Файл: Аронов Р.И. Испытание сооружений учеб. пособие.pdf

б) постоянство загружения ври выдерживании; в) удобство залива и разгрузки без применения физического

труда; плавность загружения и разгрузки и возможность регули­ рования их скорости.

А-А

Рис. 35. Загружение водой:

I — испытываемое перекрытие; 2 — подстилающий брезент; 3 —водоне­ проницаемая ткань; 4 — ограждения; 5 — сифон. (Крепление огражде­ ний— подкосы, тяги и т. д. — на чертеже не показано)

Загружение водой неудобно при неровной, а тем более при не­ горизонтальной поверхности 'испытываемого объекта, поскольку устройство всякого рода выравнивающих конструкций значительно усложняет ее применение. При температурах ниже нуля исполь­ зование воды как загрузочного средства исключено (применение химических добавок для понижения точки замерзания практиче­ ски себя не оправдывает).

Использование горизонтального давления. Вода является обычным загрузоч­ ным средством при испытаниях различного рода емкостей, например резервуаров

игазгольдеров.

Вотдельных случаях для повышения величины горизонтального давления целесообразно применять загрузочные жидкости с объемной массой больше еди­

нах. Объемная масса его при сохранении жидкой консистенции может быть дове-

70

дена до 1,5 т/м3. Необходимо, однако, принимать специальные меры для непре­ рывного поддержания утяжеляющей суспензии во взвешенном состоянии (пер­ спективно для этой цели применение метода ультразвуковых колебаний, возбуж­ даемых в жидкости).

1-5. Использование давления воздуха

Испытание плит под давлением воздуха предложено Ю. М. Корчемскнм и используется для статических испытаний готовой про­ дукции на заводах железобетонных изделий.

Равномернораспределенная нагрузка, действующая на поверх­ ность плиты, создается повышением давления в прилегающих к детали воздухонепроницаемых плоских мешках («камерах») из клеенки или тонкой резины. Камера 2 (рис. 36) в защитном -бре­ зентовом чехле помещается между изделием 1 и щитом 3.

Плотность прилегания обеспечивается поперечинами 4, разме­ щенными над щитом и закрепленными в нижних поддерживающих балках 6 тягами 5. Необходимое давление в камерах создается с помощью компрессора; можно -пользоваться также баллонами со сжатым воздухом и др.

Испытание емкостей (резервуаров, газгольдеров), а также напорных трубо­ проводов воздушным давлением запрещено, вследствие возможности внезапного (практически мгновенного) разрушения конструкций, опасного по своим послед­ ствиям.

§ 2. Сосредоточенная нагрузка

Для создания сосредоточенных усилии применяются: 1) под­ веска грузов; 2) натяжные приспособления; 3) домкраты.

Приложение сосредоточенных усилий требует в большинстве случаев применения специальных распределительных устройств с целью предохранения поверхности испытуемого сооружения, кон­ струкции или детали от повреждений в местах приложения сил, передачи прикладываемой нагрузки именно .в требуемых точках, а также имитации (если это необходимо) распределенного давления.

2-1. Распределительные устройства

Рассмотрим несколько примеров.

1. На рис. 37 показаны детали опирания распределительной бал­ ки (в данном случае уложенного плашмя швеллера 1), передающей давление от нагрузки Р на опорные части А и В.

72

имуществом его по .сравненикГс другими рассматриваемыми ниже способами, является то, что при

подвеске грузов действующее усилие не меняется при деформациях испытываемых элементов.

Для подвески грузов к нижним концам вертикальных тяг (чаще всего стальных тросов) крепятся или горизонтальные площадки, или загрузочные ящики.

На рис. 39, а показана схема подвески грузов к узлам нижнего пояса полигональной фермы, а на рис. 39, б — передача усилий к узлам верхнего ее пояса с помощью распределительных балочек 4. Применение последних уменьшает число тяжей по сравнению с тре­ буемым по варианту рис. 39, а.

В качестве грузов могут быть использованы самые различные материалы, удобные для взвешивания, укладки и снятия их. Для облегчения погрузочно-разгрузочных работ площадки (или загру­ зочные ящики) подвешивают невысоко над уровнем земли или пе­ рекрытия. Зазор с под грузами (рис. 39) назначают при этом с уче­ том предотвращения возможности опускания груза на основание при деформировании испытываемой конструкции.

При необходимости быстрого снятия приложенных усилий (на­ пример, в аварийных случаях) в зазоры между основанием и загру­ зочными устройствами загоняют заранее заготовленные клинья, принимающие на себя давление грузов.

Наполнение подвешенных емкостей водой имеет те же преимущества, что и при применении воды для создания распределенных нагрузок, а именно — ста­ бильность действующих усилий, исключение трудоемких процессов и т. д. Но требуемые для этого емкости должны иметь значительные размеры, выдерживать

73

также и горизонтальную составляющую гидростатического давления и не до­ пускать утечки воды. Все это ограничивает возможности применения этого, воооще говоря, наиболее совершенного вида нагрузки.

)

а — к узлам нижнего пояса; б — через распределительные балочки; I — нагружаемая ферма; 2 — подвески; 3 —грузовые площадки; 4 — распре­ делительные балочки

2-3. Натяжные устройства

При замене подвешенных грузов натяжными приспособлениями: а) отпадают трудоемкие работы по взвешиванию и перемеще­

нию грузов; б) направление действующих усилий может быть не только вер­

тикальным, но и горизонтальным и наклонным; в) прикладываемые усилия легко регулируются;

г) требуемые устройства компактны и работа с ними даже в наиболее стесненных условиях не вызывает затруднений.

74

Натяжные устройства не обеспечивают, однако, строгого посто­ янства (во времени) приложенных усилий. При длительной выдерж­ ке нагрузки развитие пластических деформаций как в испытывае­ мом объекте, так и в самих натяжных устройствах (главным обра­ зом, в их соединениях) сопровождается некоторым падением созданного натяжения, что требует периодических подтяжек. На действующие усилия влияют также и колебания температуры, обус­ ловливающие небольшие изменения длины передающих усилия тяг.

Для определения и контроля значений приложенных сил в «цепь» натяжного устройства должен быть включен динамометр или заменяющий его динамометрический элемент (например, стер­ жень с наклеенными на нем рассмотренными ниже тензорезисторами).

Для передачи усилий используются обычно тросы, натягиваемые талями с полиспастами, лебедками или домкратами. На рис. 40 по­ казано несколько примеров загрузочных схем.

На рис. 40, а вертикальное загружение перекрытия 1 осущест­ вляется при помощи самотормозящей ручной тали 3. Для крепле­ ния нижнего конца натяжного устройства применен свободно уло­ женный на пол поддон 5 с грузами, заведомо превышающими вели­ чину прикладываемого к перекрытию усилия.

Рис. 40. Приложение сосредоточенных усилий с помощью талей, лебедок и полиспастов:

75

На рис. 40, б показана загрузка рамной конструкции при помо­ щи лебедки, создающей натяжение в канате, перекинутом через блок 6.

На рис. 40, в показано приложение горизонтальных усилий (не­ скольких десятков тонн) к конструкции металлической мачты. Уси­ лия передаются через систему блоков, полиспастов и распредели­ тельных устройств.

Трение в блоках, входящих в такелажную схему, создает раз­ ность усилий в ветвях тягового троса. Включение силоизмеритель­ ного прибора должно поэтому производиться в ветви, непосредст­ венно передающей нагрузку на испытываемый объект (например, в- вертикальную, а не в горизонтальную ветвь троса на рис. 40, б).

При необходимости создания сравнительно небольших усилий (порядка 1 Т и менее) можно применять стальные стержни, натя­ гиваемые стяжными муфтами (с правой и левой резьбой по концам

Рис. 41. Передача усилия на свод тягой со стяжной муфтой:

1 —свод; 2 —упоры; 3 — тяга; 4 — стяжная муфта

муфты). На рис. 41 показано подобное устройство, использованное для создания усилий в горизонтальной затяжке опытного свода. Из­ мерение действующей силы производится с помощью тензометров, установленных на затяжке.

2-4. Домкраты

Наиболее удобным средством для приложения к исследуемым объектам значительных усилий являются домкраты.

Их преимущества: малогабаритность (по сравнению с другими видами нагрузочных устройств); легкость создания и регулирования нагрузки; возможность приложения ее по любым требуемым на­ правлениям.

По способу создания нагрузки применяемые при испытаниях домкраты делятся на гидродомкраты и винтовые домкраты с руч­ ным возбуждением усилия и с электроприводом.

Гидравлические домкраты. Обычные (грузоподъемные) домкра­ ты на 100 и 200 Т с ручным насосом, вмонтированным в хвостовик корпуса домкрата, при испытаниях применяются редко, лишь при отсутствии других более подходящих типов. Эти домкраты массив­ ны и для их установки и обслуживания требуется несколько че­ ловек.

Удобнее и эффективнее домкраты с вынесенной (общей для группы домкратов) насосной установкой — ручной или, что лучше,

76

электрифицированной. Помимо уменьшения числа требуемого пер­ сонала и облегчения работы, централизованная насосная установка обеспечивает одинаковость давления во всех обслуживаемых дом­ кратах, что важно с точки зрения четкости режима испытания (постоянство загрузочной схемы) и позволяет включать устройства для предохранения от неожиданных спадов давления в результате местных утечек. В случае необходимости с пульта управления мож­ но также регулировать и поддерживать необходимое давление в каждом из установленных домкратов в отдельности.

При централизованной подаче давления используют следующие устройства.

значительном деформировании нагружаемых конструкций, выпус­ каются разной грузоподъемности, например 120 Т при общем ходе плунжеров в 500 мм, 40 Т при ходе порядка 700 мм и т. д.

При статических испытаниях можно применять также д о м к р а ­ ты, п р е д н а з н а ч е н н ы е д л я н а т я ж е н и я а р м а т у р ы в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, вы­ пускаемые с разным тяговым усилием и разным ходом поршней (например, до 1200 мм).

При использовании гидродомкратов существенным является воз­ можность непрерывного наблюдения за возбужденным усилием по показаниям манометров у домкратов.

В ответственных случаях для контроля величины действующих усилий следует пользоваться специальными силоизмерителями, включаемыми между поршнем домкрата и испытываемым эле­ ментом.

Винтовые домкраты применяются при испытаниях значительно реже гидравлических. Ручные винтовые домкраты удобны лишь при малых нагрузках (примерно до 1 Т). Для создания усилий до де­ сятков тонн применяются домкраты с электрическим приводом.

Выше указывалось, что при пользовании гидравлическими домкратами с централизованной насосной установкой обеспечивается сохранение силового ре­ ж има испытания, т. е. заданного соотношения между прикладываемыми усилия­ ми. Применение винтовых электродомкратов с централизованным управлением

77