Устройство для измерения касательных сил морозного пучения грунта относительно фундамента
еHт-,нос- е..и,„ о-T
<-олиот " е-ная
ОПИСАН Е.
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<„>779513
К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 271278 (21) 2703425/29-33 с присоединением заявки Йо (51)М. Кл з
Е 02 0 33/00
Государствениый комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.1180. Бюллетень No 42 (53) УДК 824.131. .388.2 (088.8) Дата опубликования описания 151 130 (72) Авторы изобретения
В.Я. Лапшин, Е.В. Лебедев и М.М. Юрганов
Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛБНЫХ СИЛ
МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТА ОТНОСИТЕЙБНО
ФУНДАМЕНТА
Изобретение относится к строительств,в частности к технике для опре,делейия касательных сил морозного пучения — длительного сопротивления сдвигу мерзлого грунта относительно 5 фундамента,и может быть использовано при изысканиях, проектировании и строительстве зданий и сооружений.
Известно устройство для измерения касательных сил морозного пучения, 10 состоящие из заглубленной в грунт модели сваи, головка которой упирается в неподвижную поперечную опор- ную балку через жесткий, например гидравлический динамометр. Балка, 15 в свою очередь„ скреплена с базой вертикальными стойками. Направленное вверх усилие, возникающее в модели сваи при пучении смерзшегося со сваей грунта, фиксируется динамо- 20 метром. При этом важным условием является жесткость всей измерительной конструкции (11.
Однако эти устройства обеспечивают лишь суммарное определение ка- 25 сательных cHJI действующих вдоль всей поверхности смерэания.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения касательных сил морозного пучения 30 грунта относительно фундамента,содержащее заглубленную в грунт модель, форма которой соответствует форме исследуемого фундамента, и измерительные приборы, присоединенные к модели. Модель состоит иэ отдельных шашек, составленных по форме квадратной сваи. Каждая из шашек соединена с отдельными пружинами тарельчатым динамометром, закрепленным на общей анкерной опоре, воспринимающей суммарные усилия каждой из шашек. Общее усилие, развивающееся в анкерной опоре, также измеряется отдельным динамометром
j2).
Однако это устройство представляет собой сложную конструкцию из-за большого количества измерительных приборов-динамометров, встроенных в корпус модели сваи, и соединяющих эти приборы жестких и упругих элементов. Измерительные приборы требуют раздельной колибровки, а соединяющие элементы — стабилизации для обеспечения надежной работы устройcTBiR в процессе длительных измерений в тяжелых условиях. Неизбежная деформативность такой модели сваи; определяемая общей деформативностью
779513
icex динамометров и соединительных в морозильной камере, забивкой или элементов, приводит к искажению поля другим способом вертикально заглублянапряжейий грунта вокруг модели и ется исследуемая мсдель сваи. Оголов соответственно результатов измерения ник модели упирается в жесткий динамокасательных сил пучения. Кроме того,. метр, установленный на жесткой конизвестное Устройство Не обеспечивает 5 струкции, прочно соединенной с конизмерений касательных сил на раздель- тейнером. В процессе промерзания ных вертикальных участках поверх- верхних слоев грунта начинается смерности моделей фундаментов. эание сваи с грунтом. Получение грунЦелью изобретения является изме- та, выражающееся в виде вертикальнорение касательных сил на любом участ- 0 го перемещения верхне слоев грунта, ке поверхности смерэания модели с вызывает появление касательных сил г р уун том . пучения на поверхности неподвижно
Поставленная цель достигается тем, закрепленной модели сваи, и суммарчто в устройство для измерения ка- ная сила этого воздействия измеряетсательных сил морозного пучения, ся динамометром. Перед началом изсодержащее заглубленную в грунт мо- l5 мерения касательных сил на заданном дель, форма которой соответствует фор. участке поверхности модели проиэвоме исследуемого фундамента, и изме- дится предварительное неоднократное рительные приборы, подсоединенные к промораживание грунта на заданную модели, снабжено электрическими по- глубину беэ включейия подогреватедогревателями, установленными в 20 лей (2-3 цикла промораживания и отвыемках, образованных на внешней бо- таивания грунта) до наступления конковой поверхности модели по ее пери- солидации грунта и соответственно метру. повторяют по одному заранее сосНа чертеже изображен пример уст- тавленному гРаФикУ, соблюдая rtoBройства — модели прямоугольной сваи р5 торение длительности и распределедля.измерения величины касательных ние скоростей промерзания грунта в сил, действующих на поверхностях, каждом из циклов, а также услов ом из циклов, а также условия при п легающих к углам сваи или для поДпитки гРУнта воцой (открытаЯ
1 ле измерения касательных сил, дей- система). При последнем таком цик
Ствующих на плоских частях поверх- З0 ФиксиРуют граФик развития к са ют г а ик развития касательных сил пучения, действующих без ности, общий вид. включения подогревателей, вдоль все ей
Модель сваи 1, изготовленная из армированного бетона, снабжена по- поверхности смерзания моде и. Э пове хности смерзания модели. Этот верхностными подогревателями, разде- гРафик служит эталоном для послеленными на секции прилегающие к
I ю их изме ений. По нему проиэвоуглам 2 и плоским частям 3 модели пучения на заданном участке поверхпо всей площади смерэания грунта и сваи. Головка модели жестко соеди- ноати смерэания сваи с грунтом.для
- иена с массивным металлическим огоэтого в п о ессе п омо аживания половником 4, служащим для подсоеди- Догреватели, Расположенные у ог еватели асположенные на участяения модели к жесткому динамометру 40 ках, где измеРение касате ьн г е изме ение касательных сил
Подогреватели 2 и 3 выполнены из мед- не пРоизвоДитсЯ, пеРиодически кРатной"проволоки диаметром 0,3-0,5 мм с эталевой изоляцией. Проволока на минимальное время ликвидировать в каждой иэ секций с помощью шаблона на этих участках смерзание грунта расположена "змейкой" в один ряд на 45 с поверхностью модели. ощность, поверхности модели с промежутками необходимая для кратковременного
0 5-1 мм заподлицо с поверхностью. оттаивания тонкого слоя определенI
Проволока скреплена с поверхнбстью ной площади поверхности смерзания, бетоЫГ эйоксидным Ъбмпаундом- и Ээли= устанавливается расчетным путем и та последним до краев так, что об Я-" 50 может контролироваться поверхностэована гладкая поверхность, на кото- ными термометрами. Мощность может рой С помощью того же компаунда эа- также определяться по результатам тем наносится тонкий слой абразйййо- предварительных экспериментов. В ка " Го материйЗ а-"- мелкого песка с "целью честве термометра может испольэо1 имитации качества реальной поверх=" ваться и сам подогреватель, выполности бетонной сваи. Выводы каждой
55 ненный из материала с достаточным секции подогревателей (на чертеже температурный коэффициентом сопроне показаны) с целью комбинации их тивления. Для уточненного иэмерейодключения к источнйку тбка раэдель- ния распределения температ ры по но проходят через отверстия сваи и площади поверхности модели подогре выведены из сваи рядом с огаловником. 60 ватель может быть дополнительно
Устройство-модель сваи работает. секционирован, чтобы обеспечить следующим образом. . более дифференцированный контроль
В грунт с заданной влажностью, температуры соответствующих участков. помещенный в жесткий, вертикально Температура в этом случае "может расположенный контейнер, находящийся 45 контролироваться вслед эа подогревом. аа.:
779513
Периоды между оттаиваниями поверхности см рзания на этих участках предварительно определяют экспериментальным путем из условия развития на них максимально допустимых касательных сил пучения, искажающих результаты измерений. Касательные силы на этих участках после кратковремен- ного оттаивания при последующем смерзании восстанавливаются медленно,а кратковременные оттаивания, для которых достаточно довести температуру на поверхности до О С„ незначительно искажают температуру на соседних необогреваемых участках повеохности из- за малого количества тепловой энергии,выделенной при таких подогревах 15 в массив окружающего грунта.В связи с этим на необогреваемом участке оттаивания не происходит и смерзание не нарушается. В этих условиях динамометром фиксируется касательные силы 2О пучения только с -необогреваемых участков поверхиости сваи, Разность сил, зафиксированных эталонным графиком, и сил, замеренных на участке необогреваемой, т.е. измеряемой поверхности смерзания, в каждый соответствующий момент измерения характеризует величину касательной силы, действующей на неизмеряемую поверхность модели.
Для повышения точности результата измерения возмбжно повторение цикла измерения с изменением кобинации включения подогревателей на обратную, при которой подогреваемые ранее участки не подогреваются, а подогреваются ранее не подогреваемые участки. При этом сумма сил, действующих на замеренных поверхностях смерзания в первом и втором измерениях, с точностью допустимых погрешностей измерения должна быть равна силе,зафик- 40 сированной на эталонном графике в каждый соответствующий момент времени, оценка которых может быть только субъективной.
Упрощение конструкции устройства уменьшает затраты на его изготовление при одновременном расширении диапазона его использования в части измерения касательных сил п уч ение-"на" " поверхностях сложной формы.
Обеспечение необходимой жесткости устройства повыаает точность измерения касательных сил пучения.уменьшение количества измерительных приборов-динамометров до одного и вынесение его за пределы корпуса мо- дели фундамента облегчает проверку у(инайометрй и делает ее возможной даже в ходе продолжительного эксперимента. Кроме того, это облегчает автоматизацию процесса измерения.
Нераздельность и жесткость корпуса модели фундамента наряду с отсутствием в нем измерительных приборов повышает надежность устройства, что особенно важно, если иметь ввиду такой грубый способ заглубления модели фундамента в грунт как забивка.
Формула изобретения
Устройство для измерения касательных сил морозного пучения грунта относительно фундамента, содержащее заглубленную в грунт модель, форма которой соответствует форме исследуемого фундамента, и измерительные приборы, подсоединенные и модели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения касательных сил на любом участке поверхности смерзания модели с грунтом, оно снабжено электрическими подогревателями установленными в выемках образованных на внешней боковой поверхности модели по ее периметру.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. Издательство литературы по строительству, М., 1973.
2. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Стройиздат, Л., 1977.
779513
Составитель В . Латушкин
Техред Н.Барадулина Корректор Г. Решетник
Редактор Q. Петрушко
Тираж 713 Подписное
ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, K-35, Раушская наб,, д. 4/5
Заказ 7976/41 филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная,4
