СИЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

При проведении испытаний к испытываемому объекту прикладывают статические или динамические нагрузки. Выбор способа нагружения, схемы и порядка загружения является важным этапом подготовки эксперимента, так как он существенно влияет на трудоемкость проведения исследований, возможность создания наиболее' неблагоприятного напряженно-деформированного состояния конструкций и сооружений.

• Создание статической нагрузки

Статические нагрузки могут создаваться собственным весом какого-либо материала (штучных грузов, песка, воды и т. д.) или давлением специального приспособления (домкрата, камеры со сжатым воздухом и др.), опертого на упор.

Для удобства работы и точности создания нагрузки необходимы следующие требования: короткий период нагружения и разгружения; простота и легкость процесса загружения и разгружения; быстрота и точность определения нагрузок в процессе испытаний. Испытательная нагрузка не должна быть дополнительным конструктивным элементом (как, например, кирпич с перевязкой рядов) и не должна меняться во времени (например, из-за увеличения влажности кирпича, песка и др.).

Нагрузки устанавливаются в зависимости от способа их создания: при нагружении штучными грузами — путем предварительного взвешивания с необходимой для испытаний точностью (до 0,1 кг); при нагружении водой — замером массы воды; при создании нагрузки воздушной подушкой — замером давления воздуха манометром; при нагружении гидродомкратами — замером давления масла в системе манометром с обязательной предварительной поверкой системы «гидродомкрат — насосная станция — манометр» на прессе.

Рис. 1.1. Динамометры:

а — динамометры растяжения; б — образцовый динамометр Н. Г. То- каря; в — динамометр сжатия; г — электромеханические динамометры?:

1 — серьга; 2 — шкала; 3 — упругая замкнутая рама; 4 — индикатор;.

5 — упругий элемент; 6 — тензорезисторы

Эффективным способом определения внешней нагрузки является постановка динамометров сжатия или растяжения между испытываемой конструкцией и нагрузкой. Динамометры сжатия и растяжения могут быть механическими и электромеханическими (рис. 1.1). Механические динамометры основаны на зависимости между усилием и деформацией пружины (пружина может быть спиральной, плоской, круглой). Деформация пружины преобразуется в угловое перемещение стрелки циферблата 2 или индикатора часового типа 4 (см. рис. 1.1).

Электромеханические динамометры состоят из упругого стального элемента 5, на который наклеены тензорезисторы 6. Стальной элемент может быть выполнен в виде стержня (для динамометра растяжения) или трубы (динамометр сжатия). Отсчет ведется по любому регистрирующему прибору, использующемуся в тензометрии.

Рис. 1.2. Способы создания статических нагрузок:

а, б — испытание фермы; в — схема создания нагрузки на балку штучными грузами; г — нагружение воздушной или водяной емкостью (мешком); д — испытание балки на стационарном стенде с силовым полом; е — нагружение водой, помещенной в емкость из деревянных щитов и водонепроницаемой пленки; 1 — испытуемая конструкция; 2 — домкрат; 3 — тяги?

4 — балка; 5 — стойки; 6 — штучные грузы; 7 — подставки; 8 — резиновая камера; 9 — швеллеры; 10 — силовой пол; 11 — водонепроницаемая пленка; 12 — деревянные щиты

 

Современные способы создания статических нагрузок показаны на рис. 1.2. Наилучшим способом создания нагрузок является применение гидродомкратов 2, технические характеристики которых приведены в табл. 1.1, например, при испытаниях ферм 1 в горизонтальном положении. При этом возможен упор домкратов 2 в стальную балку или ферму 4, усиленную по сравнению с испытываемой (рис. 1.2, а, б).

Для создания нагрузок применяются также штучные грузы (кирпич, блоки, чугунные чушки) (рис. 1.2, б), однако их использование связано с трудоемкими работами по укладке. При использовании штучных грузов нельзя допускать перевязку швов, необходимо все грузы укладывать столбиками на небольших расстояниях.

 

При создании сравнительно большой распределенной нагрузки можно использовать воздушный или водяной мешок (рис. 1.2, г). Водяной мешок предпочтительнее, так как падение давления в нем наблюдается при небольших перемещениях испытываемой конструкции, что делает его безопасным при разрушении конструкции. Хорошие результаты дает использование в качестве груза воды, помещенной в емкость из шитов и водонепоонипаемой пленки (см.рис. 1.2, е). Наилучшим способом испытания конструкций является испытание их в лаборатории на стационарном стенде (см. рис. 1.2, д), который состоит из массивной железобетонной силовой плиты, в которой выполнены анкерные приспособления (ручьи) в виде двух забетонированных швеллеров 9. В них крепятся тяги 3, на которые передается усилие от гидродомкратов 2, упирающихся в испытываемую конструкцию 1. Гидродомкраты располагаются на уровне верхнего или нижнего поясов испытываемой конструкции. Анкерные и нагрузочные устройства могут быть объединены в самоходный комплекс, перемещающийся вдоль испытываемой конструкции.