Устройство для контроля прочности железобетонных конструкций

Авторы патента:

G01N3/20 - путем приложения постоянных изгибающих моментов (G01N 3/26,G01N 3/28 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2527263:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)

Изобретение относится к области испытаний строительных материалов и конструкций, а именно к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Устройство для контроля прочности железобетонных конструкций включает силовую раму из штанг и закрепленных на ней с помощью гаек ригелей, траверсу с центрирующими опорами, гидравлический домкрат. Устройство также содержит дополнительный ригель, дополнительную траверсу, грузовую консоль с уровнем и страховочные рейки, прикрепленные к неподвижным ригелям. При этом дополнительный ригель расположен между неподвижными верхним и нижним ригелями с возможностью перемещения при малых усилиях посредством гаек и упорных подшипников, расположенных между верхней гайкой и ригелем, а при больших - с помощью установленного на нем домкрата, причем один конец грузовой консоли расположен между траверсами, а второй - оснащен грузовой платформой. Причем для испытания балок на поперечный изгиб один образец укладывается на нижний ригель, а второй - на верхнюю траверсу с опорой на дополнительный ригель через центрирующие опоры, расположенные с расчетным эксцентриситетом. Техническим результатом является получение достоверных результатов при проведении испытаний образцов на поперечный изгиб или продольное сжатие при различных схемах нагружения как при длительных, так и кратковременных, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний строительных материалов и конструкций, а именно к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств.

Известна экспериментальная установка для испытания балочных конструкций, содержащая временный сборно-разборный стенд, нагружающее устройство, в виде стандартного пресса, силоизмерительное устройство и опорные конструкции / Патент РФ 2351910 Экспериментальная установка для испытания балочных конструкций. / ОрелГТУ; Колчунов В.И., Скобелева Е.А. - заявка №2007142054, - заявл. 13.11.2007, опубл. 10.04.2008/.

Недостатком данного устройства является то, что при длительном режиме испытаний, когда проявляются неупругие свойства железобетона (деформирование без изменения нагрузки - ползучесть), применение гидравлического стандартного пресса требует специального программного обеспечения для поддержания постоянного усилия. Регулирование усилия вручную не позволяет получить достоверные результаты при длительных испытаниях. Недостатком устройства является также невозможность ее размещения в климатической камере для испытаний с постоянным температурно-влажностным режимом, который необходим при проведении испытаний образцов. Кроме того, предлагаемое устройство рассчитано на испытание только одного образца.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению является экспериментальная установка, состоящая из силовой рамы, гидравлического домкрата для создания усилия, тяжей и ригеля. Такая установка компактна, позволяет наблюдать за развитием прогибов и трещин в образце при кратковременных испытаниях и может быть размещена в небольшой климатической камере /Установка для испытания балок на изгиб. В кн. Г.В. Мурашкина, А.И. Снегиревой - Лабораторный практикум по железобетонным и каменным конструкциям: учебное пособие для Вузов. -М.: Изд-во АСВ, 2006. - С.9. рис.2.1. и 2.2/. Принят за прототип.

Недостатком этой экспериментальной установки является возможность проводить испытания только одного образца, с созданием усилия гидравлическим домкратом, которое удерживать постоянным без сложного автоматизированного контроля в течение длительных испытаний не представляется возможным.

Сущность изобретения - упрощение испытательного процесса, снижение погрешностей при проведении испытаний образцов, упрощение конструкции установки для испытаний, расширение ее эксплуатационных возможностей и упрощение ее обслуживания.

Технический результат изобретения - получение достоверных результатов при проведении испытаний образцов на поперечный изгиб или продольное сжатие при различных схемах нагружения как при длительных, так и кратковременных, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть.

Технический результат достигается тем, что известное устройство для контроля прочности железобетонных конструкций, включающее силовую раму из штанг и закрепленных на ней с помощью гаек ригелей, траверсу с центрирующими опорами, гидравлический домкрат, содержит дополнительный ригель, дополнительную траверсу, грузовую консоль с уровнем и страховочные рейки, прикрепленные к неподвижным ригелям, при этом дополнительный ригель, расположен между неподвижными верхним и нижним ригелями с возможностью перемещения при малых усилиях посредством гаек и упорных подшипников, расположенных между верхней гайкой и ригелем, а при больших - с помощью установленного на нем домкрата, причем один конец грузовой консоли расположен между траверсами, а второй - оснащен грузовой платформой; при этом для испытания балок на поперечный изгиб один образец укладывается на нижний ригель, а второй - на верхнюю траверсу с опорой на дополнительный ригель через центрирующие опоры, расположенные с расчетным эксцентриситетом.

Для испытания на продольное сжатие образцы устанавливаются вертикально один над другим с опорой через центрирующие опоры с расчетным эксцентриситетом на один конец грузовой консоли, свободный от грузовой платформы, между нижним и дополнительным ригелями.

Изобретение поясняется фиг.1 и фиг.2.

На Фиг.1 изображена установка для контроля прочности при проведении испытаний на поперечный изгиб железобетонных балок при кратковременных и длительных нагрузках, где приняты следующие обозначения: штанга - 1, гайка - 2, верхний ригель - 3, средний ригель - 4, нижний ригель - 5, упорные подшипники - 6, образец - железобетонная балка - 7, груз - 8, грузовая консоль - 9, верхняя траверса - 10, нижняя траверса - 11, центрирующая опора - 12, гидравлический домкрат - 13, страховочная рейка - 14, грузовая платформа - 15, уровень - 16.

На Фиг.2 изображена установка контроля прочности при проведении испытаний на продольное сжатие бетонных призм, где отмечены: гидравлический домкрат - 13, уровень - 16, образец - бетонная призма - 17.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Испытание образцов на поперечный изгиб при кратковременных и длительных нагрузках (Фиг.1).

На четырех штангах 1 с помощью гаек 2 закреплены верхний ригель 3, средний ригель 4 и нижний ригель 5. Между верхними гайками 2 и средним ригелем 4 установлены упорные подшипники 6, обеспечивающие регулировку положения среднего ригеля 4 при малом усилии на испытываемые изгибаемые образцы - железобетонные балки 7.

Перед испытанием сначала устанавливается образец - железобетонная балка 7 с центрирующими опорами 12 на нижний ригель 5, на нее устанавливают нижнюю траверсу 11 с центрирующими опорами 12. Далее на нижнюю траверсу 11 устанавливается грузовая консоль 9 с центрирующими опорами 12, которая поддерживается при монтаже в горизонтальном положении. Затем на грузовую консоль 9 устанавливается с центрирующими опорами 12 верхняя траверса 10, а на нее устанавливается еще один образец - железобетонная балка 7, которая прижимается через центрирующие опоры средним ригелем 4. Центрирующие опоры расположены с расчетным эксцентриситетом. Для исключения потери устойчивости из плоскости при установке образцов - железобетонных балок 7 или при их разрушении в процессе испытания, к верхнему ригелю - 3 и нижнему ригелю - 5 крепятся с двух сторон страховочные рейки 14 с зазором по отношению к испытываемым образцам.

После установки испытываемых образцов - железобетонных балок 7, на грузовую платформу 15 устанавливается расчетная масса груза 8. По мере загружения образцы - железобетонные балки 7 прогибаются и грузовая консоль 9 отклоняется от горизонтального положения. Для поддержания грузовой консоли 9 в горизонтальном положении при малых усилиях гайками 2 перемещают средний ригель 4, добиваясь горизонтального положения грузовой консоли 9, используя уровень 16. Фиксация положения среднего ригеля 4 и грузовой консоли 9 при малых нагрузках осуществляется посредством простого завинчивания гаек 2, что облегчается упорными подшипниками 6. При произведении значительных нагрузок положение среднего ригеля регулируется с помощью гидравлического домкрата 13. Поддержание грузовой консоли 9 в горизонтальном положении необходимо для передач на образцы только вертикального усилия.

Нагружение образцов - железобетонных балок 7 осуществляется посредством статического усилия от груза 8, передаваемого посредством грузовой консоли 9 на верхнюю траверсу 10 и нижнюю траверсу 11 через центрирующие опоры 12.

Испытание образцов на продольное сжатие при кратковременных и длительных нагрузках (Фиг.2).

Для проведения испытаний образцов на продольное сжатие образцы устанавливаются вертикально один над другим между нижним и дополнительным ригелями. Каждый образец одним концом упирается через центрирующую опору с расчетным эксцентриситетом на свободный от грузовой платформы конец грузовой консоли. Загружение образцов и поддерживание грузовой консоли в горизонтальном положении производится также как и при проведении испытаний образцов на поперечный изгиб.

Преимущества предлагаемого изобретения:

- Предлагаемое устройство для испытаний компактно и позволяет анализировать состояние двух железобетонных образцов, находящихся в одинаковых климатических и временных условиях в течение длительного периода, загруженных постоянной статической нагрузкой, с регулировкой положения грузовой консоли и ригелей.

- Использование статического груза обеспечивает получение точных экспериментальных данных испытаний образцов при различных схемах загружения, в том числе и при длительных испытаниях на ползучесть.

- Применение упорных подшипников позволяет улучшить условия центровки образцов, выбрать холостой ход и осуществить выравнивание положения грузовой консоли при малых загружениях.

- Использование гидравлического домкрата позволяет осуществить выравнивание положения грузовой консоли при значительных загружениях.

1. Устройство для контроля прочности железобетонных конструкций, включающее силовую раму из штанг и закрепленных на ней с помощью гаек ригелей, траверсу с центрирующими опорами, гидравлический домкрат, отличающееся тем, что содержит дополнительный ригель, дополнительную траверсу, грузовую консоль с уровнем и страховочные рейки, прикрепленные к неподвижным ригелям, при этом дополнительный ригель расположен между неподвижными верхним и нижним ригелями с возможностью перемещения при малых усилиях посредством гаек и упорных подшипников, расположенных между верхней гайкой и ригелем, а при больших - с помощью установленного на нем домкрата, причем один конец грузовой консоли расположен между траверсами, а второй - оснащен грузовой платформой; при этом для испытания балок на поперечный изгиб один образец укладывается на нижний ригель, а второй - на верхнюю траверсу с опорой на дополнительный ригель через центрирующие опоры, расположенные с расчетным эксцентриситетом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для испытания на продольное сжатие образцы устанавливаются вертикально один над другим с опорой через центрирующие опоры с расчетным эксцентриситетом на один конец грузовой консоли, свободный от грузовой платформы, между нижним и дополнительным ригелями.

Группа изобретений относится к области метрологии, а именно к средствам получения чистого изгиба эталонной балки для испытаний тензодатчиков. Устройство содержит станину, установленную в ней эталонную балку с системой измерения деформаций, систему нагружения балки с контактными роликами и движителем.

Стенд для испытания длинномерных образцов при многоточечном изгибе // 2511712

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, опорный элемент в виде трубы, нагружатели, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы нагружателей на трубе и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Стенд для испытания образцов материалов при многоточечном изгибе // 2510006

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для испытания образцов материалов при многоточечном изгибе содержит раму, опорный элемент в виде трубы, направляющие, установленные на внутренней поверхности трубы, разъемные фиксаторы направляющих на трубе, нагружатели в виде гидроцилиндра с плунжером, установленные на каждой направляющей, и захваты, размещенные по длине образца и связанные с соответствующими нагружателями.

Способ измерения жесткости оптического кабеля при низких температурах // 2506559

Изобретение относится к технике измерений параметров кабелей и может быть использовано для измерения жесткости оптических кабелей с высокой прочностью на разрыв при низких температурах.

Способ определения остаточных напряжений и энергетических характеристик газотермических покрытий // 2499244

Изобретение относится к механическим испытаниям газотермических покрытий, а более точно касается определения остаточных напряжений в покрытии и энергии, необходимой для их высвобождения.

Устройство для испытания на устойчивость // 2492445

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в стандартных испытательных машинах для испытания металлических образцов на сжатие без потери устойчивости.

Устройство для испытания плоских облученных образцов на релаксацию напряжения при изгибе // 2489700

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на релаксацию напряжения облученных металлических образцов при четырехточечном изгибе.

Установка для испытания образцов на усталость при сложном напряженном состоянии // 2486490

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Способ испытаний на релаксацию напряжения при изгибе // 2485475

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на релаксацию напряжения металлических образцов при изгибе. .

Способ измерения упругих констант материалов // 2465551

Изобретение относится к области определения механических свойств материалов путем приложения заданных нагрузок. .

Установка для испытания образцов материалов на изгиб // 2528120

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на изгиб. Установка содержит основание, установленную на нем поворотную платформу, захват образца, закрепленный на платформе, два центробежных груза, предназначенные для закрепления на концах образца, привод вращения платформы, включающий вал с приводом вращения, пару катков, установленных с эксцентриситетом по разные стороны от оси вращения платформы и предназначенных для фрикционного взаимодействия с ней, один из которых установлен на валу. Установка дополнительно снабжена вторым валом, установленных соосно первому валу, и приводом вращения второго вала, при этом второй каток установлен на втором валу. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний как при знакопеременном изгибе в двух плоскостях, так и при знакопеременном изгибе в одной плоскости и знакопостоянном изгибе во второй плоскости, а также при круговом изгибе и круговом изгибе с растяжением. 1 ил.

Способ испытания конструкций и установка для его осуществления // 2530470

Изобретение относится к области строительства, а именно к механическим испытаниям материалов, в частности к способам испытания строительных конструкций, и может быть использовано для испытания балочных конструкций на изгиб. Сущность: на образец прикладывают регулируемую циклическую нагрузку и по скорости нагружения или скорости разгружения, и по ее величине, выбранные параметры нагрузки выдерживают на заданном промежутке времени. Диапазон и место приложения нагрузок регулируют устройством нагружения и силовым устройством, а прочностные и деформационные параметры испытываемой конструкции измеряют в заданном интервале времени. Установка содержит закрепленные в силовом полу опоры для размещения испытываемого образца, устройство нагружения с силовым устройством. Устройство нагружения выполняют в виде, по меньшей мере, одного рычага, а силовое устройство выполняют в виде грузовой емкости, которую размещают на каждом рычаге устройства нагружения и выполняют с возможностью заполнения ее жидкостью. Технический результат: возможность оценить прочностные и эксплуатационные параметры изгибаемых строительных конструкций в реальных режимах изменения нагрузок при эксплуатации после полной и частичной разгрузки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Установка для испытания образцов материалов на усталость при изгибе // 2533998

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосно торцевые и центральный захваты с общей осью вращения и отверстиями для образца, привод вращения торцевых захватов, толкатель, одним концом связанный с центральным захватом, и нагружатель, соединенный с другим концом толкателя. Отверстия в захватах имеют некруглое сечение и выполнены в соответствии с сечением образца. Технический результат: увеличение объема информации путем проведение испытаний при одноцикловом и двухцикловом нагружении изгибом с постоянным соотношением усилий в продольных сечениях образца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ испытания плоских образцов на изгиб // 2533999

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам испытаний плоских образцов на изгиб. Сущность: концы образцов закрепляют на опоре, выполненной в виде замкнутой рамы с двумя подвижными распорками. Изгибают образцы и определяют величину прогиба в условиях сложного изгиба. При этом коэффициент распора в процессе нагружения является переменным. Технический результат: возможность проводить испытания в условиях сложного изгиба с переменным в процессе погружения коэффициентом распора, что дает возможность выполнять экспериментальные исследования накопления остаточных прогибов в пластинах обшивки корпусов судов в процессе эксплуатации. 3 ил.

Способ определения характеристик изгибной жесткости протяженных объектов с помощью кривизномера // 2535645

Изобретение относится к технике испытаний протяженных объектов с переменной по длине жесткостью. Сущность: объект консольно закрепляют на силовой колонне и с помощью механического кривизномера измеряют кривизну отдельных его участков, средние сечения которых располагаются в заданных расчетных сечениях, при изгибе объекта под действием заданной нагрузки, приложенной к свободному его концу. Кривизну отдельных участков, расположенных в различных сечениях по длине объекта, измеряют путем последовательной перестановки кривизномера от сечения к сечению по реперным шайбам, сначала в исходном деформированном состоянии при изгибе под действием некоторой начальной нагрузки, а затем при изгибе после приложения заданной дополнительной нагрузки. Вычисляют кривизну каждого участка, соответствующую изгибающему моменту от заданной нагрузки, как разность значений кривизны, измеренной кривизномером в двух указанных деформированных состояниях объекта, и определяют изгибную жесткость в расчетном сечении как частное от деления изгибающего момента в среднем сечении участка на измеренную кривизну, умноженное на поправочный коэффициент, который предварительно находят расчетным способом по известным функциям распределения номинальных изгибных жесткостей объекта и изгибающих моментов, задаваемых при испытании, как отношение номинального значения средней кривизны участка к номинальному значению кривизны в среднем его сечении. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ контроля жесткости однопролетных балок из физически нелинейного материала // 2538361

Изобретение относится к области строительства и предназначено для контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами (в частности, железобетонных балок), и нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Согласно заявленному способу изготавливают для определенного типа балок из физически нелинейного материала эталонную конструкцию с соблюдением всех технологических требований по качеству. Определяют в указанной конструкции основную или первую резонансную частоту колебаний ω0. Нагружают конструкцию ступенчато возрастающей равномерно распределенной нагрузкой, измеряют максимальный прогиб w0 на каждом этапе нагружения и по результатам испытаний эталонной балки строят аппроксимирующую функцию По этой зависимости при контроле жесткости серийно выпускаемых балок определенного типа определяют значение параметра К, соответствующего заданной контрольной нагрузке q0. Технический результат − расширение технологических возможностей неразрушающего способа контроля жесткости балок, изготовленных из материала, обладающего физически нелинейными свойствами. 1 табл., 3 ил.

Устройство для определения модуля упругости конструкционных материалов // 2538414

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для определения упругих характеристик материалов при изгибе, и может быть использовано для определения зависимости модуля упругости конструкционных материалов как от температуры, так и от величины изгибающих напряжений. Устройство содержит помещенный в муфельную печь, оснащенную системой регулирования температуры, опорный столик с призматическими опорами, нагружающий механизм. Нагружающий механизм со стороны приложения нагрузки содержит набор калиброванных разновесов, а со стороны опорного столика нагрузочную скобу, снабженную опорными призматическими выступами, непосредственно контактирующими с испытуемым образцом. Технический результат: повышение точности измерений модуля упругости, расширение функциональных возможностей устройства и снижение трудоемкости процесса испытаний. 2 ил.

Способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения // 2541371

Изобретение относится к области машиностроения и авиационно-космической отрасли промышленности и может быть использовано при проведении наземных испытаний оболочек типа тел вращения. Заявленный способ испытания на прочность оболочки типа тела вращения включает нагружение установленной на платформе оболочки поперечной силой. Нагружение оболочки поперечной силой осуществляют посредством вращения платформы вокруг неподвижной оси параллельной оси симметрии оболочки с установленными на ее внешней поверхности инерционными элементами, при этом масса инерционного элемента выбирается из условия: Δ m i = M i ω 2 ⋅ R ⋅ h i − m i , где Δmi - масса i-го инерционного элемента; Mi - расчетное значение изгибающего момента в i-ой части оболочки; mi - масса i-ой части оболочки, на которой расположен i-ый инерционный элемент; ω - угловая скорость вращения оболочки; R - расстояние от оси симметрии оболочки до неподвижной оси вращения платформы; hi - расстояние от i-ой части оболочки до плоскости вращения платформы. Технический результат − повышение точности воспроизведения изгибающего момента по высоте оболочки, когда расчетное распределение имеет нелинейный характер. 2 ил.

Устройство для испытания образцов материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба // 2548391

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной. Устройство содержит соосные захваты для крепления образца, дугообразные рычаги, соединенные с захватами, и платформы, опирающиеся на стенки захватов. Дугообразные рычаги, выполненные в виде коромысел с отверстиями, с помощью болтов соединены с захватами образца и с платформами, опирающимися на стенки захватов. Центры отверстий дугообразного рычага, соединенного с верхним захватом лежат на одной окружности с центрами отверстий рычага, соединенного с нижним захватом. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем нагружения образца не только до разрушения его усилием растяжения, среза или изгиба, но и до разрушения его совместным действием усилий растяжения, среза и изгиба при фиксированном соотношении между величиной усилия при растяжении, величиной усилия при срезе и величиной изгибающего момента. 7 ил.

Зажимное устройство для крепления образца при испытаниях плоских образцов на усталость при изгибе // 2559622

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, используемой при испытаниях на усталость. Зажимное устройство содержит стягиваемые с помощью винтов опорные детали, между которыми размещен испытуемый образец и переходные детали, расположенные по обе стороны концевой части испытуемого образца и имеющие участок, выступающий за зону их контакта с опорными деталями в сторону рабочей части образца. Переходные детали выполнены в виде набора гибких плоских пластин, имеющих жесткость на изгиб, меньшую жесткости на изгиб испытуемого образца, длина выступающих участков пластин, непосредственно контактирующих с испытуемым образцом, превышает пять его толщин, а каждая из других не контактирующих с испытуемых образцом пластин имеет длину, меньшую длины предыдущей соседней пластины, либо выступающий участок переходных деталей имеет профиль с переменной плавно меняющейся кривизной, при этом значение радиуса кривизны профилированной поверхности деталей в зоне границы контакта с образцом больше радиуса кривизны рабочей части образца при его изгибе и по направлению удаления от зоны контакта с образцом меняется до значения, которое меньше вышеуказанного радиуса испытуемого образца, твердость поверхности переходных деталей в зоне плавного изменения кривизны этой поверхности ниже твердости поверхности испытуемого образца, а длина выступающих участков переходных деталей превышает три толщины образца. Технический результат - обеспечение защиты образца от излома. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.