Стенд для испытания плит железобетонного ребристого перекрытия при ударных нагрузках Российский патент 2024 года по МПК G01M7/08 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания железобетонных плит ребристого монолитного перекрытия при ударных нагрузках.

Экспериментальные испытания бетонных и железобетонных элементов на различные виды динамических нагрузок необходимы для определения свойств изготавливаемых, эксплуатируемых или перспективных строительных конструкций, проверки их расчетных характеристик и качества.

Из уровня техники известен стенд для испытания бетонных и железобетонных элементов на продольное центральное и внецентренное кратковременное динамическое сжатие (патент № 2315969, опубл. 27.01.2008), включающий в себя установленные на опорном основании вертикальные направляющие, на которых с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения закреплена траверса с грузом, и узел крепления нижнего конца испытываемого образца. На верхний конец испытываемого образца надет оголовок, на котором установлен силоизмеритель. По обе стороны от испытываемого образца установлены две полые цилиндрические насадки, каждая из которых неподвижно соединена с соответствующей ее стороне вертикальной направляющей. В полости каждой из насадок по всей длине до упора с возможностью кручения в двух взаимно противоположных направлениях размещен шток. Свободные концы штоков неподвижно соединены с оголовком. Нижний конец испытываемого образца снабжен дополнительной опорой, посредством которой он неподвижно закреплен на опорном основании стенда, а опорное основание установлено на силовом полу. Кроме этого, стенд снабжен пластиной для распределения напряжений на силовой пол, которая установлена под дополнительной опорой, а дополнительная опора защемлена на опорном основании посредством крепежных уголков. Конструкция верхнего и нижнего узлов крепления испытываемого образца позволяет предотвратить горизонтальное смещение концов образца, но не препятствует их угловому перемещению относительно соответствующих им узлов.

Недостатком стенда является то, что он не позволяет выполнить испытания железобетонных плит монолитного ребристого перекрытия при ударных нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является стенд для испытания железобетонных элементов на продавливание при кратковременной динамической нагрузке (патент № 2726031, опубл. 08.07.2020), содержащий силовой пол, на котором жестко закреплено опорное основание через ручьи силового пола, вертикальные направляющие, закрепленные на опорном основании, имеющие ограничители падения груза, состоящие из муфт (хомутов), закрепленных болтами к вертикальным направляющим через резиновые прокладки. Груз, закрепленный на вертикальных направляющих, имеет возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения, и при помощи которого создается кратковременная динамическая нагрузка на экспериментальный образец, сверху на который установлен силоизмеритель с насадкой-демпфером. Путем изменения веса груза меняет величина нагрузки. Экспериментальный образец состоит из плитной и колонной частей, при этом оголовок колонной части имеет цилиндрические пазы для установки стержня ограничителя перемещений. Для реализации возможности ограничения перемещений на вертикальных направляющих копровой установки на определенном уровне установлена стяжная металлическая рама, представляющая собой два металлических уголка с ребрами жесткости, стянутая при помощи тяжей и гаек через резиновые прокладки на вертикальных направляющих. Сверху по центру стяжной металлической рамы приварено два уголка с овальными прорезями, в которые для реализации возможности ограничения перемещения вставляется стержень ограничитель перемещений. Силоизмеритель установлен в нижний оголовок, в котором снизу имеется цилиндрический паз для установки на стержень ограничитель перемещений. Сверху на силоизмеритель одевается верхний оголовок, на который с помощью кольцевого паза установлена насадка-демпфер. Насадка-демпфер при помощи страховочных канатов закреплена к стяжной металлической раме, во избегание падения в процессе испытания. Экспериментальный образец плитной частью опирается на специальный опорный элемент, представляющий собой сборно-разборную металлическую раму. Опорный элемент выполнен с возможностью измерения опорных реакций. Для закрепления к силовому полу и обеспечения отсутствия смещений опорного элемента при динамических испытаниях предусмотрены крепления талрепами и тяжами с гайками через ручьи силового пола. В качестве измерительных датчиков могут использоваться тензометрические датчики. Измерительные датчики соединены кабелями с измерительной системой.

Однако на данном стенде нет возможности произвести испытания железобетонных плит монолитного ребристого перекрытия на ударную нагрузку так как нет возможности обеспечить защемление экспериментального образца по контуру, а также нет возможности исследовать влияние формы ударника на деформирование и разрушение образца.

Новый технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в создании нового технического решения, позволяющего проводить испытания плит монолитного железобетонного ребристого перекрытия на действие ударной нагрузки с возможностью исследования влияния формы ударника на процесс деформирования и разрушения.

Технический результат достигается следующим образом.

Стенд для испытания плит железобетонного ребристого перекрытия при ударных нагрузках содержит силовой пол, на котором жестко закреплено опорное основание через ручьи силового пола, вертикальные направляющие, закрепленные на опорном основании, имеющие ограничители падения груза. Ограничители падения груза, имеющие возможность движения по направляющим для демпфирования удара, состоят из хомутов, обжатых с помощью болтов вокруг вертикальных направляющих, через резиновые прокладки. На вертикальных направляющих закреплен груз, с возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения, для создания ударной нагрузки на экспериментальный образец. Для обеспечения отсутствия смещения при ударных испытаниях экспериментальный образец жесткого закрепляется в опорный элемент. Опорный элемент имеет прямоугольную форму и состоит из верхней и нижней частей, представляющих собой жесткие сборно-разборные рамы, из металлических швеллеров. Сборно-разборные рамы опорного элемента стянуты между собой, без возможности свободного смещения, стяжными шпильками с гайками. На вертикальных сторонах верхней части сборно-разборной рамы опорного элемента имеются прорези для падения груза. Горизонтальные стороны нижней части сборно-разборной рамы опорного элемента удлинены и жесткого крепятся к силовому полу через ручьи при помощи тяжей гаек и шайб для обеспечения отсутствия смещений при ударных испытаниях. Для локализации действующей силы на экспериментальный образец груз дополнительно снабжен съемным ударником с заранее выбранной формой, а между грузом и ударником при помощи шпилек с гайками и шайбами закреплен силоизмеритель для измерения ударной нагрузки.

Стенд для испытания плит железобетонного ребристого перекрытия при ударных нагрузках (Фиг. 1) содержит силовой пол 1, на котором жестко закреплено опорное основание 3 через ручьи 4 силового пола 1, вертикальные направляющие 2, закрепленные на опорном основании 3, имеющие ограничители падения 16 груза. Ограничители падения 16 состоят из муфт (хомутов), закреплены болтами к вертикальным направляющим 2 через резиновые прокладки. Для демпфирования удара ограничители падения 16 имеют возможность движения по направляющим. На вертикальных направляющих 2 закреплен груз 12 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, при помощи которого создается ударная нагрузка на экспериментальный образец 5. Для обеспечения отсутствия смещения при ударных испытаниях экспериментальный образец 5 жесткого закрепляется в опорный элемент. Опорный элемент имеет прямоугольную форму и состоит из нижней и верхней частей 6,9, представляющих собой жесткие сборно-разборные рамы, из металлических швеллеров. Нижняя и верхняя части 6,9 опорного элемента стянуты между собой, без возможности свободного смещения, стяжными шпильками с гайками 11. На вертикальных сторонах верхней части 9 опорного элемента имеются прорези 10 для падения груза 12 . Горизонтальные стороны нижней части 6 опорного элемента удлинены и жесткого крепятся к силовому полу 1 через ручьи 4 при помощи тяжей 7 и гаек с шайбами 8 для обеспечения отсутствия смещений при ударных испытаниях. Для локализации действующей силы на экспериментальный образец 5 груз 12 дополнительно снабжен съемным ударником 13 с заранее выбранной формой, а между грузом и ударником при помощи шпилек с гайками и шайбами закреплен силоизмеритель 14, для измерения действующей в процессе эксперимента ударной нагрузки. Для сбора и регистрации данных о процессе деформирования экспериментального образца 5 при испытаниях используется стандартный комплекс датчиков и измерительная система.

Осуществление изобретения

Перед испытанием ограничители падения 16 груза выставляют на необходимую отметку по высоте, для ограничения перемещения груза 12 при испытании. Экспериментальный образец 5 устанавливают на нижнюю часть 6 опорного элемента, затем сверху устанавливается верхняя часть 9 опорного элемента, далее нижняя и верхняя части 6,9 опорного элемента стягиваются стяжными шпильками с гайками 11 и защемляют экспериментальный образец 5 по контуру. Груз 12 поднимается на необходимую высоту. После подключения всех датчиков к измерительной системе происходит испытание путем сбрасывания на экспериментальный образец 5 груза 12 с заданной высоты по вертикальным направляющим 2, при этом удар по экспериментальному образцу 5 осуществляется ударником 13. Форму ударника 13 выбирают исходя из целей эксперимента и формируют приблизительно форму тела, падающего на перекрытие в реальных условиях. К тому же изменяя форму ударника 13 можно провести анализ изменения напряженно деформированного состояния элемента при различных формах ударяющего тела и найти оптимальные параметры экспериментального образца 5. Результат воздействия нагрузки на экспериментальный образец 5 регистрируется силоизмерителем 14 и измерительными датчиками и передается по кабелям в измерительную систему.

Стенд для испытания плит железобетонного ребристого перекрытия при ударных нагрузках можно многократно использовать при испытании железобетонных элементов при действии ударных нагрузок. Рабочий диапазон скоростей падения груза на заявляемом стенде составляет 1…5 м/с. Масса падающего груза может варьироваться от 50 до 700 кг. Высота падения груза может составлять от 0,2 до 2,0 м.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет проводить испытания плит монолитного железобетонного ребристого перекрытия на действие ударной нагрузки с возможностью исследования влияния формы ударника на процесс деформирования и разрушения.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания железобетонных плит ребристого монолитного перекрытия при ударных нагрузках. Устройство содержит силовой пол, на котором жестко закреплено опорное основание и вертикальные направляющие, имеющие ограничители падения груза. Ограничители падения закреплены к вертикальным направляющим при помощи болтов. Для демпфирования удара ограничители падения имеют возможность движения по направляющим. На вертикальных направляющих закреплен груз с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, при помощи которого создается ударная нагрузка на экспериментальный образец. Для обеспечения отсутствия смещения при ударных испытаниях экспериментальный образец жестко закрепляется в опорный элемент, имеющий прямоугольную форму и состоящий из нижней и верхней частей, представляющих собой жесткие сборно-разборные рамы из металлических швеллеров. Нижняя и верхняя части опорного элемента стянуты между собой без возможности свободного смещения стяжными шпильками с гайками. На вертикальных сторонах верхней части опорного элемента имеются прорези для падения груза. Для обеспечения отсутствия смещений при ударных испытаниях горизонтальные стороны нижней части опорного элемента удлинены и жестко крепятся к силовому полу. Для локализации действующей силы на экспериментальный образец груз дополнительно снабжен съемным ударником, а между грузом и ударником закреплен силоизмеритель, для измерения действующей в процессе эксперимента ударной нагрузки. Для сбора и регистрации данных о процессе деформирования экспериментального образца при испытаниях используется стандартный комплекс датчиков и измерительная система. Технический результат заключается в проведении испытаний плит монолитного железобетонного ребристого перекрытия на действие ударной нагрузки с возможностью исследования влияния формы ударника на процесс деформирования и разрушения. 2 ил.

Стенд для испытания плит железобетонного ребристого перекрытия при ударных нагрузках, содержащий силовой пол, на котором жестко закреплено опорное основание через ручьи силового пола; вертикальные направляющие, закрепленные на опорном основании, имеющие ограничители падения груза, состоящие из хомутов, обжатых с помощью болтов вокруг вертикальных направляющих, с возможностью движения по направляющим для демпфирования удара, через резиновые прокладки; груз, закрепленный на вертикальных направляющих, с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, для создания ударной нагрузки на экспериментальный образец, силоизмеритель и опорный элемент, отличающийся тем, что для обеспечения жесткого закрепления экспериментального образца опорный элемент, имеющий прямоугольную форму, состоит из верхней и нижней частей, представляющих собой жесткие сборно-разборные рамы, из металлических швеллеров, стянутых между собой без возможности свободного смещения стяжными шпильками с гайками; на вертикальных сторонах верхней части опорного элемента имеются прорези для падения груза; а горизонтальные стороны нижней части опорного элемента удлинены и жестко крепятся к силовому полу через ручьи при помощи тяжей гаек и шайб для обеспечения отсутствия смещений при ударных испытаниях; для локализации действующей силы на экспериментальный образец груз дополнительно снабжен съемным ударником с заранее выбранной формой, а между грузом и ударником при помощи шпилек с гайками и шайбами закреплен силоизмеритель, осуществляющий измерения действующей в процессе эксперимента ударной нагрузки.