СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДОГРУЖЕНИЯ В ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ АРМАТУРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАМНО-СТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2010 года по МПК G01M19/00 

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к испытаниям железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем.

Известны способы испытания рамно-стержневых систем, заключающиеся в определении предельных деформаций сжатого и растянутого бетона; приращений прогибов ригелей в пролетах рамы [1, стр.171-191]; значений нагрузок и опорных моментов, характера трещинообразования и ширины раскрытия трещин при пошаговом статическом нагружении до момента разрушения конструкции [1, стр.207-229].

Недостатки известных способов заключаются в том, что невозможно оценить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых систем в запредельных состояниях и, соответственно, определить параметры динамического догружения, возникающего в преднапряженной рабочей арматуре таких систем, от внезапного хрупкого разрушения соединительного элемента в узле соединения стойки и ригеля и вызванного этим разрывом мгновенного образования трещин в железобетоне.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении конструктивной безопасности и живучести конструкций путем более строгого учета динамических догружений и, соответственно, в определении динамического догружения в преднапряженной арматуре железобетонных элементов рамно-стержневых конструктивных систем в запредельных состояниях.

Это достигается тем, что способ экспериментального определения динамического догружения в преднапряженной арматуре железобетонных элементов рамно-стержневых конструктивных систем предусматривает закрепление опорных стоек и соединение их жестко с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов, создание предварительного напряжения в рабочей арматуре ригеля, загружение рамно-стержневой системы заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,95 от нагрузки трещинообразования, и от приложения указанной нагрузки создание хрупкого разрушения сварного соединительного элемента, калиброванного под заранее фиксированное усилие хрупкого разрыва по сварному шву, вызывающее динамическое догружение в предварительно напряженных элементах конструктивной системы, в результате которого растягивающее усилие в этих элементах приводит к образованию «фиксированной» трещины в зоне выреза, уменьшающем сечение бетона элемента, последующее измерение параметров созданного динамического догружения в преднапряженных арматурных стержнях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема испытания двухпролетной предварительно напряженной железобетонной рамно-стержневой системы с приложенной статической нагрузкой Р через рычажную систему; на фиг.2 - вид 1-1 схемы испытания двухпролетной предварительно наряженной железобетонной рамно-стержневой системы и узел (узел А) соединения двух ригелей (3) над промежуточной стойкой (2) системы с помощью прокалиброванного сварного соединительного элемента (9) с заданным фиксированным усилием хрупкого разрыва; на фиг.3 - фрагмент (узел Б) и поперечное сечение преднапряженного арматурного стержня (10) с указанием расстановки тензорезисторов (11); на фиг.4 - эпюры изгибающих моментов от заданной проектной статической (М^c) и запроектной динамической нагрузки (М^д), вызванной внезапным хрупким разрушением одного из соединительных элементов (9); на фиг.5 - схема статических усилий в предварительно напряженном железобетонном элементе от действия проектной статической нагрузки; на фиг.6, 7 - схема динамических усилий в предварительно напряженном железобетонном элементе в момент хрупкого разрушения соединительного элемента и мгновенного образования трещин в железобетоне.

Способ осуществляют следующим образом. Закрепляют опорные стойки (2) с помощью опорной балки (1), стоек с подкосами (7) и винтовых упоров (4). Соединяют ригели (3) и стойки (2) в узлах рамно-стержневой системы с использованием соединительных элементов, привариваемых к закладным деталям. Узел над промежуточной опорой (узел А) выполняют с помощью прокалиброванного сварного соединительного элемента (9) с заранее фиксированным усилием хрупкого разрыва по сварному шву от приложенной заданной проектной статической нагрузки. Выбор одного из узлов соединения ригелей и стоек, выполненного с помощью сварного прокалиброванного соединительного элемента, зависит от расчетной схемы рамно-стержневой системы и цели исследования элементов конструкций. Сварной прокалиброванный соединительный элемент представляет собой планку из 2-х частей, соединенных сварным швом. Сварной шов выполняется так, что при внутренних усилиях в узле системы, возникающих от приложенной заданной статической нагрузки, происходит его внезапное хрупкое разрушение, вызывающее динамическое догружение в предварительно напряженных элементах конструктивной системы, в результате которого растягивающее усилие в этих элементах приводит к образованию «фиксированной» трещины. Внутри полого арматурного стержня (10) ригеля (3) устанавливают тензорезисторы (11) в виде непрерывной цепочки и осуществляют предварительное напряжение этого стержня (10) механическим способом с помощью устроенной по его концам резьбы, специальных упорных шайб и гаек или одним из любых других известных способов.

Фиксирование трещины осуществляется путем уменьшения сечения железобетонного элемента, выполненного с помощью выреза (12) в бетоне при изготовлении элементов конструктивной системы.

Далее загружают железобетонную рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,95 от нагрузки трещинообразования предварительно напряженного железобетонного элемента, через рычажную систему (5, 6) и грузовую платформу (8). При загружении заданной конструктивной системы статической нагрузкой величины, не превышающей заданную проектную нагрузку, усилие N^c, возникающее в сечении железобетонного элемента, не превышает значения усилия N_crc, воспринимаемого этим сечением при образовании трещин, и, соответственно, М^c<М_сrс (фиг.5). Достижение статической нагрузкой величины, равной 0,95 от нагрузки трещинообразования, приводит к внезапному хрупкому разрушению прокалиброванного сварного элемента (9), в результате чего момент М^д возникающий при этом, превышает значение момента трещинообразования M_crc. В момент перед образованием трещин полное усилие в сечении железобетонного элемента N воспринимается бетоном N_b и арматурой N_s (фиг.6). При достижении усилия N^д, большего, чем N_crc, вследствие внезапного хрупкого разрыва соединительного элемента происходит мгновенное разрушение растянутого бетона двухкомпонентного элемента, и воспринимаемое ранее бетоном усилие N_b мгновенно передается на преднапряженную арматуру, вызывая тем самым в ней динамическое усилие N_s ^д, складывающееся из усилия предварительного напряжения рабочей арматуры N_sp, усилия растяжения N_s(P) от внешней нагрузки Р, усилия N_s ^э, вызванного хрупким разрывом прокалиброванного соединительного элемента, и усилия N_s(b)=2N_b, возникающего в результате мгновенного образования трещин в железобетоне (фиг.7).

Замеряя параметры деформаций в преднапряженном арматурном стержне ригеля рамно-стержневой системы, определяют приращение динамического усилия в рабочей арматуре ригеля, вызванное перераспределением усилий, воспринимаемых сечением предварительно напряженного железобетонного элемента конструктивной системы в результате мгновенного образования трещин в железобетоне.

Данный способ позволяет повысить конструктивную безопасность и живучесть конструкций путем более строгого учета динамических догружений и, соответственно, определить динамическое догружение в преднапряженной арматуре железобетонных элементов рамно-стержневых конструктивных систем в запредельных состояниях.

Источник информации

1. Комар А.Г. Испытания сборных железобетонных конструкций: учеб. пособие для студентов ВУЗов. / А.Г. Комар, Е.Н. Дубровии, Б.С.Кержнеренко, B.C. Заленский. - М.: Высш. Школа, 1980. - 269 с.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем. Способ заключается в закреплении опорных стоек и их жестком соединении с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов, создании предварительного напряжения в рабочей арматуре ригеля, загружении рамно-стержневой системы заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,95 от нагрузки трещинообразования. От приложения указанной нагрузки создают хрупкое разрушение сварного соединительного элемента, калиброванного под заранее фиксированное усилие хрупкого разрыва по сварному шву, вызывающее динамическое догружение в предварительно напряженных элементах конструктивной системы. В результате растягивающее усилие в этих элементах приводит к образованию «фиксированной» трещины в зоне выреза, уменьшающем сечение бетона элемента. После этого измеряют параметры созданного динамического догружения в преднапряженных арматурных стержнях. Технический результат заключается в повышении точности определения догружений при проведении испытаний. 7 ил.

Способ экспериментального определения динамического догружения в преднапряженной арматуре железобетонных элементов рамно-стержневых конструктивных систем, характеризующийся тем, что закрепляют опорные стойки и соединяют их жестко с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов, создают предварительное напряжение в рабочей арматуре ригеля, осуществляют загружение рамно-стержневой системы заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,95 от нагрузки трещинообразования, и от приложения указанной нагрузки создают хрупкое разрушение сварного соединительного элемента, калиброванного под заранее фиксированное усилие хрупкого разрыва по сварному шву, вызывающее динамическое догружение в предварительно напряженных элементах конструктивной системы, в результате которого растягивающее усилие в этих элементах приводит к образованию «фиксированной» трещины в зоне выреза, уменьшающем сечение бетона элемента, после чего измеряют параметры созданного динамического догружения в преднапряженных арматурных стержнях.