6.3. Способы нагружения образцов. Грузы и испытательное оборудование

При испытаниях нагрузка создается грузами, рычажны­ми установками, грузовыми механизмами н сжатым воз­духом.

Для загружения используют штучные и специальные грузы, сыпучие материалы, емкости, наполненные водой. Предпочтение следует отдавать гирям, металлическим от­ливкам, поковкам, бетонным и железобетонным блокам, а при наличии непротекаемых емкостей воде. Перед испы­таниями все крупные, грузы взвешиваются и маркируются. Длина штучных грузов не должна превышать 1/б пролета испытываемой конструкции. Зазоры между грузами по всей высоте должны быть не менее 50 мм, чтобы из них не образовались самонесущие своды.

Допускаемая погрешность нагрузки, принятой для испытаний, +-5 % контрольной нагрузки.

Сыпучие материалы (песок, гравий, щебень, руда) за­гружают в ящики без дна, установленные поверх конструкциии. Вдоль пролета балочных конструкций размещают не менее двух ящиков, а для конструкций, работающих в двух направлениях,— не менее четырех. Зазоры между ящиками должны быть не менее 0,1 пролета конструкции и не менее 250 мм. При полевых испытаниях применять гигро­скопические материалы не рекомендуется. Для снижения трудоемкости испытаний и уменьшения количества штуч­ных грузов используют рычажные устройства и приспособ­ления с соотношением плеч от 1:2 до 1:10. Во избежание появления горизонтальной составляющей приложенного усилия после каждого этапа загружения рычаг должен быть приведен в горизонтальное положение.

К грузовым механизмам относятся испытательные прес­сы и машины, гидравлические и винтовые домкраты, тали, полиспасты и лебедки.

Испытательными прессами и машинами оборудуются лаборатории для испытания строительных материалов и конструкций. Для проведения статических испытаний на сжатие, поперечный и продольный изгиб стандартных об­разцов, деталей, узлов и строительных конструкций отече­ственной промышленностью выпускаются следующие прес­сы: П-1000, П-500, П-200 и П-125 универ­сальные испытательные машины для проведения статиче­ских и динамических испытаний: МУП-200, МУП-100, МУП-20; универсальные машины для статических испытаний на растяжение, сжатие, изгиб и загиб: УММ-200, Р-100, Р-50, Р-20, Р-10, Р-5, Р-0,5, МР-0,5-1, РМУ-0,05-1; прессы для проведения стати­ческих испытаний стандартных образцов строительных ма­териалов: П-500, П-250, П-125, П-50, П-10, П-5, П-2.

Однако возможности прессового оборудования для испы­тания строительных конструкций весьма ограничены. Наи­более удобными грузовыми механизмами для этой цели являются гидравлические домкраты с различным ходом поршня.

Усилие, развиваемое гидравлическим домкратом, равно давлению в цилиндре, взятому с учетом сопротивления на преодоление сил трения, умноженному на площадь поршня. Домкраты серии ДГ-100М и ДГ-200М работают по принци­пу удвоения силы благодаря специальной конструкции ци­линдра.

Для работы с гидравлическими домкратами используют насосные станции с ручным приводом НСР-400, НСР-400М или с электрическим приводом НСП-400, НСП-400М. На­сосная станция может обслуживать одновременно несколько дом­кратов. Усилие, развиваемое домкратом, определяется по показанию технического манометра класса не ниже 2,5, из­меряющего давление с точностью до +2,5 %. Гидравличе­ские домкраты и манометры выбираются с таким условием, чтобы обеспечить передачу на испытываемую конструкцию заданных усилий на каждом этапе загружения при соблю­дении необходимой точности. Перед испытаниями все мано­метры поверяются по образцовому контрольному маномет­ру класса 0,2. Каждый домкрат вместе с насосной станцией и всей гидросистемой также подлежит обязательной повер­ке с помощью образцовых динамометров или на испыта­тельных прессах. Грузоподъемная сила домкрата не должна превышать более чем в 2-2,5 раза теоретическую разрушающую нагрузку для конструкции, ход поршня дол­жен быть достаточным для доведения ее до разрушения. Если прогиб конструкции превышает ход поршня, произво­дят перестановку домкрата с введением металлических распорок или применяют специальные домкраты с перехватом поршня упорной гайкой, позволяющие в процессе испыта­ния совершать, без перестановки до трех перехватов. Винтовые домкраты, тали, полиспасты и лебедки при испытаниях конструкций применяют обычно в тех случаях, когда необходимо создавать небольшие усилия, например имитирующее поперечное усилие от торможения мостового крана при испытании колонны.

Для испытания в полевых условиях применяют простей­шие и сборно-разборные инвентарные стенды, в заводских и лабораторных условиях — стенды с использованием сжа­того воздуха, домкратные установки, стационарные, меха­низированные и автоматизированные стенды.

Простейшие стенды имеют две или четыре опоры, выпол­ненные из кирпича, бетона или сборных железобетонных элементов. Между несущими опорами устраива­ются страховочные для фиксации конструкции в случае внезапного обрушения. К числу простейших можно отнести стенды для испытания конструкций в горизонтальном поло­жении.

Рис.6.6. Простейший стенд:

1 — испытываемая конструкция; 2 — опора; 3 — грузы;

4 — стра­ховочные опоры; 5 — подкладки

Плиты, панели, настилы и другие плоские конструкции можно испытывать на стендах с использованием сжатого воздуха (рис. 6.7).

Для испытания балок, ферм и других конструкций про­летом до 18 м используют сборно-разборные инвентарные

Рис. 6.7. Схема испытания плиты сжа­тым воздухом:

1 — испытываемая конструкция; 2— пневмптический баллон; 3 — упорный щит с ограничи­телями; 4 — поперечина; 5 — тяги; 6— продоль­ные балки;

7— поперечные опорные балки; 8—фундамент

стенды, собираемые из набора элементов различной длины, в виде двух ферм, между которыми помещают испытывае­мую конструкцию (рис. 6.8). Раскосы крепят к фасонкам нижнего пояса стенда в зависимости от пролета ис­пытываемой конструкции. Нагрузочными устройствами служат гидравлические домкраты.

Рис. 6.8. Схема сборно-разборного стенда:

1 — раскосы; 2 — гидравлические домкраты; 3 — испытываемая конструкция;

4 — верхний пояс фермы; 5 — нижний пояс фермы

В качестве стенда для испытания стеновых панелей или объемных элементом крупнопанельных зданий служат металлические опорные балки, соединенные тяжами (рис.6.9).

Рис. 6.9. Схема испытания объемного блока:

1 — объемный блок; 2 — тяжи; 3 — опорные балки;

4 — раскрепляющие балки; 5 — гидрав­лические домкраты;

6 — прокладки; 7 — пере­ставные бетонные опоры

При необходимости передачи на испытываемую кон­струкцию вертикальной и горизонтальной нагрузок приме­няют домкратные установки.

Стационарные стенды состоят из силовой железобетон­ной плиты с ручьями для установки металлических тяжей, воспринимающих усилия от гидравлических домкратов, комплекта траверс, опор и страховочных приспособлений (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Схема испытания на стационарном стенде:

1 — испытываемая конструкция; 2 — траверсы; 3 — гидравлический домкрат;

4 — поперечные балки; 5— тяжи; 6 — силовая железо­бетонная плита