способ экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона и коэффициента динамического упрочнения бетона с учетом трещинообразования

Формула изобретения

Способ экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона с учетом трещинообразования, заключающийся в закреплении опытного бетонного образца в виде призмы между несущими плитами испытательного стенда с использованием центрирующего устройства, обеспечивающего центральное приложение сжимающей нагрузки в процессе нагружения, и регистрации усилия и деформаций призмы во времени с использованием динамометра и тензостанции, отличающийся тем, что нагружение осуществляют через рычажную систему в два этапа: на первом - ступенчатое статическое нагружение образца до заданного уровня в различных долях от нагрузки трещинообразования посредством укладки штучных грузов на грузовую платформу, на втором - мгновенное или ступенчатое динамическое догружение падающим при уменьшении силы тока в электромагните грузом, ось центра тяжести которого совпадает с осью грузовой платформы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению параметров деформирования бетона при статическом нагружении бетонных образцов до уровня, не превышающего предела прочности бетона на сжатие R_b, и динамическом догружении до разрушения с постоянной скоростью нагружения.

Проектирование железобетонных конструкций ведут с учетом статического приложения нагрузки и дальнейшем ее воздействии, при этом используя призменную прочность бетона, определяемую в ходе постепенного (ступенями) нагружения бетонных призм с использованием пресса (см. ГОСТ 24452-80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона - М.: НИИЖБД982. - 15 с.). Недостатком аналога является относительно невысокая скорость нагружения бетонных призм, не позволяющая судить о деформировании образца при высокоскоростном нагружении.

При расчете железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки используют величины предела прочности и предельных деформаций бетонных образцов, определяемые в момент их разрушения при динамическом нагружении и превосходящие аналогичные величины, найденные в ходе статического испытания.

Наиболее близким решением к заявленному изобретению является пневмодинамическая установка для высокоскоростного нагружения бетонных призм (см. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. - М.: Стройиздат, 1970. - 272 с.).

Недостатком прототипа является невозможность создания определенного уровня статического нагружения, предшествующего высокоскоростному нагружению бетонной призмой.

Поставленная задача достигается тем, что в способе экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона с учетом трещинообразования, заключающемся в закреплении опытного бетонного образца в виде призмы между несущими плитами испытательного стенда с использованием центрирующего устройства, обеспечивающего центральное приложение сжимающей нагрузки в процессе нагружения, и регистрации усилия и деформаций призмы во времени с использованием динамометра и тензостанции, согласно изобретению нагружение осуществляют через рычажную систему в два этапа: на первом - ступенчатое статическое нагружение образца до заданного уровня в различных долях от нагрузки трещинообразования посредством укладки штучных грузов на грузовую платформу, на втором - мгновенное или ступенчатое динамическое догружение падающим при уменьшении силы тока в электромагните грузом, ось центра тяжести которого совпадает с осью грузовой платформы.

Специально сконструированная установка включает устройства для центрирования образца, рычаг для передачи усилия на испытуемый образец, грузовую платформу для приложения статической нагрузки и металлические грузы, подвешенные на электромагните. Нагружение осуществляют через рычажную систему в два этапа: на первом - ступенчатое статическое нагружение образца до заданного уровня в различных долях от нагрузки трещинообразования посредством укладки штучных грузов на грузовую платформу, на втором - мгновенное или ступенчатое динамическое догружение падающим при уменьшении силы тока в электромагните грузом, ось центра тяжести которого совпадает с осью грузовой платформы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки для испытания бетонного образца в виде призмы с приложением заданного уровня статического нагружения и динамического догружения, мгновенного или с постоянной скоростью, на фиг.2 - узел крепления и центрирования образца.

Способ определения статико-динамических диаграмм бетона осуществляется следующим образом. Бетонная призма 1 через сферический шарнир 2 устанавливается на нижнюю несущую плиту 3. Шпильки 4, бетонируемые в основание и раскрепляемые конструктивной плитой 5, служат направляющими для несущих плит. После установки призмы и ее центрирования в проектном положении осуществляется ее статическое нагружение через рычаг 6 путем ступенчатого увеличения нагрузки в грузовой платформе 7. Величина нагрузки, передаваемая на призму через сферический шарнир, служащий центрирующим нагрузку устройством, фиксируется динамометром 8. После достижения заданного уровня статического нагружения образца осуществляется динамическое догружение путем изменения силы тока в электромагните 9. Путем отключения тока осуществляется мгновенное приложение нагрузки от висящего груза 10. Так же можно ступенчато с промежутками от тысячных долей до нескольких секунд уменьшать силу тока в электромагните так, чтобы на каждой ступени на рычаг с нулевой высоты падал не весь груз, а лишь его часть, что позволит осуществить динамическое догружение с постоянной скоростью нагружения. Шпильки с загибами 11 предохраняют груз, падающий при изменении силы тока электромагнита на рычаг, от падения в результате разрушения образца. Для предохранения грузовой платформы от деформирования устроен бетонный постамент 12 с прокладкой из поризованной резины 13. Для гашения колебаний, вызванных падением груза при изменении силы тока в электромагните, устанавливается демпфер 14.

В процессе проведения испытаний динамометром измеряют усилие, действующее на призму, а параметры деформирования самой призмы при статическом нагружении и динамическом догружении измеряются при помощи тензостанции, оборудованной встроенным тензоусилителем, позволяющим подключать тензодатчики без использования промежуточных усилителей, и имеющей возможность при подключении к компьютеру и использовании специализированного ПО записывать и отображать преобразованные сигналы нескольких входных каналов в зависимости от времени. Для определения влияния трещинообразования на поведение бетона при динамическом догружении образцы первой серии загружаются сначала статической нагрузкой ниже уровня трещинообразования и динамически догружаются с постоянной скоростью нагружения, а затем образцы второй серии загружаются статической нагрузкой выше уровня трещинообразования и динамически догружаются с той же скоростью, что и образцы первой серии. По результатам испытаний строятся статико-динамические диаграммы деформирования бетона и определяется коэффициент динамического упрочнения бетона в зависимости от уровня статического нагружения, вида динамического догружения, а при догружении с постоянной скоростью нагружения и от этого времени, как отношение конечной величины прочности при статико-динамическом нагружении к прочности при стандартных испытаниях в условиях статического нагружения.