Розподілене навантаження.

Якщо немає можливості застосувати інші матеріали, в якості розподіленого навантаження можуть бути використані сипучі матеріали - пісок, щебінь і ін. Але при цьому не можна досягти достатньої точності в оцінці прикладеного зусилля, тому що навантаження міняється в залежності від щільності засипання, щільності і вологості матеріалу. Зростання і зняття такого навантаження вимагає значних витрат часу бо потребує забезпечення рівномірності вантажу.

При використанні штучних вантажів перевагу варто віддавати гирям, металевим виливкам, куванням, бетонним блокам. Цеглу й інші пористі матеріали при тривалих випробувань на відкритому повітрі приходиться захищати від атмосферних опадів для забезпечення стабільності навантаження. Вагу штучних вантажів визначають пробним зважуванням. Найбільше точно зважити і замаркірувати можна великі вантажі.

Для створення значних навантажень зручно застосовувати воду. При завантежнні плоских горизонтальних поверхонь на них установлюються легкі огородження, сприймаючі розпір води, яка заливається у водонепроникні ємності.

Для статичних випробувань плоских плит і панелей використовується тиск повітря (рис. 5). Навантаження створюється тиском у плоских повітронепроникних мішках 2, що розміщають між поверхнею плити 1 і силовим щитом 3, закріпленими через поперечки 4 і стяжні болти 5 до нижніх подовжніх балок 6.

Легкі огороджуючи конструкції можна випробовувати попарно, створюючи герметичний обсяг самими плитами і повітряно-непроникненим контуром по їх периметру.

Зосереджене навантаження

Для створення зосереджених навантажень застосовуються підвішені вантажі, натяжні пристосування, домкрати.

Підвішування вантажів є найпростішим, але найбільш громіздким способом. Його перевагою в порівнянні з іншими способами є те, що діючі на конструкцію сили не змінюються при її деформаціях (прогині). На рис6 показані схеми підвіски вантажів для створення вузлових навантажень на верхній пояс ферми. Розподільні балки зменшують число тяжів і вантажних площадок.

Рис. 6 Підвіска вантажів

При заміні підвішених вантажів натяжними пристроями відпадає необхідність у зважуванні і транспортуванні вантажів, напрямок зусиль може бути не тільки вертикальним. Пристрої компактні, зручні в роботі, але не забезпечують стабільність зусиль у часі і вимагають періодичної підтяжки. Для контролю зусиль застосовуються динамометри.

На рис.7 показані два способи створення навантажень на ригель рами за допомогою натяжних пристроїв. При випробуванні в лабораторії тяжі заанкерюються в силову підлогу; при випробуванні на будівельному майданчику для анкеровки можна застосовувати платформи з вантажем, які набагато перевищують зусилля в тяжі. Натяг здійснюється домкратами чи лебідками. Невеликі зусилля можуть створюватися талрепами.

Домкрати можуть бути найбільш зручним засобом для створення значних навантажень, які необхідно прикласти до конструкції на період випробувань. Їх переваги: невеликі габарити, простота створення і регулювання навантаження, можливість автоматизації процесу навантаження.

За принципом дії домкрати поділяються на гвинтові і гідравлічні. Гвинтові домкрати розвивають невеликі зусилля (до 1 т) і застосовуються порівняно рідко. Гідравлічні домкрати розвивають значні зусилля - 5...200 т і можуть працювати від індивідуальних ручних насосів, вмонтованих у корпус, чи підключатися до насосної станції з ручним чи електричним приводом. Підключення до загальної насосної станції забезпечує однаковий тиск у всіх домкратах, що дуже важливо при завантаженні конструкції рівномірним навантаженням (рис8).

Прилади для виміру зосереджених сил називаються динамометрами. За принципом дії розрізняють динамометри: механічні (пружинні), гідравлічні, електромеханічні.

У пружинних динамометрах зусилля сприймається пружною пружиною, деформація, якої передається на стрілочний покажчик. Принцип дії динамометра заснований на пропорційній залежності між зусиллям і деформацією пружини. Існують динамометри розтягання і стиску різної конструкції і потужності.

Останнім часом усе ширше застосовуються електромеханічні динамометри з тензорезисторами. На рис.3.8, а показаний динамометр для виміру розтяжних зусиль, що представляє собою сталевий стержень круглого перетину. Невеликі зусилля стиску можуть вимірятися динамометрами у виді сталевого кільця, а значні стискальні зусилля - товстостінним циліндром (рис.3.8, б). Деформації стержня, кільця, циліндра, що виникають під навантаженням, сприймаються тензорезисторами і реєструються електричними приладами, шкала яких проградуйована в одиницях сил.

Для виміру розподілених навантажень (наприклад, при випробуванні основ і фундаментів) застосовуються датчики розподіленого тиску - мессдози. Пружною системою, що сприймає нормальне навантаження, звичайно служить кругла чи прямокутна пластина - гофрована мембрана, або рідина (олія), яка стиснута в циліндрі. Для реєстрації величини навантаження використовуються тензорезисторні, індуктивні чи пьєзоперетворювачі.

Велика трудомісткість і вартість експерименту, а в окремих випадках і неможливість його повторення, вимагають ретельного планування робіт. План робіт містить наступні основні організаційні і науково-методичні питання:

- мета і задачі випробування;

- основні критерії, що характеризують достатню несучу здатність і жорсткість конструкції;

- статична схема випробовуваної конструкції;

- метод випробовування;

- способи створення випробного навантаження і режим завантаження конструкції;

- вибір випробовуваних елементів і схем завантаження;

- вибір вимірювальних приладів і їхнє розміщення на конструкції;

- розробка форм журналів для запису показань приладів, а також іншої документації, необхідної для проведення експерименту;

- розподіл обов'язків між членами бригади;

- заходи щодо техніки безпеки;

- форма звітності й обробки результатів експерименту;

- визначення фізико-механічних властивостей матеріалу конструкції;

- контрольні заходи за правильністю ходу експерименту;

- виконавча схема креслення установки з пояснювальною запискою.

Визначення величини випробного навантаження.

Заздалегідь призначене навантаження, що повинне витримати випробовувана конструкція, називається контрольним навантаженням.

У тому випадку, коли потрібно знайти несучу здатність досліджуваної конструкції, вона завантажується до руйнування і руйнівне навантаження визначається в результаті іспиту.

Якщо випробовування конструкції повинно проводитися в межах пружної роботи, то потрібно визначити максимально припустиму величину випробного навантаження.