Способ определения динамического догружения в элементах рамно-стержневых систем при потере устойчивости

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к испытаниям железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем. Способ предусматривает закрепление опорных стоек и жесткое соединение их с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов. Изготавливают крайнюю стойку с отношением ее длины к высоте сечения l₀/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. Технический результат заключается в возможности повышения конструктивной безопасности и живучести конструкций. 4 ил.

 

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]; значении 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 элементах таких систем вследствие внезапного изменения расчетной длины одного из элементов и вызванной этим изменением его потери устойчивости.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении конструктивной безопасности и живучести конструкций путем создания способа учета динамических догружений и, соответственно, в определении динамического догружения, возникающего в железобетонных элементах рамно-стержневых конструктивных систем при внезапной потере устойчивости одного из этих элементов.

Это достигается тем, что в способе определения динамического догружения в элементах рамно-стержневых систем, предусматривающем закрепление опорных стоек и жесткое соединнение их с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов, в отличие от прототипа осуществляют изготовление крайней стойки с отношением ее длины к высоте сечения l₀/h>10, с целью создания разрушения системы, вызванного потерей устойчивости, раскрепляют крайнюю стойку, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,9 от критической, при ее приложении создают хрупкое разрушение бетонной шпонки в узле соединения раскрепляющих элементов с крайней стойкой, калиброванной под заранее фиксированное усилие, вызывающее динамическое догружение, после чего измеряют его параметры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображены общий вид и схема испытания двухпролетной железобетонной рамно-стержневой системы с приложенной статической нагрузкой Р через рычажную систему; на фиг.2 - вид 1-1 схемы испытания двухпролетной железобетонной рамно-стержневой системы и узел (узел А) соединения крайней левой стойки (1) с раскрепляющими элементами (9) с помощью закладной детали (11) и фасонок (10, 14), соединенных между собой бетонной шпонкой (13) с заданным фиксированным усилием среза; на фиг.3 - расчетные схемы исходной системы (а) и системы с выключенной связью (б) и основная система (в); на фиг.4 - схема потери устойчивости системы с раскрепленной крайней стойкой (а), при постепенном (б) и внезапном (в) выключении связи в системе.

Способ осуществляют следующим образом. Закрепляют опорные стойки (2) с помощью опорной балки (12), стоек с подкосами (7) и винтовых упоров (4). Соединяют ригели (3) и стойки (1, 2) в узлах рамно-стержневой системы с использованием соединительных элементов, привариваемых к закладным деталям. Раскрепляют крайнюю левую стойку раскосными элементами (9). Узел соединения раскрепляющих элементов со стойкой (узел А) выполняют с помощью соединительного элемента, представленного фасонками (10, 14), соединенными с закладной деталью (11) сварным швом, а между собой бетонной шпонкой (13) с заранее фиксированным усилием хрупкого разрушения от приложенной заданной проектной статической нагрузки. Бетонная шпонка выполняется так, что при внутренних усилиях в узле системы, возникающих от приложенной заданной статической нагрузки, происходит его внезапное хрупкое разрушение, вызывающее динамическое догружение в стойке, в результате которого происходит внезапное увеличение расчетной длины элемента, что приводит к потере его устойчивости.

Далее через рычажную систему (5, 6) и грузовую платформу (8) загружают железобетонную рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,9 от нагрузки, при которой в крайней левой стойке, раскрепленной элементами (9), создается усилие, вызывающее потерю устойчивости этой стойки. При загружении заданной конструктивной системы статической нагрузкой величины, не превышающей критическую силу, усилие Р, возникающее в стойке, не превышает значения усилия Р_кр, воспринимаемого этой стойкой. Достижение статической нагрузкой величины, равной 0,9 от нагрузки, при которой в стойке, раскрепленной элементами (9), создается усилие, вызывающее потерю устойчивости, приводит к внезапному хрупкому разрушению прокалиброванной бетонной шпонки в узле А, в результате чего внезапное увеличение расчетной длины элемента приводит к потере его устойчивости.

При постепенном переходе от первого варианта конструктивной системы ко второму критическая сила для системы в результате изменения свободной длины крайней левой стойки изменилась бы с Р_кр до 0,6 Р_кр. В связи с внезапным (импульсным) изменением свободной длины изменяются критические параметры системы и, соответственно, критическая сила. Поскольку изменение этих параметров может быть определено, используя энергетические соотношения, то приращение критической силы на первой полуволне динамического задания системы в момент внезапного изменения свободной длины определяется из соотношения:

;

Замеряя параметры потери устойчивости для систем с нераскрепленной и раскрепленной стойками, определяют динамическое приращение, вызванное внезапным изменением расчетной длины в результате мгновенного выключения соединительной связи.

Данный способ позволяет повысить конструктивную безопасность и живучесть конструкций путем создания способа учета динамических догружений и, соответственно, определить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых конструктивных систем при внезапной потере устойчивости одного из этих элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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.

Способ определения динамического догружения в элементах рамно-стержневых систем, характеризующийся тем, что закрепляют опорные стойки и жестко соединяют их с ригелями в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов, отличающийся тем, что изготавливают крайнюю стойку с отношением ее длины к высоте сечения l₀/h>10 с целью создания разрушения системы, вызванного потерей устойчивости, осуществляют раскрепление крайней стойки, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, равной 0,9 от критической, при этом происходит хрупкое разрушение бетонной шпонки в узле соединения раскрепляющих элементов с крайней стойкой, калиброванной под заранее фиксированное усилие, вызывающее динамическое догружение, после чего измеряют его параметры.