Железобетонные конструкции

 

Р = РмF.

 

В прессах с винтовым приводом (рис. 6,б) усилие на подвижную плиту 5 передается грузовым винтом 10, который приводится во вращение электродвигателем 9 через редуктор 11 с фрикционной муфтой и червячную передачу 12. Благодаря редуктору и червячной передаче частота вращения винта (и соответственно скорость его поступательного движения вверх) во много раз меньше частоты вращения электродвигателя, но при этом во столько же раз больше становится усилие, развиваемое винтом, по сравнению с усилием, развиваемым электродвигателем. Фрикционная муфта обеспечивает мягкую связь грузового винта с электродвигателем, предохраняя последний от перегрузок. Часто параллельно с электродвигателем применяют приспособление для ручного нагружения, позволяющее нагружать с любой малой скоростью и фиксировать усилие с большой точностью. 

 
 
а – гидравлического, б – с винтовым приводом; 1 – станина,2– стойки, 3– траверса. 4, 5 – плиты, 6 – поршень, 7 – силоизмерительное устройство, 8 – насос, 9 – электродвигатель, 10 – винт, 11 – редуктор, 12 – червячная передача

 
Рисунок 6. Схемы прессов

 

Силоизмерительное устройство 7 прессов предназначено для измерения действующего на образец усилия. По конструкции силоизмерители могут быть рычажно-маятниковые, пружинные (торсионные) и гидростатические. В рычажно-маятниковом силоизмерителе (рисунок 7а ) давление масла на плечо рычага 6 уравновешивается отклоняющимся от положения равновесия маятником 5. Маятник соединен с указательной стрелкой 3, показывающей измеряемое усилие на шкале 4. В конструкциях таких силоизмерителей различных прессов используют систему из нескольких рычагов, в результате чего сила, которую должен уравновесить маятник, уменьшается в десятки и даже сотни раз.

В пружинном и торсионном силоизмерителях давление масла на поршень уравновешивается каким-либо упругим элементом (пружиной или торсионом). В пружинном силоизмерителе (рисунок 7б) под давлением масла поршень 2 гидроцилиндра давит на шток 1 и смещает рычаг, на другом плече которого установлена пружина 9. При повороте рычага пружина растягивается и уравновешивает приложенное к нему усилие, при этом растяжение пружины пропорционально этому усилию. Вместе с верхним концом пружины перемещается тяга 8, соединенная с зубчатой рейкой 7. Рейка поворачивает шестеренку и установленную с ней на одной оси указательную стрелку 3. Недостаток пружинных силоизмерителей изменение со временем упругой характеристики пружины и в результате – изменение точности измерения усилия.

 
1 – шток,2 – поршень,3 – стрелка, 4– шкала, 5– маятник, 6– рычаг, 7- воспринимающий нагрузку, 8– рейка, 9– тяга, 10 – пружина

 

Рисунок 7. Схемы рычажно-маятникового (а) и пружинного (б) силоизмерителей.

 

Гидростатическими силоизмерителями в прессах служат пружинные манометры (рисунок 8), которые с помощью патрубка 1 с резьбой присоединяются к гидросистеме пресса. Основная деталь пружинного манометра – согнутая по окружности полая трубка–пружина 2 овального сечения. Один конец трубки припаян к патрубку 1, другой – запаян наглухо и шарнирно соединен с тягой6. Свободный конец тяги посредством шарнира 7 соединен с рычагом 8, на противоположном конце которого имеется зубчатая рейка. Рейка находится в зацеплении с шестерней 5, на оси которой насажена указательная стрелка 4. Давление масла, подаваемого в трубку 2, заставляет ее распрямляться тем больше, чем больше давление масла. Распрямляющаяся трубка вызывает перемещение рычага с зубчатой рейкой, которая через шестерню поворачивает указательную стрелку. Величина перемещения стрелки регистрируется на шкале.

Манометры, применяемые на прессах, периодически поверяют образцовыми манометрами. Принципиального отличия образцовых манометров от описанного технического манометра нет; образцовые манометры благодаря более тщательному изготовлению и градуировке обладают лишь большей точностью измерений. Погрешность силоизмерителей прессов не более ±2%. Опорные поверхности пресса представляют собой толстые металлические плиты (рис. 41), прикрепленные: нижняя 5 – к поршню пресса, верхняя 4 – к траверсе. Для удобства установки образцов различных размеров в центральном гнезде траверсы смонтирована винтовая пара, к которой крепится верхняя опорная плита. Вращая штурвал винта, можно вручную поднимать и опускать верхнюю плиту пресса.

1 –патрубок, 2 – трубка –пружина,3-шкала, 4-стрелка, 5-шестерня, 6-тяга,

7-шарнир, 8-рычаг 

Рисунок 8. Схема пружинного манометра:  

При проведении испытаний для нагружения следует использовать оборудование, обеспечивающее возможность опирания конструкций и приложения к ним нагрузки по заданной схеме и позволяющее производить нагружение с погрешностью не более ± 5 % величины контрольной нагрузки.

Рекомендуется использовать для нагружения гидравлические прессы или стенды с гидравлическими домкратами и насосными станциями, а также механические рычажные установки, в которых нагружающие усилия получают за счет массы штучных грузов, уложенных на платформу установок или непосредственно на испытываемый элемент, и пневматические установки, в которых нагружающие усилия обеспечиваются сжатым воздухом.

При использовании для нагружения штучных грузов (металлических чушек, бетонных блоков) эти грузы должны быть предварительно взвешены и замаркированы. Погрешность взвешивания не должна превышать ± 0,1 кг. Допускается использовать для нагружения емкости с водой, ящики с песком или другими сыпучими материалами.

Для измерения усилий следует применять манометры по ГОСТ 2405 и динамометры по ГОСТ 13837. В качестве динамометров допускается применять предварительно проградуированные по деформациям распределительные траверсы или металлические тяги, передающие нагружающее усилие на испытываемое изделие.

Для измерения прогибов и перемещений следует применять измерительные приборы и инструменты с ценой деления не более 0,1 мм. Рекомендуется использовать:

— прогибомеры механические и электрические;

— индикаторы часового типа по ГОСТ 577;

— штангенциркули по ГОСТ 166;

  — нивелиры и теодолиты по ГОСТ 10528, ГОСТ 10529

Для измерения ширины раскрытия трещин следует применять измерительные микроскопы или лупы с ценой деления не более 0,05 мм. Допускается использовать металлические щупы.

 

3.2 Отбор изделий  для испытаний

 

Отбор изделий для испытаний следует производить в соответствии с требованиями стандартов или проектной документации на изделия конкретных видов в количестве, установленном этими документами, но не менее:

• для испытаний, проводимых перед началом массового изготовления изделий и в дальнейшем при внесении в них конструктивных изменений или при изменении технологии изготовления, — 1 шт.;
• для периодических испытаний (если их проведение предусмотрено стандартами и техническими условиями) — в соответствии с таблицей 1.

Для испытаний в качестве образцов следует отбирать изделия 
одной марки, принятой по согласованию с проектной организацией — 
автором рабочих чертежей в качестве представителя изделий данного 
типа. При числе образцов более одного в выборку следует включать 
изделия одной марки.

 

Таблица 3

Число изделии, изготавливаемых в течение периода между испытаниями	Число образцов изделий, отбираемых для испытаний
До 250	1

 

Продолжение таблицы 3

От 251 до 1000	2
От 1001 до 3000	3
От 3001 до более	4

 

 

Для испытаний в качестве образцов следует отбирать изделия 
одной марки, принятой по согласованию с проектной организацией — 
автором рабочих чертежей в качестве представителя изделий данного 
типа. При числе образцов более одного в выборку следует включать 
изделия одной марки.

 

3.3 Проведение испытаний

 

При испытании конструкций следует контролировать показатели, необходимые для оценки прочности, жесткости и трещиностойкости, а именно: значения нагрузок, вызывающих контролируемое предельное состояние, а также прогибы конструкции и ширину раскрытия трещин.

Нагрузку при испытании конструкций следует определять по показаниям силоизмерителей гидравлических машин, по давлению масла в гидродомкратах, давлению воздуха в пневматической установке или по усилию, развиваемому рычажной установкой от действия массы штучных грузов. Для контроля нагрузки следует применять динамометры, устанавливаемые по месту приложения к конструкции нагрузки или под одной из опор конструкции.

Допускается в процессе испытаний конструкций определять значения прикладываемой нагрузки по значениям деформаций предварительно проградуированных распределительных траверс, устанавливаемых между силовозбудителем и конструкцией, или по деформациям отдельных элементов рычажных и пневматических установок.

1 - испытываемая конструкция; 

2 - пневматический баллон;

3 - упорный щит; 

4 - ограничитель

Рисунок 6. Схема испытания конструкций сжатым воздухом.

 

Испытание плит, настилов, панелей и других конструкций равномерно распределенной нагрузкой осуществляют сжатым воздухом, накачиваемым в резиновые баллоны, или штучными грузами, в качестве которых могут служить металлические или бетонные блоки, баки с водой, ящики с сыпучими материалами.

 Испытание конструкций  сжатым воздухом следует выполнять  по схеме, указанной на рисунке 1 при этом воздушные баллоны  не должны свисать за края  загружаемой конструкции, а при  вычислении значения приложенной  нагрузки следует учитывать действительную  площадь соприкосновения баллона  с загружаемой поверхностью.

 При испытании балочных  конструкций штучными грузами  длина каждой группы таких  грузов в направлении пролета  не должна превышать 1/6 этого пролета. Если суммарная контрольная равномерно  распределенная нагрузка на испытываемую  конструкцию превышает 35 кН (~3,5 тс), то разрешается такую нагрузку  заменить эквивалентной нагрузкой, создаваемой равными сосредоточенными  силами, расположенными в средних  четвертях пролета по схеме, указанной  на рисунке 2.

Рисунок 7. Схема испытания изгибаемого элемента равномерно распределенной (а) и эквивалентной ей сосредоточенной нагрузкой (б).

 

Нагружение испытываемых конструкций штучными грузами следует производить в направлении от опор к середине, симметрично относительно середины пролета конструкции. Между штучными грузами по всей их высоте должны быть зазоры не менее 50 мм (смотрите на рисунке 2).

 При загружении сыпучими  материалами, засыпаемыми в ящики  без дна (расположенные поверх  испытываемой конструкции), вдоль  пролета балочных конструкций  необходимо устанавливать не  менее двух ящиков, а для конструкций, работающих в двух направлениях, - не менее четырех ящиков. Между  ящиками по всей их высоте  должны быть зазоры не менее 0,1 пролета конструкции, но не  менее 250 мм.

Последовательность загружения конструкции должна быть указана в проектной документации, а при отсутствии такого указания испытание необходимо проводить с учетом следующих требований:

а) определить расчетом или прямым взвешиванием собственную массу конструкции;

б) нагрузку следует прикладывать ступенями (долями), каждая из которых не должна превышать 10 % контрольной нагрузки при проверке прочности и трещиностойкости и 20 % контрольной нагрузки при проверке жесткости конструкции;

в) при проверке прочности, а также при испытании конструкций, в которых не допускаются трещины в стадии эксплуатации, после приложения нагрузки, составляющей 90 % контрольной по прочности или по трещиностойкости, каждая последующая доля нагрузки должна составлять не более 5 % этой нагрузки;

г) на каждой ступени нагрузка во всех точках ее приложения должна возрастать пропорционально соотношению нагрузок, расположенных на различных участках конструкции;

д) при испытании конструкции вертикальными и горизонтальными силами в заданном соотношении в начале испытания необходимо приложить горизонтальную силу, составляющую вместе с нагрузкой от собственной массы конструкции требуемое соотношение.

 После приложения каждой  доли нагрузки конструкцию следует  выдерживать под этой нагрузкой  не менее 10 мин.

После приложения контрольной нагрузки при проверке жесткости конструкции следует выдерживать под этой нагрузкой не менее 30 мин.

Конструкции, в которых не допускаются трещины в стадии эксплуатации, после приложения контрольной нагрузки по образованию трещин должны выдерживаться под этой нагрузкой в течение 30 мин.

Во время выдержки следует производить тщательный осмотр поверхности конструкции, фиксировать появившиеся трещины, измеряя прогиб в середине пролета и осадку опор, ширину раскрытия трещин и смещение арматуры относительно бетона на торцах конструкции.