Устройство для испытания образца из бетона

 

сОюэ сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ раст ж расп(эе чая г е нооб)э достйж

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 843146/28 (22) 7.06.90 (46) 5.02.93,Бюл ЛФ 6 (71) сесоюзный научно-исследовательский инст тут гидротехники им.Б,Е.Веденеева (72) .В.Караваев. П,И,Васильев и А,Д.Ртищев (56) крамбаев Б.Г., Лещинский Н,Ю. Испытание прочности бетона, M. Госстройиздат, 1964, с.176, ермит Р, Проблемы технологии бетона, : Госстройиэдат, 1959, с,292, Ахалкаци П,LU., Мириманов Г,H., Приспосрбление для определения предельных удлинений бетона при осевом растяжении цилИндрических образцов. Бетон и железобетон, hk 2, 1969, с.16-21, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРА3 А ИЗ БЕТОНА (57) эобретение относится к испытаниям обра цов из бетона на прочность. Целью изобретения является повышение точности испытаний. Устройство содержит две пары траверс 6, шарнирно опертых на плиты 3, и четыре стержня 7, скрепленные с траверсами 6 с помощью сферических шайб 9 и гаек

10 п эи установленном образце 1, В централь ой части стержней 7 расположены динам метрические элементы 8. При енин образца 1 усилие равномерно деляется между стержнями, исклюрекосы. Стержни препятствуют лавиазному разрушению образца после ения в его сечении значения напря. Ж„, 1795341 А1 жения, равного временному сопротивлению, 1 зл. ф-лы, 3 ил, 1795341

Изобретение относится к области экспериментальных исследований по определению механических характеристик бетона.

Важнейшими механическими характеристиками бетона являются его прочность и предельная растя>кимость (деформация, соответствующая нагрузке разрушения) при осевом растяжении. Обычно указанные характеристики бетона определяются путем испытайия цилиндрических или призматических образцов, оснащенных приборами для измерения деформаций, путем приложения к их концам с помощью различного рода захватов растягивающей нагрузки.

Нагрузка прикладывается ступенями, составляющими 1(10-1/20 от разрушающей. На каждой ступени нагружения снимаются отсчеты по приборам. Последний отсчет удается снять при нагрузке, соответствующей 0,90-0,95 от разрушающей. По полученным в эксперименте данным строится индикаторная диаграмма о —, а . Предельная растяжимость бетона определяется в этом случае путем экстраполяция диаграммы о -.e.

Указанный способ определения предельной растяжимости бетона. может привести к значительным погрешностям, так как при нагрузках, близких к разрушающей, вследствие микротрещинообразования интенсивность прироста, деформаций растяжения значительно выше, чем на начальной стадии нагру>кения.

Известно устройство для испытания образцов на осевое растяжении, при использовании которого может быть построена полная индикаторная диаграмма сг — я . Это устройство включает в себя отрезок металлической трубы, снабженный у концов наружной и внутренней резьбой; два захвата, навинчиваемых на концы трубы и снабженных приспособлениями для приложения растягивающей нагрузки; и вкладыш из легкодеформируемого материала, например из пористой резины, прилегающей к внутренней поверхности трубы на свободном от резьбы участке, Бетонный образец отливается непосредственно в трубе. Благодаря . резьбе на внутренней поверхности трубы концы образца прочно соединяются с последней, При прило>кении нагрузки к захватам одновременно растягиваются как стальная труба, так и расположенный внутри ее бетонный образец. Деформации во время эксперимента измеряются приборами, установленными на трубе, Система "труба — образец" может воспринимать нагрузку после полного выхода из работы бетонного образца, что позволяет построить полную индикаторную диаграмму cr — E, состоящую. из восходящей ветви, участка псевдопластичности и ниспадающей ветви, и более точно определить величины напряжений и деформаций, соответствующие максимальной нагрузке, воспринимаемой бетонным образцом.

Недостатком указанного устройства является то, что вследствие усадки бетона в

"0 образце, концы которого прочно соединены с трубой, еще до прило>кения внешней нагрузки возникают деформации растяжения, что- может существенно уменьшить прочность и предельную растяжимость бетона. . Известно также устройство для испытания образцов на осевое растяжение, принимаемое в качестве прототипа, состоящее из двух крестовин или плит, имеющих по 4 отверстия со сферическими гнездами, распо20 ложенных на одинаковом расстоянии от оси образца, 4-х стальных. стержней с резьбой на концах, 8 сферических шайб и 8 гаек.

Крестовины (плиты) крепятся к захватам образца, Через отверстия в крестовинах пропускаются стержни, на концах кОторых одеваются сферические шайбы и навинчиваются гайки

Для краткости устройство, состоящее из плит (крестовин), стержней, сферических

Э0 шайб и гаек, будем называть кондуктором.

Приложенная к системе "образец+ кондуктор" растягивающая нагрузка N распределяется между элементами системы прямо пропорционально их жесткостям. С целью 5 определения усилий, воспринимаемых образцом Na и кондуктором М<, с помощью приборов, установленных на образце и стержнях кондуктора, производится измерение деформаций удлинения бетонного

40 образца — е, и стержней кондуктора — я .

Это позволяет при определенных условиях построить полную диаграмму a — е растяжения бетона.

К числу основных условий, при которых

45 в эксперименте может быть получена полная диаграмма о - 8 растяжения бетона, относится условие большей жесткости кондуктора. Выполнение этого условия приводит к необходимости иметь в качестве ос50 ноаных элементов кондуктора стальные стержни большого диаметра (Рк-„0,1Р>). В этом случае дополнительные деформации стержней кондуктора, возникающие вследствие развития пластических деформаций в

55 бетоне образца, невелик и не приводит к разрушению образца.

Другим условием является осевое нагру>кение бетонного образца, что возможно

1795341 лишь в случае равенства усилий в стержнях кондуктора во все время эксперимента, Одним из недостатков рассматриваемой конструкции кондуктора является больШая трудоемкость проведения эксперимента, обусловленная необходимостью выравнивания усилий в стержнях кондуктора на начальной стадии эксперимента, путем поочередного подтягивания гаек при одновременном контроле усилий в стержнях с помощью установленных на них измерительных приборов. Однако даже осуществление этой трудоемкости и длительной операции не предотвращает неравномерности распределения усилий в стержнях кондуктора на последующих этапах нагружения системы "образец+ кондуктор", приводящей к снижению точности

Эксперимента.

Другим недостатком этой конструкции устройства для испытания образцов является необходимость использования высокочувствительных датчиков для измерения деформаций стержней кондуктора, При дииметре стержней кондуктора, соответствун щем требуемому соотношению жесткости образца и кондуктора, относительные деформации металла стержней сравнительно невелики и их измерение обычной аппарат рой (например, с точностью до 1, 10

oh H,åä.) приведет к недостаточной точности эксперимента, Целью изобретения является повышение точности определения усилия, воспринимаемого бетонным образцом при применении обычной измерительной аппаратуры, снижение трудоемкости испытаний образцов.

Цель достигается тем, что устройство для испытания образцов, включающее две параллельно расположенные плиты с двумя парами центрально симметрично сквозных отверстий в каждой, снабженные захватами для закрепления образца между ними, стержни с резьбой на концах, снабженные в средней части измерительными приборами и сферические шайбы и гайки для крепления стержней, снабжено размещенными с внешней стороны плитдвумя парами параллельно расположенных траверс с двумя сквозными отверстиями в каждой траверсе и четырьмя шарнирными опорами, каждая из которых размещена между соответствующими траверсой и плитой посредине, между отверстиями в траверсе, а концы стержней закреплены к концам траверс посредством указанных сферических шайб и гаФк. Такое соединение стержней и траверс образует статически определимую систему, в которой автоматически обеспечивается равенство усилия в стержнях во все время эксперимента.

Хам известно устройство для испытания образцов, в котором стержни соедине5 ны траверсами, которые шарнирно связанны с другой траверсой, ось которой перпендикулярна осям первых двух траверс (см."Заводская лаборатория", N 6, 1962, с.738). Это устройство решает задачу: обес10 печить равномерное распределение внешнего усилия на 4 точки, Эта задача решается путем превращения системы из 4 стержней в статически определимую, В этой системе в любой момент времени усилие в каждом

15 из стержней составляет 1/4 от величины приложенного внешнего усилия.

С целью повышения точности измерения деформации стержней кондуктора при применении -обычной измерительной аппа20 ратуры центральная по длине часть стержней выполнена с утонением, например, путем выточки, плавно сопряженной со смежными частями стержня. Длина участка с выточкой должна не менее чем в 3 раза

25 превосходить базу размещенного на нем измерительного прибора.

Наличие выточек на стержнях кондуктора незначительно снижает их жесткость, следовательно мало влияет на условия де30 формирования бетона. Однако вследствие уменьшенной, например, в 4-5 раз площади поперечного сечения стержней на участках измерения деформаций точность определения усилия, воспринимаемого кондуктором, 35 а, следовательно и образцом, повышается в несколько раз по сравнению с применением в кондукторе стержней постоянного диаметра. Такое конструктивное выполнение стержней кондуктора нам неизвестно.

40 На фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 — разрез на фиг.1; на фиг.З вЂ” узел! крепления стержня к траверсе.

К торцам бетонного образца 1 с помощью анкеров 2 крепятся плиты 3, снаб45 женные захватом 4 для приложения к системе "образец+ кондуктор" растягивающего усилия и двумя парами центрально симметричных сквозных отверстий в каждой. Ха плиты 3 посредством шарнирной

50 опоры.5 опираются траверсы 6, снабженные отверстиями со сферическими гнездами, расположенными на одинаковом расстоянии от шарнирной опоры 5, причем расстояние между отверстиями траверс 6 равно

55 расстоянию между отверстиями плит 3. Через отверстия в плитах и траверсах пропускаются стержни 7, снабженные на концах резьбой имеющие в средней части утонение (выточку), оснащенную приборами 8 для измерения.деформаций. Стержни 7 с по1795341 мощью сферических шайб 9 и гаек 10 крепятся к траверсам 6. Оси траверс, опирающихся на пластину, параллельны друг другу, причем оси верхних траверс перпендикулярны осям нижних траверс.

Устройство работает следующим образом.

Приложенная к системе "образец+ кондуктор" растягивающая нагрузка с помощью плит 3 передается одновременно как на бетонный образец 1, так и на стержни

7, причем к стержням 7 нагрузка от плит 3 передается посредством шарнирных опор 5 и траверс 6. Благодаря принятой системе расположения траверс 6 и соединения их со стержнями 7 автоматически соблюдается равенство усилий в стержнях и осевое приложение нагрузки к бетонному образцу во все время эксперимента, что повышает точность исследований и сокращает их трудоемкость, продолжительность и стоимость.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания образца из бетона, содержащее две параллельные плиты с двумя парами центрально симметричных сквозных отверстий в каждой, захваты для закрепления образца между плитами, размещенные в отверстиях плит стержни с резьбой на концах, сферические шайбы и гайки для закрепления стержней и размещенные на стержнях в центральной их части датчикиусилия,отл ича ющееся тем, что; с целью повышения точности испытания за счет снижения неравномерности распределения усилий в стержнях, устройство

Благодаря наличию на стержнях кондуктора утонения (выточки) удается существенно увеличит точность определения усилия, воспринимаемого кондуктором, э, 5 следовательно, и бетонным образцом.

Перед проведением исследований с бетонными образцами стержни кондуктора тарируются на прессе. По результатам

10 тарировки устанавливается зависимость

Nk=f(Q. При испытании бетонного образца с применением кондуктора на каждой ступени нагружения одновременно измеряются деформации как бетона образца, так и

15 материала стержня. Это позволяет опреде- лить на всех этапах нагружения системы

"образец+ кондуктор" долю усилия, воспринимаемого бетонных образом (No-N-йк) и построить полную диаграмму о — e бетона

20 при растяжении. снабжено размещенными с внешней стороны плит двумя парами параллельных траверс с двумя сквозными отверстиями в каждой траверсе и четырьмя шарнирными опорами, каждая из которых размещена между соответствующими траверсой и пли- той посредине между отверстиями в траверсе, а каждое отверстие траверсы охватывает соответствующую резьбовую часть соответствующего стержня.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что центральная часть стержней выполнена с утонением.

1795341

Составитель А.Караваев

Техред М.Моргентал Корректор C,Ê)cêo

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 425 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5