Способ испытания рамно-стержневых конструктивных систем Российский патент 2024 года по МПК G01M99/00 

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и предназначено для испытаний рамно-стержневых конструктивных систем на живучесть, в частности для определения динамических догружений в сложнонапряженных стойках конструктивной системы при потере их устойчивости.

Известны способы испытания рамно-стержневых систем, заключающиеся в определении предельных деформаций сжатого и растянутого бетона; приращений прогибов ригелей в пролетах рамы [Комар А.Г. Испытания сборных железобетонных конструкций: учеб. Пособие для студентов ВУЗов / А.Г. Комар, Е.Н. Дубровин, 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 статическом нагружении до момента разрушения конструкции [Комар А.Г. Испытания сборных железобетонных конструкций: учеб. Пособие для студентов ВУЗов / А.Г. Комар, Е.Н. Дубровин, Б.С. Кержнеренко, B.C. Заленский. - М.: Высш. Школа, 1980. - 269 с., стр. 207-229].

Наиболее близким к заявляемому является способ испытания рамно-стержневых систем [Патент RU 2 420 722 С1 «Способ определения динамического догружения в элементах рамно-стержневых систем при потере устойчивости», 30.11.2009.], который заключается в определении динамического догружения, возникающего в железобетонных элементах рамно-стержневых конструктивных системах при внезапной потере устойчивости одного из этих элементов. Способ предусматривает закрепление опорных стоек и соединение их с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов. Изготавливают крайнюю стойку с отношением ее длины к высоте сечения 10/h>10, с целью создания разрушения системы, вызванного потерей устойчивости, осуществляют раскрепление крайней стойки. Затем загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,9 от критической. При ее приложении происходит хрупкое разрушение бетонной шпонки в узле соединения раскрепляющих элементов с крайней стойкой, калиброванной под заранее фиксированное усилие, вызывающее динамическое догружение, что приводит к потере устойчивости стойки. После чего измеряют параметры созданного динамического догружения в элементах рамно-стержневой системы.

Недостаток этого способа заключается в том, что невозможно оценить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых систем, испытывающих сложное напряженное состояние -изгиб с кручением при внезапном структурном изменении в рамной системе, например, изменении граничных условий испытуемого элемента, когда невозможно определить параметры динамического догружения при потере устойчивости сложнонапряженных элементов, вызванных структурными изменениями в рамно-стержневой системе.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в создании экспериментального способа испытаний рамно-стержневых конструктивных систем путем формирования в них сложно напряженного состояния - изгиба с кручением с последующим разрушением конструкции. Результаты подобного эксперимента могут использоваться в различных целях, в том числе для определения возникающих динамических догружений, предельных деформаций и предельных нагрузок, приводящих к потере устойчивости в рамно-стержневых конструктивных системах со сложно напряженными стойками.

Это достигается тем, что для определения динамического догружения правую стойку опытного образца железобетонной рамы устанавливают на подвижный цилиндрический шарнир, который может перемещаться по криволинейной направляющей с помощью двух полиспаст, подсоединенных к верхней и нижней части правой стойки, а левую стойку опытного образца железобетонной рамы в середине ее высоты соединяют с правой стойкой с помощью раскосных элементов и двух фасонок, соединенных между собой бетонной шпонкой, прокалиброванной под заданное напряженное состояние и изгибаемой при перемещении правой стойки опытного образца. Сверху стоек размещается ригель, который жестко соединяется со стойками опытного образца железобетонной рамы с помощью соединительных элементов. Далее опытный образец железобетонной рамы загружают через ригель заданной вертикальной статической нагрузкой до значения равного 0,8 от нагрузки потери устойчивости левой стойки при ее кручении с изгибом. После чего перемещением правой стойки железобетонной рамы с помощью полиспаст по криволинейной направляющей создается усилие, передаваемое через ригель на левую стойку, сжатую вертикальной статической нагрузкой, и вызывающее в ней сложно напряженное состояние - изгиб с кручением, с последующим разрушением прокалиброванной бетонной шпонки, мгновенным выключением связи и увеличением свободной длины левой стойки, что вызывает динамическое догружение и потерю устойчивости левой стойки. Затем измеряются предельные деформации и предельные нагрузки, приводящие к потере устойчивости сложнонапряженного элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены общий вид опытного образца железобетонной рамы, на которую приложена статическая нагрузка Р с жестким и подвижным опорными устройствами; на фиг. 2 и фиг. 3 - вид А-А и вид Б-Б рамы в испытательном стенде; фиг. 4 - схема плана рамы в испытательном стенде; на фиг. 5 - схема установки шпонки в узле крепления раскосов к стойке рамы.

На данных фигурах показаны:

1 - левая стойка;

2 - правая стойка;

3 - ригель;

4, 5 - фасонки;

6 - раскосые элементы;

7 - полиспаст;

8 - криволинейная направляющая;

9 - подвижный цилиндричекий шарнир;

10 - прокалиброванная бетонная шпонка

Способ осуществляют следующим образом.

Правую стойку (2) железобетонной рамы устанавливают на подвижный цилиндрический шарнир (9), который может перемещаться по криволинейной направляющей (8).

Левую стойку (1) в середине ее высоты соединяют с правой стойкой (2) с помощью раскосных элементов (6) и фасонок (4) и (5), соединенных между собой бетонной шпонкой (10), изгибаемой при перемещении правой стойки (2). Бетонная шпонка выполняется таким способом, что при заданных изгибном и крутящем усилиях происходит ее внезапное хрупкое разрушение, которое вызывает динамическое догружение в стойке, в результате чего свободная длина в стойке увеличивается и происходит потеря устойчивости. Ригель (3) и стойки (1,2) соединяются между собой с помощью соединительных элементов, привариваемых к закладным деталям.

Далее загружают опытный образец железобетонной рамы заданной вертикальной статической нагрузкой приложенной к левой стойке с эксцентриситетом, до значения равного 0,8 от нагрузки потери устойчивости левой стойки при ее кручении с изгибом. Затем перемещением правой стойки рамы (2) с помощью полиспаст (7) по направляющей (8) создается усилие, передаваемое через ригель(3) на левую сжатую вертикальной статической нагрузкой и вызывающее в ней изгиб с кручением. В результате, при достижении статической нагрузки величины, равной 0,8 от нагрузки потери устойчивости левой стойки при кручении с изгибом, происходит хрупкое разрушение бетонной шпонки (10) связь мгновенно выключается и в два раза увеличивается свободная длина левой стойки (1).

В следствии внезапного изменения свободной длины стойки рамы испытывающей изгиб с кручением изменится предельная критическая сила вызывающая потерю ее устойчивости и нагруженная описанным способом левая стойка опытного образца рамы теряет устойчивость.

Использование результатов данного эксперимента и оценка параметров вызывающих разрушение факторов дает возможность определить различные прочностные параметры испытываемой конструкции, в том числе оценить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых систем, испытывающих сложнонапряженное состояние при внезапном структурном изменении в рамной системе. Это открывает новые возможности повышения механической безопасности и живучести рамно-стержневых конструктивных систем.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для испытаний рамно-стержневых конструктивных систем на живучесть, в частности для экспериментального определения параметров динамических догружений в сложнонапряженных стойках рамно-стержневой конструктивной системы здания при потере колоннами устойчивости. Способ предусматривает опирание правой стойки железобетонной рамы на подвижный цилиндрический шарнир, который может перемещаться по криволинейной направляющей. Левую стойку раскрепляют в середине ее высоты с помощью раскосных элементов, соединенных между собой через фасонки прокалиброванной бетонной цилиндрической шпонкой, закрепленной в жестко соединенных с фасонками втулках. Опытный образец железобетонной рамы загружается заданной вертикальной статической нагрузкой, равной 0,8 от критической нагрузки. Затем при перемещении правой стойки по криволинейной направляющей с помощью полиспаст и повороте этой стойки происходит хрупкое разрушение прокалиброванной под заданное изгибное и крутящее усилие бетонной шпонки и соответственно мгновенное изменение свободной длины левой стойки, вызывающее динамическое догружение и потерю устойчивости левой стойки. После этого измеряются предельные деформации и предельные нагрузки, приводящие к потере устойчивости. Технический результат заключается в повышении точности определения догружений при проведении испытаний. 5 ил.

Способ испытания рамно-стержневых конструктивных систем, включающий установку опорных стоек опытного образца железобетонной рамы, установление между ними связей, последующее догружение конструкции и измерение параметров, отличающийся тем, что

правую стойку опытного образца железобетонной рамы устанавливают на подвижный цилиндрический шарнир, который может перемещаться по криволинейной направляющей с помощью двух полипласт, подсоединенных к верхней и нижней частям правой стойки;

левую стойку опытного образца железобетонной рамы в середине ее высоты соединяют с правой стойкой с помощью раскосных элементов и двух фасонок, соединенных между собой бетонной шпонкой, прокалиброванной под заданное напряженное состояние и изгибаемой при перемещении правой стойки опытного образца,

сверху стоек размещается ригель, который жестко соединяется со стойками опытного образца железобетонной рамы с помощью соединительных элементов,

далее опытный образец железобетонной рамы загружают через ригель заданной вертикальной статической нагрузкой до значения, равного 0,8 от нагрузки потери устойчивости левой стойки при ее кручении с изгибом,

затем перемещением правой стойки железобетонной рамы с помощью полиспаст по криволинейной направляющей создается усилие, передаваемое через ригель на левую стойку, сжатую вертикальной статической нагрузкой, и вызывающее в ней сложнонапряженное состояние - изгиб с кручением, с последующим разрушением прокалиброванной бетонной шпонки, мгновенным выключением связи и увеличением свободной длины левой стойки, что вызывает динамическое догружение и потерю устойчивости левой стойки,

после чего измеряются предельные деформации и предельные нагрузки, приводящие к потере устойчивости сложнонапряженного элемента.