на сжатие с кручением.

Известна 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, прижимного динамометра (силоизмерителя), роликовых подшипников, опорных шарниров, катков и загрузочной траверсы. Данная установка позволяет исследовать работу железобетонных элементов при косом изгибе, однако не позволяет создать в железобетонном элементе сжатие с кручением.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд по патенту РФ на полезную модель №48225. Это устройство содержит: опорные элементы, смонтированные на силовом полу, дополнительные опоры, расположенные по обе стороны от нагружающего устройства, дополнительные траверсы, установленные на дополнительных опорах, тяжи, концы которых закреплены в дополнительных траверсах, три металлические пластины, ролики, загружающую траверсу, силоизмеритель и домкрат. Нагружающее устройство выполнено в виде копровой установки, мачты которой снабжены ограничителем движения груза. Один ролик размещен неподвижно в вырезе одного опорного элемента, другой - в вырезе второго опорного элемента с возможностью горизонтального перемещения, две металлические пластины размещены на роликах, а третья закреплена на выпусках арматуры железобетонного элемента. Траверсы выполнены с

отверстиями для пропуска выпусков арматуры железобетонного элемента. Домкрат установлен между третьей металлической пластиной и дополнительной траверсой. Опоры для дополнительных траверс выполнены с возможностью регулирования их высоты. Данная установка позволяет испытывать железобетонные элементы на косое внецентренное кратковременное динамическое растяжение, но не позволяет исследовать работу железобетонного элемента при возникновении крутящего момента и действии продольной сжимающей силы, которые, как показали теоретические исследования, в некоторых случаях одновременно возникают при эксплуатации железобетонных конструкций, например железобетонных колонн промышленных зданий.

Задача полезной модели - расширить диапазон динамических исследований. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в создании напряженно-деформированного состояния, характеризующегося одновременным действием сжимающей продольной силы и крутящего момента, возникающего при кратковременном динамическом нагружении.

Задача решена следующим образом.

Общим с прототипом является то, что заявляемое устройство содержит: опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, гидравлический домкрат, нагружающее устройство и силоизмеритель.

В отличие от прототипа стенд имеет: закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, для обеспечения поворота при кручении и сохранения горизонтального положения, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента, плотно надетый на конец железобетонного элемента между подшипником и гидравлическим домкратом оголовник с

рычагом для передачи крутящего момента, возникающего от действия приложенной ударной нагрузки, металлическую прокладку с шаровым сегментом. В то же время траверсы выполнены сплошными, при этом домкрат расположен между второй траверсой и оголовником, упираясь в эту траверсу.

В качестве статически нагружающего устройства используется гидравлический домкрат. Усилие сжатия центрируется при помощи вспомогательного элемента - металлической прокладки, выполненной в виде шарового сегмента и расположенной между оголовником и домкратом. Динамически нагружающее устройство выполнено в виде рычага, прикрепленного к оголовнику.

При сжатии с кручением в железобетонном образце возникают продольная сжимающая сила и крутящий момент. Продольная сжимающая сила создается гидравлическим домкратом за счет того, что он упирается в траверсу и оголовник испытываемого образца, другой конец образца через металлический башмак упирается во вторую траверсу, а траверсы при этом соединены между собой металлическими тяжами. Крутящий момент создается падением груза определенной массы с заданной высоты на рычаг, прикрепленный к оголовнику.

Полезная модель пояснена чертежами. На фиг.1 приведен общий вид, на фиг.2 - вид спереди, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - вид сбоку.

Конструкция стенда установлена на опорах 1, которые закреплены анкерами 2 на силовом полу 3 для обеспечения жесткого закрепления испытываемого образца. Экспериментальный образец 4 закреплен жестко в металлическом башмаке 5 и подшипнике 6, которые смонтированы к опорам 1. Центрирование испытываемого образца 4 в подшипнике 6 осуществляется при помощи деревянных прокладок. Расчетная схема - консоль с дополнительным шарниром. Для передачи сжимающей нагрузки на экспериментальный образец 4 предусмотрен металлический оголовник 7. Центральное приложение продольной сжимающей силы осуществляется при

помощи металлической прокладки с шаровым сегментом, который помещают между гидравлическим домкратом 8 и оголовником 7. Гидравлический домкрат 8 упирают в траверсу 9, которая тяжами 10 соединена со второй траверсой 11. Для создания крутящей нагрузки в экспериментальном образце 4 использован рычаг 12, прикрепленный к оголовнику 7.

Вначале при помощи домкрата 8 в экспериментальном образце 4 создается продольная сжимающая нагрузка. Затем испытываемый образец 4 выдерживают под этой нагрузкой приблизительно десять минут. По истечении этого времени прикладывается ударная нагрузка на рычаг 12. Ударная нагрузка создается массой падающего груза. При этом в железобетонном образце 4 действуют продольная сжимающая сила и крутящий момент. Силу удара можно регулировать увеличением или уменьшением высоты падения груза, а также изменением массы груза.

Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс стандартных измерительных приборов.

1. Стенд для испытания железобетонных элементов на сжатие с кратковременным динамическим кручением, содержащий опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, гидравлический домкрат, нагружающее устройство и силоизмеритель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак, в котором жестко закреплен второй конец железобетонного элемента, при этом нагружающее устройство выполнено в виде оголовника с рычагом для приложения ударной нагрузки, плотно надетого на конец железобетонного элемента между подшипником и гидравлическим домкратом, который упирается во вторую траверсу, кроме того стенд снабжен металлической прокладкой, выполненной в виде шарового сегмента и расположенной между оголовником и домкратом.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что траверсы выполнены сплошными.