Стенд для моделирования горизонтальных деформаций грунтовых оснований

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.06.80 (2t) 2942852/29-33 (51) M. КЛ. с присоединением заявки М,—

E 02 D 1/00

G 01 Ь 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300682. Бюллетень ) (о 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (S3) УДК 624. 131. .24(088.8) (72) Авторы изобретения

- .3;,,ф,1 д

". 1у rq . .ит;цц Ц

)(йЩ У 4

Н.М.Макар и A.Ñ.Ãîðáàíoí (71)заявители (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИИ

Изобретение относится к строительству и предназначено для изучения влияния деформаций основания иэ под,рабатываемых грунтов на фундаменты зданий и сооружений.

Известен стенд для изучения совместной работы оснований и фундамен= тов, включающий лоток с моделью оснований, модель фундамента и измерительные приспособления (1).

Недостатком известного стенда яв.=. ляется невозможность имитации длительности воздействия сдвижения грунта подрабатываемого основания на конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд для моделирования горизонтальных деформаций грунтовых оснований, включающий основание, поток с двумя отсеками и приспособление для создания нагрузок (2).

Недостаток этого стенда заключается в том, что имитация деформаций основания осуществляется горизонтальйыми винтами путем перемещения отсеков вместе с грунтом и находящихся в них моделей кострукций. При помощи известных устройств невозможно осуществлять сохранение неизменными заданных нагрузок для измерения де- . формаций ползучести грунта и конструкций, протекающих во времени, и тем самым исследовать влияние длительности процесса сдвижения основания на величину и характер протекания напряженно-деформированного состояния.

Цель изобретения — расширение диапазона с учетом длитегьности воздействия основания с конструкцией.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для моделирования горизонтальных деформаций грунтовых оснований,. включающем основание, лоток с двумя отсеками и приспособление для создания нагрузок, последнее выполнено из двух раздельных рычажных систем, одна из которых состоит из закрепленных в .основании анкерных стоек, соединенных в верхних торцах ригелем, на котором с возможностью перемещения закреплены рычаги с грузом, другая — из вертикальной П-образной подвижной рамы с шарнирно соединенными наклонными распорами и соединенных с подвижной рамой двух горизонтальных рамных рычагов с грузом, а каждый отсек лотка выполнен неподвижным с внутренними боковыми панелями из наборных

939641 плит„ свободно перемещающихся по направляющим в горизонтальной плоскости под воздействием наклонных распорок, шарнирно соединенных с наборными плитами.

На Фиг.1 изображен предлагаемый 5 стенд, вид сверху; на Фиг.2 — то же, продольный разрез.; на фиг.3 — то же, поперечный разрез по лотку; на

Фиг.4 — то же, поперечный разрез по ,жесткой упорной раме; на Фиг.5 — p деталь крепления динамометра сжатия со стержнями распорки; на Фиг.6 разрез А-А на фиг.5.

Стенд выполнен в виде двух неподвижных отсеков 1 с испытуемым rpyHтом 2, внизу закрепленных к основанию (анкерной плите) 3, а вверху с наружных боковых сторон жестко соединенных между собой плитами — связя.ми 4. Торцовые внутренние панели отсеков 1 изготовлены иэ наборных плит

5, установленных на направляющие 6, которые приварены к внутренним боковым противоположным панелям 7 отсеков 1 лотка в нескольких уровнях по 25 высоте.

Между отсеками вмонтировано вдавливающее устройство, состоящее иэ стоек 8, балок 9, вертикальных ребер 10 жесткости и составных наклонных распорок 11, изготовленных из стержней 12 и 13, одни концы которых соединяются по центру втулкой

14, а другие концы шарнирно крепятся к ребрам 10 жесткости вдавливающего устройства и к каждой наборной плите 5 по углам в четырех точках. Во втулке 14 предусмотрены прямоугольные отверстия 15, предназначенные для установки динамометров 16 сжатия, и окна 17 для снятия пока- 40 аний по индикаторам 18. В свою очередь стержень 12 соединен с втулкой 14 реэьбовым соединением, а стержень 13 пропущен в отверстие втулки 14 и может свободно переме- щаться в продольном направлении.

Примыкание стержней 12 и 13 к динамометру 16 сжатия осуществляется через стальные шарики 19, находящиеся в углублениях соприкасающихся поверхностей. Во избежение перекосов динамометры 16 сжатия поддерживаются уголками 20, к обушкам которых приварены шпильки 21 и 22, свободно перемещающиеся по прорезям деталей 23 и 24 и приваренных к граням возле прямоугольных отверстий

15 в продольном и поперечном направлениях. В торцы детали 23 вкручиваются болты 25 для крепления и регулирования высоты опускания или подъема уголков 20 шпильками 21, перемещающихся по прорезям детали 23, а перемещение уголков 20 в продольном направлении осуществляется вращением винтов 26 путем стягивания i5 или раздвижения шпилек 22, перемещающихся по прорезям детали 24.

Во избежание перекосов и обеспечения плавного перемещения нагружающего устройства в вертикальной плоскости стойки 8 с четырех сторон зажаты шарикоподшипниками 27, которые приварены к анкерной плите 3 и плитам 4 связи.

К стойкам 8 через шарнирное соединение 28 крепится одной стороной пригрузочная рама 29, а к другому концу подвешиваются тяжи ЗО с динамометрами 31 растяжения и поддонами 32 для грузов 33. Пригрузочная рама 29 упирается на два шарнира 34, приваренные к плитам-связям 4 вблизи от сопряжения ее со стойкой 8.

Стенд снабжен дополнительным пригрузочным приспособлением для приложения вертикальной нагрузки, состоящим из рычагов 35, перемещающихся по трубчатому ригелю 36, которые установлены на анкерных стойках 37. В последних имеются отверстия 38 для регулирования высоты приложения вертикальной нагрузки в зависимости от геометрических раз меров испытуемых конструкций или

Фрагментов сооружений. Поддержание рычагов в нерабочем положении осу ществляется ригелем 39, который прикреплен к анкерным стойкам 37.

Для предохранения выпадания грунта в щели между наборными плитами 5, а также в местах примыкания их к торцовым граням панелей 7 предусмотрены гибкие фартуки 40.

Испытания на стенде производят следующим образом.

После укладки грунта 2 в отсеки 1 и размещение в них моделей конструкций или Фрагментов сооружений (например. оамы на свайном фундаменте), к ним рычагами 35 прикладывается сосредоточенная вертикальная нагрузка и при Достижении необходимой величины задаются ступени горизонтальных деформаций. Под воздействием грузов 33, уложенных в поддон 32, пригрузочная рама 29 в местах опирания на шарниры 34 поворачивается и со стороны тяжей 30 опускается вниз, а другая сторона в узлах шарнирного соединения 28 ее со стойками 8 нагружающего устройства поднимается вверх. Этот подъем приводит к перемещению в горизонтальной плоскости наклонных распорок, выполненных составными из стержней 12 и 13, одни концы которых соприкасаются с динамометрами 16 сжатия непосредственно через стальные шарики 19 и соединяются втулкой 14, а вторые концы шарнирно прикреплены к ребрам

10 жесткости вдавливающего устройства и к наборным плитам 5. Усилия, измеряемые динамометрами 16 сжатия, 939641

28 8 в результате перемещения стержней

12 и 13 распорок сдавливающего устройства передаются наборным плитам 5, от воздействия которых грунт

2 перемещается в горизонтальном направлении и создает давление на боковые поверхности фундаментов. Фундаменты, находящиеся в грунте, деформируются, а в надфундаментных конструкциях возникают дополнительные усилия, для восприятия которых I0 требуются конструктивные меры их защиты от этого процесса, протекающего во времени.

Вдавливающее устройство в составе стоек 8, балок 9, вертикальных 15 ребер 10 жесткости, стержней .12 и

13 наклонных составляющих распорок, а также пригрузочной рамы 29 с поддоном 32 и грузами 33 дает воэможность выдерживать заданную нагрузку во 20 времени практически любой длительности. При перемещении грунта модели основания 2 в отсеках 1 происходит некоторое опускание поддонов 32.с грузами 33, однако давление, передаваемое грунту вдавливающим устройствам через наборные плиты 5, остается неизменным из-эа сохранения постоянной массы грузов 33 в поддоне 32. Это позволяет измерять величины протекания горизонтальных деформаций и релаксию напряжений в размещенных в нем конструкциях фрагментов сооружений, так как чем длительней действует внешняя нагрузка, тем больше снижается напряжение.

Учет этого явления при проектировании позволяет снизить расчетные нагрузки и тем самым получить экономию металла и бетона.

1 Формула изобретения

Стенд для моделирования горизонтальных деформаций грунтовых оснований, включающий основание, лоток с. двумя отсеками и приспособление для создания нагрузок, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона исследования с учетом длительности воздействия основания с конструкцией, приспособление для создания нагрузок выполнено из двух раздельных рычажных систем, одна иэ которых состоит из закрепленных в основании анкерных стоек, соединенных в верхних торцах ригелем, на котором с возможностью перемещения закрепле- ны рычаги с грузом, другая — из вертикальной П-образной подвижной рамы с шарнирно соединенными наклонными распорками и соединенных с подвижной рамой двух горизонтальных рамных рычагов с грузом, а каждый отсек лотка выполнен неподвижным с внутренними боковыми панелями из наборных плит, свободно перемещающихся по направляющим в горизонтальной плоскости под воздействием наклонных распорок, шарнирно-соединенных с наборными плитами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 249005, кл. G 01 L 1/04, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 640148, кл. G 01 L 1/04, 1977 (прототип).

939641

Составитель Р.Погосян

Техред E. Харитончик Корректор И.МУска

Редактор Н.Кешеля

Заказ 4616/45 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4