Способ измерения прогиба плиты при испытании на стенде и устройство для этого

Изобретение относится к испытательной технике. Сущность: плиту устанавливают на четыре симметрично расположенные опоры, нагрузку прикладывают к плите в центре между точками опоры и определяют прогиб путем замера смещения точек плиты. За основание принимают плоскость, проходящую через точки опор плиты, при этом замеряют смещение точек плиты относительно базовой плоскости, проходящей через три точки верхней поверхности плиты, две из которых расположены над точками опоры плиты с одной стороны, а третья расположена на плите над точкой, расположенной в середине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты. Прогибы в точках плиты относительно основания определяют по формуле. Устройство содержит индикаторы, ферму, выполненную из уголка и снабженную тремя конусообразными опорными элементами, жестко связанными с фермой и установленными в одной плоскости. Расстояние между двумя опорными элементами равно расстоянию между двумя опорными точками плиты с одной ее стороны, а третий опорный элемент установлен на ферме на равном расстоянии от первых двух опорных элементов и на расстоянии от прямой, соединяющей два первых опорных элемента, равном расстоянию от прямой, соединяющей опорные точки плиты с одной стороны до прямой, соединяющей две опорные точки плиты с другой стороны. Ферма установлена на плите так, что два опорных элемента установлены на плите над опорными точками плиты с одной стороны, а третий элемент установлен на плите над точкой, находящейся посередине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты с другой стороны. Корпуса индикаторов закреплены на ферме, причем два из них установлены над точками опоры плиты со стороны одной точки опоры фермы, а один установлен над точкой, находящейся посередине между двумя точками опоры фермы, совпадающими с точками опоры плиты с противоположной стороны. Технический результат: повышение точности измерений прогиба плиты. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение предназначено для испытаний и может быть использовано в строительстве при испытании плит перекрытия.

Наиболее близким техническим решение к предлагаемому способу измерения прогиба плиты при испытании на стенде является способ заключающийся в том, что плиту устанавливают на четыре симметрично расположенные опоры, нагрузку прикладывают к плите в центре между точками опоры, а прогиб определяют путем замера смещения точек плиты относительно основания (см. патент RU 2213953, опубл. 10.10.2003.)

Недостатком его является невысокая точность в связи с влиянием на результат деформаций стенда.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение точности измерения прогиба плиты.

Для решения поставленной задачи предлагается способ измерения прогиба плиты при испытании на стенде, заключающийся в том, что плиту устанавливают на четыре симметрично расположенные опоры, нагрузку прикладывают к плите в центре между точками опоры, а прогиб определяют путем замера смещения точек плиты относительно основания, причем за основание принимают плоскость, проходящую через точки опор плиты, при этом замеряют смещение точек плиты относительно базовой плоскости, проходящей через три точки верхней поверхности плиты, две из которых расположены над точками опоры плиты с одной стороны, а третья расположена на плите над точкой, расположенной в середине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты, а прогибы в точках плиты относительно основания определяют по формуле:

где:

X_k - расстояние от прямой, соединяющей первые две точки опоры плиты до точки замера;

D_k - смещение в k-ой точке плиты относительно базовой плоскости;

L - расстояние от прямой, соединяющей две точки в базовой плоскости над двумя опорами с одной стороны плиты до точки в той же плоскости, находящейся над точкой посередине между остальными опорами с другой стороны;

где: Δ₁ и Δ₂ - смещения точек плиты, находящихся над точками опоры с противоположной стороны от первых двух опор относительно базовой плоскости.

Отличительной особенностью предлагаемого способа от наиболее близкого технического решения является то, что за основание принимают плоскость, проходящую через точки опор плиты, при этом замеряют смещение точек плиты относительно базовой плоскости, проходящей через три точки верхней поверхности плиты, две из которых расположены над точками опоры плиты с одной стороны, а третья расположена на плите над точкой расположенной в середине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты, а прогибы в точках плиты относительно основания определяют по формуле:

где:

X_k - расстояние от прямой, соединяющей первые две точки опоры плиты до точки замера;

D_k - смещение в k-ой точке плиты относительно базовой плоскости;

L - расстояние от прямой, соединяющей две точки в базовой плоскости над двумя опорами с одной стороны плиты до точки в той же плоскости, находящейся над точкой посередине между остальными опорами с другой стороны;

где: Δ₁ и Δ₂ - смещения точек плиты, находящихся над точками опоры с противоположной стороны от первых двух опор относительно базовой плоскости.

Наиболее близким техническим решение к предлагаемому устройству является устройство для измерения прогиба плиты на стенде, содержащее индикаторы. (см. патент RU 2324911, опубл. 20.05.2008).

Недостатком известного устройства является невысокая точность результатов в связи с деформацией стенда. В известном устройстве индикаторы устанавливаются на штативы, расположенные на основании испытательного стенда. В процессе нагружения плиты неизбежно возникают деформации стенда, которые непосредственным образом искажают показания индикаторов, добавляя к прогибам плиты прогибы испытательного стенда.

Технической задачей предлагаемого устройства является повышение точности измерения прогиба плиты.

Для решения поставленной технической задачи устройство содержит индикаторы и ферму, выполненную, например, из уголка и снабженную тремя конусообразными опорными элементами, жестко связанными с фермой и установленными в одной плоскости, причем расстояние между двумя опорными элементами равно расстоянию между двумя опорными точками плиты с одной ее стороны, а третий опорный элемент установлен на ферме на равном расстоянии от первых двух опорных элементов и на расстоянии от прямой, соединяющей два первых опорных элемента, равном расстоянию от прямой, соединяющей опорные точки плиты с одной стороны до прямой, соединяющей две опорные точки плиты с другой стороны, причем ферма установлена на плите так, что два опорных элемента установлены на плите над опорными точками плиты с одной стороны, а третий элемент установлен на плите над точкой, находящейся посередине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты с другой стороны, а корпуса индикаторов закреплены на ферме, причем два из них установлены над точками опоры плиты со стороны одной точки опоры фермы, а один установлен над точкой, находящейся посередине между двумя точками опоры фермы, совпадающими с точками опоры плиты с противоположной стороны.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что устройство содержит ферму, выполненную, например, из уголка и снабженную тремя конусообразными опорными элементами, жестко связанными с фермой, причем два элемента установлены на плите над опорными точками плиты с одной стороны, а третий элемент установлен на плите над точкой, находящейся посередине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты с другой стороны, а корпуса индикаторов закреплены на ферме, причем два из них установлены над точками опоры плиты со стороны одной точки опоры фермы, а один установлен над точкой, находящейся посередине между двумя точками опоры фермы, совпадающими с точками опоры плиты с противоположной стороны.

Расположение всего устройства непосредственно на плите позволяет в чистом виде регистрировать взаимное смещение ее точек, которое и определяет деформацию плиты. Три точки плиты, на которые опирается ферма, однозначно определяют базовую плоскость, относительно которой производится замер перемещений.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена конструкция фермы, а на фиг.2 - измерительная схема. Устройство содержит ферму 1 и индикаторы. Ферма 1 выполнена например из уголка и снабжена тремя конусообразными опорными элементами, 2, 3, 4, жестко связанными с фермой 1. Два элемента 2, 3 установлены на плите 5, например, из железобетона, над опорными точками плиты 6, 7 с одной стороны, а третий элемент 4 установлен на плите 5 над точкой 8, находящейся посередине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры 9, 10 плиты 5 с другой стороны. Корпуса индикаторов закреплены на ферме 1, причем два из них 11, 12 установлены над точками опоры плиты 5 со стороны одного опорного элемента 4 фермы 1, а один 13 установлен над точкой, находящейся посередине между двумя опорными элементами 2, 3 фермы, совпадающими с точками опоры 6, 7 плиты с противоположной стороны.

Способ измерения заключается в следующем.

За основание принимают плоскость 14 (фиг.2), проходящую через точки опор 6, 7, 9, 10 плиты. Сначала замеряют смещение точек плиты относительно базовой плоскости 15, проходящей через три точки верхней поверхности плиты, две из которых расположены над точками опоры плиты 6, 7 с одной стороны, а третья 16 расположена на плите над точкой, расположенной в середине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры 9, 10 плиты, а прогибы в точках плиты относительно основания определяют по формуле:

где:

X_k - расстояние от прямой, соединяющей первые две точки опоры плиты до точки замера;

D_k - смещение в k-ой точке плиты относительно базовой плоскости;

L - расстояние от прямой, соединяющей две точки в базовой плоскости над двумя опорами с одной стороны плиты до точки в той же плоскости, находящейся над точкой посередине между остальными опорами с другой стороны;

где: Δ₁ и Δ₂ - смещения точек плиты, находящихся над точками опоры с противоположной стороны от первых двух опор относительно базовой плоскости.

Пример

Для проведения испытания надколонная плита серии ОРТЭКС с фрагментом колонны в центре плиты переворачивалась на угол 180° и устанавливалась на четыре шаровые опоры, расположенные в точках A, B, D, E (фиг.3 приложения). Нагрузка прикладывалась к фрагменту колонны с помощью гидравлического домкрата. Для измерения смещения использовались индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Индикаторы крепились к специальной измерительной ферме, которая устанавливалась на плиту в трех точках - А, В, С. Схема расположения индикаторов (например, точки k₁ и k₂), расположение опор (точки A, B, D, E) и точки установки фермы (А, В, С) показаны на фиг.3. Применение данной схемы измерения (расположение и крепление индикаторов) вызвано следующими соображениями.

Нагружение осуществлялось до 69,490 т за 12 шагов с определенной временной выдержкой. В таблице показаны смещения D₁, D₂ относительно базовой плоскости в соответствующих точках k₁ и k₂, Δ₁ и Δ₂ - смещения точек плиты D и Е, находящихся над точками опоры с противоположной стороны от первых двух опор относительно базовой плоскости, и вычисленные по формуле прогибы U_k1 и U_k2·(X_k1=X_k2=-624 мм); L=1700 мм.

Р (т.)	0	6,700	13,400	20,100	26,800	33,500	40,085	44,440	49,740	55,040	60,340	64,840	69,490
D1	0	0,07	0,33	0,67	1,24	2,35	4,15	5,36	6,71	8,33	9,99	11,55	13,11
D2	0	0	0	0	-0,03	-0,07	-0,01	0,01	0,12	0,29	0,49	0,76	1,03
Δ1	0	0,11	0,24	0,48	0,87	1,57	2,53	3,13	3,80	4,61	5,43	6,22	6,94
Δ2	0	0,08	0,24	0,43	0,76	1,33	2,19	2,78	3,42	4,22	5,04	585	6,71
Uk1	0	0,105	0,418	0,837	1,539	2,882	5,016	6,445	8,035	9,951	11,912	13,765	15,615
Uk2	0	0,035	0,088	0,167	0,269	0,462	0,876	1,075	1,445	1,911	2,412	2,975	3,535

График зависимости от нагрузки прогибов плиты в точках k₁ и k₂ относительно основания приведены на фиг.4 в приложении.

Испытания показали на надежность и простоту предлагаемого устройства и обеспечение повышения точности определения прогиба плиты.

1. Способ измерения прогиба плиты при испытании на стенде, заключающийся в том, что плиту устанавливают на четыре симметрично расположенные опоры, нагрузку прикладывают к плите в центре между точками опоры и определяют прогиб путем замера смещения точек плиты, отличающийся тем, что за основание принимают плоскость, проходящую через точки опор плиты, при этом замеряют смещение точек плиты относительно базовой плоскости, проходящей через три точки верхней поверхности плиты, две из которых расположены над точками опоры плиты с одной стороны, а третья расположена на плите над точкой, расположенной в середине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты, а прогибы в точках плиты относительно основания определяют по формуле
,
где: X_k - расстояние от прямой, соединяющей первые две точки опоры плиты, до точки замера;
D_k - смещение в k-й точке плиты относительно базовой плоскости;
L - расстояние от прямой, соединяющей две точки в базовой плоскости над двумя опорами с одной стороны плиты, до точки в той же плоскости, находящейся над точкой посередине между остальными опорами с другой стороны;
,
где Δ₁ и Δ₂ - смещения точек плиты, находящихся над точками опоры с противоположной стороны от первых двух опор, относительно базовой плоскости.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее индикаторы, ферму, выполненную, например, из уголка и снабженную тремя конусообразными опорными элементами, жестко связанными с фермой и установленными в одной плоскости, причем расстояние между двумя опорными элементами равно расстоянию между двумя опорными точками плиты с одной ее стороны, а третий опорный элемент установлен на ферме на равном расстоянии от первых двух опорных элементов и на расстоянии от прямой, соединяющей два первых опорных элемента, равном расстоянию от прямой, соединяющей опорные точки плиты с одной стороны, до прямой, соединяющей две опорные точки плиты с другой стороны, причем ферма установлена на плите так, что два опорных элемента установлены на плите над опорными точками плиты с одной стороны, а третий элемент установлен на плите над точкой, находящейся посередине отрезка прямой, соединяющей две оставшиеся точки опоры плиты с другой стороны, а корпуса индикаторов закреплены на ферме, причем два из них установлены над точками опоры плиты со стороны одной точки опоры фермы, а один установлен над точкой, находящейся посередине между двумя точками опоры фермы, совпадающими с точками опоры плиты с противоположной стороны.