Спосіб випробування криволінійної у плані двопрогонової балки

1. Спосіб випробовування криволінійної в плані двопрогонової балки, що включає операції установки конструкції, закріплення приладів, застосування навантажень перпендикулярно її площині, створення і обмір складних деформацій, обробку результатів, який відрізняється тим, що застосування навантажень перпендикулярно її площині виконують зовнішніми зусиллями, розміщеними поздовж твірної лінії по радіусу г окружності, причому внутрішні зусилля, а саме, Mt - згинальне, Т- крутильний момент, Q - поздовжня сила, N - поперечна сила, у перерізах створюють одночасно. 2. Спосіб випробовування криволінійної балки за п. 1, який відрізняється тим, що у перерізах зразків різних серій, складні деформації створюють почергово прикладанням одного чи двох зосереджених зусиль або розподілених по всій довжині або на її частині навантажень. Корисна модель відноситься до області вивчення деформацій будівельних конструкцій і може бути використана при випробовуванні і проектуванні естакад, закручених підвісних доріг, у каркасах та фундаментах споруджень кругового контуру у плані, сходових маршах, у балконних балках і т. д. Особливістю роботи криволінійних балок полягає у тому, що при вертикальному зовнішньому навантаженні, діючому у плоскості симетрії поперечного січення, виникають внутрішні зусилля: вигинаючі, крутильні моменти, поздовжні і поперечні сили (зусилля). Найбільш близьким до винаходу є спосіб випробовування балки кругового контура у плані з консоллю, яка примикає до контуру зовні (стосовно до роботи балконної балки). Розміри січення: 15x15, діаметром 300см - прототип способа [1]. Спосіб включає операції по: установці конструкції на опори, закріпленню приладів, приладжуванню, вертикальної, перпендикулярно її плоскості, навантаження, створенню та обміру складних деформацій, обробці результатів. Криволінійну балку навантажують по принципу роботи "важеля Архімеда". Балка установлюється на дві опори, розміщені, під кутом 50°. Посередині опор розмішують сполучення - анкер (імітація защемлення). Вертикальне зусилля Р прикладають поза контура на кінці консолі. В розрізі по діаметру точкою опори для балки використовується одна із опор. Відстань від анкера до опори - 60см, довжина відвислої частини - 240см. Відстань від розтину балки до зусилля Р на консолі рівна 60см. При навантаженні виникають три паралельні силові плоскості. Січення над опорою піддано діям чотирьом максимальним внутрішнім зусиллям M t , Т , N , Q , (згинаючому, крутильному моментам, поздовжній та поперечній силам). Недоліком способа випробовування криволінійної балки можуть бути: зовнішні зусилля застосованих зовні контура окружності; неможливість завантаження прогонів різними видами навантажень. Все це віддаляє від реальної роботи конструкції. Не дає можливості визначити схем руйнування. Схеми (механізми) руйнування визначають місцезнаходження нейтральної осі (частин розтягування, стиснення) відповідно якої визначають рівняння рівноваги. Неможливість визначення граничних спроможностей по довжині випробовуючій конструкції. Відомі результати випробовування тільки одної балки і тільки по одній схемі навантаження. ю 4745 В основу способа випробовування криволінійної у плані двохпролітної балки поставлена задача - розширення функціональної можливості, підвищення ефективності випробовування, що дає можливість визначати найбільш слабкі січення, схеми руйнування, граничні можливості конструкцій по: тріщиностійкості, деформативності, міцності, (несучі спроможності). Поставлена задача вирішується тим, що у способі випробовування криволінійної у плані двохпролітної балки, у якій включені операції по: установці конструкції, закріпленню приладів, прикладанню вертикальних, перпендикулярно до її плоскості зовнішніх навантажень, створенню та проведенню замірів складних деформацій, обробці результатів, відповідно до корисної моделі, що прикладання навантажень перпендикулярно до її плоскості проводять зовнішніми зусиллями, возміщенними уздовж утворюючої по радіусу г окружності, причому внутрішнє зусилля M t , Т , N, Q у січеннях створюють одночасно. У січеннях зразків різних серій, складні деформації створюють прикладанням по черзі одним або двома зосередженими зовнішніми зусиллями або розподіленими по всій довжині та на її частині навантаження. Завантаження різними видами навантажень у прогонах дає можливим визначити дійсну (експлуатаційну) роботу криволінійної балки у плані і контролювати спроможність при тріщиностійкості, деформативності та стійкості конструкції. Найбільш близьким до пропонуючого є пристрій для випробовування будівельних конструкцій, включаючий фундамент з канавками, силову раму з шарнірами, прогін, траверсу, рухомі і нерухомі опор, силозбуджувачі, болти кріплення рами до фундаменту - прототип пристрою [2]. Конструкцію (у виді стінової панелі) установлюють у силову раму на опори. Одні силозбуджувачі імітують згинаючі зусилля в розрахованих січеннях у вертикальній плоскості конструкції. Інші силозбуджувачі створюють горизонтальні зрушуючі зусилля, треті силозбуджувачі через прогін і траверси створюють згинаючі зусилля з плоскості панелі. Конструкцію можна завантажувати як в індивідуальному режимі, так і синхронно одночасно з усіма силозбуджувачами відразу. Недоліком пристрою є обмеженість можливості імітації навантажень на балку кругового контуру у такому плані, коли опори не розміщені по створеному кругу. Пристрій не має середньої опори, ряда статичних зв'язків, відсутня жорстка чотирьохстоїчна рама з переміщуючим ригелем; опори не обладнані динамометрами, якими проводять заміри величин реактивних зусиль на кінцях балки. Пристрій не має пристосувань для створення скупчених і розподілених по довжині навантажень. В основу корисної моделі пристрою для здійснення способа випробовування поставлена задача - удосконалення пристрою для випробовування криволінійних у плані двохпролітних балок шляхом нових форм виконання елементів навантажуючих пристосувань, забезпечуючих створення складних деформацій по довжині створюючої коло, що у свою чергу дозволяє наочно виявити граничні спроможності зон навантаження для ряду балок. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для здійснення способа випробовування до якого входять: основа з канавками, силова рама з шарнірами, прогін, траверси, опори, силозбуджувач, болти кріплення, згідно корисної моделі, для створення складних деформацій від внутрішніх зусиль M t , Т , Q , N , воно споряджено пристосуванням, виконаним у виді чотирьохстоічної рами, закріпленої у канавках з переміщуючимся верхнім ригелем, силозбуджувачем із підставкою, розміщеними перпендикулярно до поздовжньої осі балки, середньою опорою, двома кінцевими опорами, спорядженими динамометрами. Для створення складних деформацій від одної Р, двох Р, Р скупчених, розподіленою ц-\ на частині прольоту, розподіленою q по усій довжині зовнішніх навантажень, воно обладнано пристосуваннями, виконаними у виді двох знімних траверс, опор, направлених до центру кривизни, розміщеними під прогоном. Різні види завантаження в прольотах дають можливість створювати складні деформації від внутрішніх зусиль згинаючого, крутильного моментів і поперечної, поздовжньої силами, виникаючими повсюдно при експлуатації криволінійних в плані балок. На Фіг.1 показано пристрій для випробовування балки одною силою в прольотах. На Фіг.2 показана в аксонометрії балка з розміщеними приладами. На Фіг.З показані конструкція і схеми випробовувань: 1 - завантаження одною силою Р; 2 - завантаження на частині прольоту розподіленим навантаженням q 1 ; 3 - завантаження двома силами Р, Р силами прольотів; 4 - завантаження суцільним розподіленим навантаженням q . На Фіг.4 показані фотографії граней після випробовування кривих балок КБ-1, КБ-2, КБ-3, КБ-5, КБ-5, з тріщинами і з розміщеними на гранях датчиків опору. Пристрій містить у собі канавки 1, закладені в основі, кінцеві опори 2 із динамометрами 3, середню опору 4, криволінійну балку 5, прогін 6 з нижніми котками, чотирьохстоїчну раму 7 з переміщуючим верхнім ригелем, маслопровід 8 до насосної станції, підставку - трубу 9, силозбуджувач 10 з шарніром 11 на торці. Для визначення величини деформацій і переміщень використані: прогибоміри 12, клинометри 13, датчики на гранях бетону Д 1... 14, датчики на арматурі А 21... 15 (ряд датчиків розміщені на невидимій стороні), тріщини 16 (Фіг.1, 2). Для уявлення питання приводимо статичний розрахунок балки перемінною величиною ф створу дуги і згинаючим моментом X на опорі В, Для серії 1, участок 1-й (0 < ф < у , Фіг.З) формули мають вид M t = ХСО8ф^Г2(і-СО8ф)+0,5Вг-8ІПф . (1) 2 . (2) 4745 = = ^ я = | | + |XP|+|XB|.(7) На підставі принципу найменшої роботи, має 7 ~ q ' r sinф +0,5ВcosФ.(3) Участок 2-й (у < ф < р). мо Mt = Хсоэф - qr 2 (i - совф)- Р • г • зіп(ф- у)+0,5В • г • ві (4) Т = Xsin ф - яг 2 (ф - БІПф)- Р • г[і - сов(ф - у)]+ 0,5В • г(і (5) (х ^ = - (х + q-r^ () (8) Після інтегрування отримуємо рівняння виду . (6) Згинаючий момент на опорі В складується і (У) Ар — г • Г де фо=тс/2; ат_ ах апф; = ElxJ v а о ЄІПф ' ах г • Згинаючий момент від своєї ваги балки q Xq = .(11) Згинаючий момент від реакції опори В Х = В-г/я.(12) При ф = -^ із рівняння (1) знаходимо значення реакції В, січення в якому M t (згинаючий момент при крученні t ) досягає максимуму, яке получається диференціюванням цього рівняння. В такій же послідовності складаються рівняння рівноваги зовнішніх і внутрішніх сил і для інших серій зразків (випадків завантаження). Пристрій працює слідуючим способом. Установлюють опори 2, 3, 4. Закріплюють їх при допомозі болтів у канавках 1. Установлюють балку 5, силову раму 7 з прогіном на котки. При випробовуванні одною силою в прольоті Р у вільний простір між силозбуджувачем 10 і прогіном 6 установлюють трубу 9. При допомозі подвижного ригеля проводять ущільнення системи. Для визначення величин деформацій до випробовуваного зразку закріплюють прилади. При випробовуванні по іншим схемам навантаження під прогін 6 установлюють (знімні) додаткові траверси з котками або без них, при цьому вилучають трубу 9. При випробовуванні з навантаженою суцільно розподіленою по усій довжині прольотів навантаженням q використовують іще одну балку, укладаючи її на цементному розчині на першу. При навантаженні зразка ступенями усі чотири внутрішні зусилля M t , Т , Q , N створюють одночасно, утворюючи при цьому зони складного опору, а при руйнуванні - пластичні шарніри. Проводяться записи показань приладів, кутів повороту і закручування, моментів утворення тріщин (дуже важливо), проводять поетапно заміри ширини тріщин, визначають схему і стадію руйнування. Після випробовування зразок (балку), відключають і знімають прилади, проводять обрисовку тріщин, фотографування гранів у відповідності з вимогами ГОСТу. Таким чином, виконання способа в пристрої можливо із найменшими витратами при допомозі прикладенню на прогін лише одної вертикальної сили стиснення при допомозі силозбуджувача 10 та розподільних траверс. Спосіб дає можливість імітувати роботу конструкцій при різних (часто зустрічаючихся, експлуатаційних) навантаженнях. Крім того, пропонуємий спосіб і пристрій по порівнянню з базовим дає можливість: - знизити загальну трудоємкість робіт на 1520% за рахунок використання самого простішого оригінального пристрою; - знизити кошторисну вартість робіт по проведенню випробовувань криволінійних у плані балок при різних схемах завантаження за рахунок амортизаційних витрат, за рахунок виготовлення неметалоємких пристосувань, за рахунок зниження транспортних витрат і т.д. Випробовування проводять спеціалізовані організації, які мають ліцензії на проведення подібного роду робіт. Джерело інформації: 1. Martinez С. ENSAVO V ANALISIS DE UNA PIEZA CIRCULAR DE CONCRETO ARMADO / BOLETIN DEI DEPAPTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU AND II, 1969, text 54-70. 2. Тимофеев M I., Волга B.C. - Пристрій для випробовування будівельних конструкцій. А. с. № 976318, кл. G 01 М 5/00, 1982. Бюл. №43 - прототип пристрою. 4746 Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601