СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДОГРУЖЕНИЙ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАМНО-СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМАХ ОТ ВНЕЗАПНОГО ВЫКЛЮЧЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК G01M99/00 

Изобретение относится к области строительства, в частности к испытаниям пространственных и плоских 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 (см. 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., стр.171-191); значении нагрузок и опорных моментов, характера трещинообразования и ширины раскрытия трещин при пошаговом статическим нагружении до момента разрушения конструкции (см. 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., стр.207-229).

Недостатки известных способов заключаются в том, что невозможно определить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых систем в запредельных состояниях, вызванных внезапным выключением линейной связи.

Наиболее близким решением к заявленному изобретению является пат. №2437074, МПК G01M 99/00, включающий способ определения динамических догружений, в частности приращений перемещений, в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи.

Недостаток (см. патент РФ №2437074, МПК G01M 99/00 опубл. в 2011 г.) приведенного способа заключается в том, что предлагаемый способ не позволяет строго определять все динамические параметры в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи и, в частности, параметры, имеющие инерционную составляющую (приращение перемещений и углы поворота).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в более точном определении линейных и угловых перемещений элементов железобетонных рамно-стержневых систем от внезапного выключения линейной связи.

Это достигается тем, что на испытательном стенде собирают конструктивную систему в виде плоской или пространственной рамно-стержневой системы, закрепляют опорные стойки, соединяют или монолитно бетонируют ригели и стойки, при этом одну из стоек изготавливают телескопической путем соединения двух металлических труб с помощью бетонной шпонки с заранее рассчитанным усилием на срез, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, создавая тем самым внезапное хрупкое разрушение бетонной шпонки и телескопической стойки - линейной связи. С помощью системы, состоящей из источника света, зеркал-отражателей, установленных на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экрана-приемника с измерительной шкалой, определяют разность отсчетов по отраженному от зеркала лучу до и после приложения динамического воздействия, вызванного внезапным выключением линейной связи.

Технический результат заключается в исключении ошибок, возникающих от инерционной составляющей перемещений, и, соответственно, более строгом определении приращения перемещений в железобетонных рамно-стержневых системах, при возникновении динамического догружения от внезапного выключения линейной связи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен общий вид схемы испытания пространственной рамно-стержневой системы с жесткими узлами соединения ригелей и стоек при проектном нагружении; на Фиг.2 - вид схемы испытания пространственной железобетонной рамно-стержневой системы при запроектном воздействии, которое моделируется выключением из работы системы центральной стойки, состоящей из двух металлических труб 3 (на Фиг.1) и 4 (на Фиг.1, 2), соединенных при помощи бетонной шпонки 5 (на Фиг.1) с заранее прокалиброванным усилием на срез. Испытательная система для измерения приращения перемещений включает также источник света 10 (на Фиг.1, 2), зеркала-отражатели 8 (на Фиг.1, 2), установленные на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экран-приемник с измерительной шкалой 11 (на Фиг.1, 2). Нагружение системы осуществляется при помощи домкрата, рычажной системы или любого другого подходящего нагружающего устройства.

Способ осуществляют следующим образом. Закрепляют опорные стойкив 1 (на Фиг.1, 2) с помощью опорной балки или силового пола 14 (на Фиг.1, 2). Соединяют или монолитно бетонируют ригели 2 (на Фиг.1, 2) и стойки 1 (на Фиг.1, 2). Одну из стоек - центральную выполняют в виде телескопической конструкции из двух металлических труб 3 (на Фиг.1), и 4 (на Фиг.1, 2), соединенных бетонной шпонкой 5 (на Фиг.1) с заранее рассчитанным усилием среза от приложения заданной проектной статической нагрузки. Загружают железобетонную рамно-стержневую систему и соответственно ее стойки заданной проектной статической нагрузкой при помощи домкрата 6 (на Фиг.1, 2) рычажной системы или любого другого подходящего нагружающего устройства через распределительную траверсу 7 (на Фиг.1, 2).

В результате внезапного хрупкого разрушения прокалиброванной под заданную нагрузку бетонной шпонки 5 (на Фиг.1, 2) телескопической стойки, состоящей из двух металлических труб 3 (на Фиг.1) и 4 (на Фиг.1, 2), и, как следствие, выключения линейной связи и последовавших при этом внезапных структурных изменений в пространственной рамно-стержневой системе, возникает динамическое догружение в ригелях и стойках, при этом часть элементов конструктивной системы может разрушиться.

В процессе внезапного возникновения динамического догружения в оставшихся неразрушенными от указанных воздействий стойках и ригелях на первой (максимальной) полуволне колебаний определяют с помощью зеркал-отражателей динамические параметры - приращения перемещений элементов системы.

Зеркала-отражатели 8 (на Фиг.1, 2) жестко крепятся на боковую поверхность конструктивных элементов рамы в тех сечениях, где необходимо произвести измерения приращения перемещений, таким образом, чтобы его плоскость была перпендикулярна оси конструктивного элемента рамы, т.е. лежала в плоскости поперечного сечения элемента. В плоскости, параллельной плоскости зеркала 9 (на Фиг.1, 2), устанавливается источник луча света 10 (на Фиг.1, 2) и экран-приемник со шкалой измерения 11 (на Фиг.1, 2), располагая их в данной плоскости строго друг над другом по линии 12 (на Фиг.1, 2). Луч света 13 (на Фиг.1, 2) от источника направляется на зеркало, отражается и попадает на шкалу измерения, фиксируется делениями этой шкалы. При деформировании конструкции ригеля рамы жестко закрепленное на его боковой поверхности зеркало будет перемещаться в пространстве, повторяя перемещения сечения элемента, как следствие, будет изменяться и направление отраженного луча света, что будет фиксироваться на шкале измерений, и, тем самым, определяется приращение перемещений сечений при динамических догружениях элементов конструктивной системы.

Данный способ позволяет с большей точностью измерять приращения перемещений элементов конструкции при проведении экспериментальных исследований деформирования железобетонных рамно-стержневых систем в запредельных состояниях от структурных изменений, вызванных внезапным выключением линейной связи, исключая при этом ошибки, возникающие от инерционной составляющей перемещений, получаемые при измерении перемещений механическими приборами. Это позволит повысить точность измерений приращения перемещений в элементах конструктивной системы при рассматриваемых воздействиях и, тем самым, более точно оценивать живучесть конструкций в запредельных состояниях.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям плоских и пространственных железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем. Способ реализуется следующим образом. На испытательном стенде собирают конструктивную схему в виде рамно-стрежневой системы, закрепляют опорные стойки с силовым полом, при этом одну из стоек изготавливают телескопической из двух металлических труб, соединенных бетонной шпонкой с заранее прокалиброванным усилием среза. Затем устанавливают источник светового луча вместе с экраном-приемником в одной плоскости и систему зеркал на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения приращения перемещений. Далее производят загружение рамно-стержневой системы заданной проектной статической нагрузкой через нагрузочные устройства, создавая тем самым внезапное хрупкое разрушение бетонной шпонки телескопической стойки и, как следствие, выключение линейной связи. Затем по отсчетам отраженного на экране со шкалой луча производят измерения приращения перемещений от динамического догружения системы в неразрушенных после запроектного воздействия элементах. Технический результат заключается в повышении точности определения приращения перемещений в запредельных состояниях, вызванных внезапным запроектным воздействием. 2 ил.

Способ экспериментального определения динамических догружений в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи характеризуется тем, что на испытательном стенде собирают конструктивную систему в виде плоской или пространственной рамно-стержневой системы закрепляют опорные стойки, соединяют или монолитно бетонируют ригели и стойки, при этом одну из стоек изготавливают телескопической путем соединения двух металлических труб с помощью бетонной шпонки с заранее рассчитанным усилием на срез, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, создавая тем самым внезапное хрупкое разрушение бетонной шпонки и телескопической стойки - линейной связи, при этом с помощью системы, состоящей из источника света, зеркал-отражателей, установленных на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экрана-приемника с измерительной шкалой определяют разность отсчетов по отраженному от зеркала лучу до и после приложения динамического воздействия, вызванного внезапным выключением линейной связи.