PL62322B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwoi ¦Opublikowano: ?0. III. 1971 62322 KI. 42 k, 27 MKP G 01 m, 7/00 Twórca wynalazku: Kazimierz Podgórski Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego (Katedra Budownictwa Podziemnego Kopaln), Gliwice (Polska) Sposób wyznaczania wytrzymalosci i stanu naprezen w warstwach górotworu lub konstrukcjach budowlanych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznacza¬ nia wytrzymalosci i stanu naprezen w warstwach górotworu lub konstrukcjach budowlanych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu.Urzadzenie to w oparciu o ustalona jego chara¬ kterystyke laboratoryjnie dla podobnych warun¬ ków badan nielaboratoryjnych zezwala na drodze porównania wyników wskazan, badanych miejsc górotworu czy konstrukcji budowlanych okreslic stan riaprezen i prawdopodobna graniczna wy¬ trzymalosc badanej materii.'Dotychczas stan naprezen i graniczna wytrzy¬ malosc materii ustalano glównie na drodze badan laboratoryjnych. W tym celu wycinano próbki z warstw górotworu czy konstrukcji budowlanych lub przygotowywano je z materialów wiazacych z których wykonywana jest dana konstrukcja.Próbki takie obrabiano dodatkowo laboratoryjnie i wkladano je do maszyny wytrzymalosciowej.Wywierano odpowiednie cisnienia, które powo¬ dowaly powstawanie naprezen i odksztalcen bada¬ nej próbki. Po osiagnieciu granicznych naprezen badana próbka ulegala zniszczeniu. Wielkosc tych naprezen stanowi graniczna wytrzymalosc. Stan na¬ prezen na odslonietej powierzchni górotworu czy konstrukcji budowlanej okreslano równiez na dro¬ dze pomiaru odksztalcen czujnikami mechanicznymi czy elektrycznymi. Dla okreslenia stanu naprezen wewnatrz górotworu Wiercono otwory i przykle- 15 20 25 30 jano do dna otworu czujniki oporowe, które zezwa¬ laly mierzyc odksztalcenie.Wykorzystujac pomierzone odksztalcenie i wspól¬ czynniki wytrzymalosciowe skaly na dnie otworu obliczano stan naprezen przy zastosowaniu praw mechaniki i wytrzymalosci materialów. Stan na¬ prezen wewnatrz konstrukcji budowlanej okre¬ slano na drodze pomiaru odksztalcen zabudowanych w konstrukcji czujników strunowych lub opo^- rowyeh.Wytrzymalosc konstrukcji budowlanej okreslano w przyblizeniu za pomoca mlotka odbojnego. Mlotek odbójny przyciskano do badanej powierzchni ma¬ terialu i opuszczano bijak, który uderzajac w grot powodowal zaglebienie sie kulki grota i sprezyste odbicie bijaka od grota. Wielkosc sprezystego od¬ bicia bijaka wskazywal suwak.Na podstawie wielkosci odbicia bijaka lub wiel¬ kosci wglebienia kulki grota w badany material odczytywano z charakterystyki mlotka odbojnego prawdopodobna wytrzymalosc badanej konstrukcji.Dorazna wytrzymalosc skaly czy betonu okreslano równiez przez wciskanie próbników w boczne scianki otworu wywierconego w badanej materii mierzac przy tym wielkosc sily dzialajacej za ostrze próbnika i wielkosc zaglebienia w sciance otworu.Stosowane urzadzenia nie zezwalaly na okresle¬ nie wytrzymalosci w zlozonym stanie naprezen ba¬ danej materii i wytrzymalosci badanej materii od¬ prezonej przy cisnieniu atmosferycznym bezpósre- 62322 \3 62322 4 dnio w górotworze czy konstrukcji budowlanej. Do¬ konywane pomiary wytrzymalosci materii w ci¬ snieniu nie zezwalaly okreslic wplywu stanu na¬ prezen na wzrost wytrzymalosci.Równiez do pomiaru cisnien w górotworze czy w konstrukcji budowlanej stosowane urzadzenia w formie czujników hydraulicznych czy elektrycz¬ nych z wzorcowymi tloczkami zabudowanymi w otworach wiertniczych okreslaly poprzez od¬ ksztalcenie wlasne i scian otworu tylko wzrost na¬ prezen a nie podawaly jaka jest wypadkowa wiel¬ kosc naprezen w badanej materii. Omawiane urzadzenia zezwalaly tylko na fragmentaryczne ba¬ dania scisle okreslonych wielkosci i byly niewy¬ godne w praktycznym ich zastosowaniu.Celem wynalazku jest sposób wyznaczania wy¬ trzymalosci w zlozonym stanie naprezen i wypad¬ kowej wielkosci stanu naprezen oraz wytrzyma¬ losci badanej materii odprezonej w wykonanym otworze bezposrednio w górotworze czy konstruk¬ cji budowlanej.Zacjaniem urzadzenia wedlug wynalazku jest pomiar energii sprezystego odbicia i miazdzenia ba¬ danej materii na dnie otworu w zlozonym stanie naprezen i energii sprezystego odbicia i miazdze¬ nia odprezonego rdzenia przy dnie otworu wyko¬ nanego w górotworze czy konstrukcji budowla¬ nej. Uzyskane wyniki z pomiaru energii sprezy¬ stego odbicia, miazdzenia i wielkosci zaglebienia grota podczas miazdzenia w zlozonym stanie napre¬ zen zezwalaja okreslic wypadkowa wielkosc stanu naprezen i wytrzymalosc skaly czy konstrukcji bu¬ dowlanej.Cel ten zostal osiagniety na drodze pomiaru energii sprezystego odbicia bijaka malego i energii miazdzenia pod wplywem bijaka duzego na dnie otworu lub odslonietej powierzchni oraz na czolo¬ wej powierzchni, przy czym dla dokonania po¬ miaru przystawia sie urzadzenie do wyrównanej powierzchni dna otworu lub czolowej powierzchni rdzenia i zwalnia sie maly bijak, który pod wply¬ wem dzialania sprezyny uderza o grot i ulega od¬ biciu mierzac energie sprezystego odbicia, nastepnie zwalnia sie duzy bijak, który uderzajac w grot powoduje miazdzenie badanej materii i ulega od^ biciu mierzac energie zuzyta na miazdzenie w roz¬ patrywanym miejscu badanej materii.Ela osiagniecia tego celu urzadzenie posiada grot z otworem do którego wchodzi koniec bijaka ma¬ lego na którym znajduje sie bijak duzy i ma od¬ suwane i dosuwane prowadnice z suwakami okre¬ slajacymi polozenie bijaka malego i bijaka duzego po ich odbiciu sie od grota podczas pomiaru energii sprezystego odbicia i miazdzenia badanej materii.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny przez dolna czesc urzadzenia, fig. 2 przekrój podluzny przez górna czesc urzadzenia, fig. 3 przekrój poprzeczny przez urzadzenie w miejscu zaczepu odchylajace pro¬ wadnice suwaka do pomiaru energii miazdzenia i suwaka do pomiaru wielkosci wcisniecia sie grota w badana materie, fig. 4 przekrój poprzeczny nad bijakiem, fig. 5 przekrój poprzeczny w miejscu tu- lei zwalniajacej bijaki, fig, 6 przekrój poprzeczny przez urzadzenie miedzy podchwytami bijaków, fig. 7 urzadzenie przylozone do czolowej powierzch¬ ni rdzenia, fig. 8 przyrzad do cechowania urzadze¬ nia na drodze laboratoryjnej. 5 Dla okreslenia stanu naprezen i wytrzymalosci materii w danym miejscu przyklada sie urzadzenie do odslonietej powierzchni materii i po jego uru¬ chomieniu odczytuje sie wskazania odbicia bijaków i wglebienie w materie grota. Jezeli przewiduje sie zbadanie materii wewnatrz konstrukcji lub góro¬ tworu wówczas wierci sie otwór na dana glebokosc i do otworu wsuwa sie urzadzenie i po jego do¬ cisnieciu nastepuje zwolnienie kolejno bijaków i pomiar energii oraz zaglebienia grota w materie.Przed przystapieniem do badan nalezy powierzch¬ nie styku urzadzenia z materia wyrównac a w przypadku otworu usunac zwierciny. Po takim przygotowaniu otworu w badanej materii wklada sie do niego urzadzenie i dokonuje pomiaru energii sprezystego odbicia i miazdzenia materii na dnie otworu.Jesli zachodzi potrzeba okreslenia wplywu czasu na stan naprezen w badanej materii wówczas po¬ nownie wyrównuje sie dno otworu i dokonuje na¬ stepnego pomiaru energii sprezystego odbicia i miazdzenia badanej materii. Przez dokonanie ta¬ kich pomiarów w odstepach czasu okresla sie .od¬ prezenie badanej materii.Dla stwierdzenia jaka jest wytrzymalosc nie- obciazonej badanej materii wyrównuje sie dno otworu i po zalozeniu na zerdz koronki wierci sie tak aby uzyskac nienaruszony rdzen. Wyciety w ba¬ danej materii rdzen w otworze ulega odprezeniu do cisnienia atmosferycznego tak ze dalsze bada¬ nia rdzenia w otworze beda dotyczyly jednoosiowe¬ go stanu naprezen. Do odprezonego rdzenia w otwo¬ rze przystawia sie urzadzenie i mierzy energie odbi¬ cia i miazdzenia oraz zaglebienie grota w rdzen.Wielkosc rdzenia Jak i otworu w badanej materii musi byc ustalona dla danego urzadzenia uprzednio na drodze badan laboratoryjnych. Odpornosc rdze¬ nia na energie sprezystego odbicia i miazdzenia mozna równiez okreslic w oparciu o wyniki badan laboratoryjnych danej materii. Przy zastosowaniu monogramów uprzednio ustalonych dla danego urzadzenia i sposobu badan mozna w oparciu o do¬ konane pomiary okreslic wypadkowa stanu na¬ prezen i wytrzymalosc badanej materii.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada grot 1. który wciska sie w dno otworu 4 lub w czolowa po¬ wierzchnie rdzenia 50 badanej materii. W grocie 1 prowadzony jest bijak maly 2. Bijak maly stanowi prowadzenie dla bijaka duzego 3. Tuleja 5 dociskana jest sprezyna 6 do powierzchni badanej materii.Z poczatku dociskania tulei 5 do powierzchni ba¬ danej materii przesuwany jest zaczep odchylajacy 7, który przesuwa prowadnice 8 wraz z suwakami.Prowadnice 8 i 10 rozpierane sa sprezyna 9. Znaj¬ dujace sie na prowadnicy 8 suwaki posiadaja spre¬ zyny 19, 22 z ogranicznikami wychylenia 20, 23.Równiez suwaki na prowadnicy 10 posiadaja spre¬ zyny 12, 15 z ogranicznikami wychylenia 11, 13. Na grot 1 dziala plytka oporowa 14 powodujaca doci¬ skanie grota 1 do dna otworu wiertniczego 4.Do obserwacji polozenia suwaków i dokonywa- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6062322 6 nia odczytów ich polozenia na prowadnicy 10 sluzy plytka przezroczysta 16. Podobnie plytka przezro¬ czysta 24 sluzy do obserwacji polozenia suwaków na prowadnicy 8. W tulei 17, stanowiacej korpus urzadzenia, wyciete sa otwory w których umoco¬ wane sa plytki przezroczyste 16, 24. Polozenie pro¬ wadnicy 10 ustalone jest listwa odchylajaca 18. Po obciazeniu pierscienia wyzwalajacego 36 urzadze¬ nia w otworze ulega on przesuwaniu i poprzez po¬ laczone z nim prety 28 przesuwa zaczep i wychyla zapadki 25. Po wychyleniu zapadek 25 nie ulega przesunieciu pierscien 26.Dla przesuniecia suwaków po prowadnicy 8 i 10 oraz po wyjeciu urzadzenia z otworu ponownie na¬ ciska sie na pierscien wyzwalajacy 36 który prze¬ suwajac sie dziala poprzez prety 28 na zapadki 25, które w tej pozycji opieraja sie o pierscien 26.Pierscien 26, który uprzednio opieral sie o ogra¬ nicznik przesuwu 27, ulega — pod wplywem dziala¬ nia pretów 28 nav zapadki 25 przesuwaniu wraz z popychakami 21, 49. Popychaki 21, 49 po oparciu sie o uchwyty sprezyn 12, 15, 19, 22 suwaków prze¬ suwaja je ku dolowi.Po odciazeniu pierscienia wyzwalajacego 36 spre¬ zyny przesuwaja pierscien 26 wraz z popychakami 21, 49 az do oparcia sie o ogranicznik przesuwu 27, Na duzy bijak 3 clziala sprezyna 29 opierajaca sie o pierscien posredni 30. O pierscien posredni 30 opiera sie równiez sprezyna 34, która przesuwa w górne polozenie pierscien wyzwalajacy 36.Pierscien wyzwalajacy 36 prowadzony jest za po¬ moca sruby 37 w rowku wykonanym w tulei 17.Sruba 37 umocowana jest w pierscieniu wyzwala¬ jacym 36. W rowku wykonanym w pierscieniu wy¬ zwalajacym 36, umocowany jest klin 45, który nie zezwala na obrót sruby napinajacej 35. Sruba napi¬ najaca 35 posiada wyfrezowane wglebienia, w któ¬ rych umocowane sa podchwyty 3l i 32 wraz ze sprezynami. Sruba' napinajaca 35 przesuwana jest za pomoca nakretki 38 która ustala wielkosc napie¬ cia sprezyny 29 i 39. Sprezyna 39 opiera sie o tlo¬ czek 41, zabezpieczony przed calkowitym wysu¬ nieciem wkretami 42. Nakretka 38 prowadzona jest w oslonie 40.Oslcna 40 przesuwana jest zerdzia wiertnicza 43 zabezpieczona zawleczka 44. Na grot 1 stale dzia¬ laja sprezyny 47 poprzez plytke oporowa 14. Spre¬ zyny 47 prowadzone sa pretami 48 opierajacymi sie o wsporniki 33 umocowane do tulei 17.Urzadzenie wedlug wynalazku moze posiadac listwe odchylajaca 46 z wystepem do odchylania prowadnicy 8 zamiast podanych na fig. 1 zaczepu odchylajacego 7, tulei oporowej 5 i sprezyny 6; wów¬ czas tuleje oporowa 5 zastepuje dluzsza tuleja 17.Listwa odchylajaca 46 polaczona jest wystepem z pierscieniem wyzwalajacym 36 i ulega przesu¬ nieciu do przodu po oparciu sie tulei 17 w badana materie pod wplywem dzialania sila na zerdz wiertnicza 43.Podczas przesuwania listwy odchylajacej 46 jej wystep zachodzi na prowadnice 8 i powoduje jej przesuniecie tak, ze sprezyna 19 swoim zaczepem chwyta wystep na grocie 1. Równoczesnie z prze¬ suwem listwy odchylajacej 46 przesuwana jest listwa odchylajaca 18 która przesuwa prowadnice 10 tak, ze swoim zaczepem sprezyna 15 chwyta wystep na grocie 1. Po odchyleniu prowadnicy 8, slizga sie po niej listwa odchylajaca 46 a co prowadnicy 10 slizga sie listwa odchylajaca 18. 5 Podczas dalszego ruchu pierscienia wyzwalaja¬ cego 36 nasuwa sie on na podchwyty 32 i powo¬ duje zwolnienie bijaka malego 2. Bijak maly 2 uderza w grot 1 i powoduje jego odbicie od po¬ wierzchni badanej materii. Wielkosc sprezystego io odbicia wskazuje suwak ze sprezyna 12 a wielkosc zaglebienia grota 1 w badana materie wskazuje suwak ze sprezyna 15.W dalszym ciagu pod wplywem dzialania sily na zerdz wiertnicza 43 ulega przesuwaniu pierscien 15 wyzwalajacy 36 a wraz z nim listwa odchylajaca 18 która odsuwa prowadnice 10 wraz z suwakami tak, ze sprezyna 15 nie zaczepia o grot 1 a sprezyna 12 nie zaczepia o wystep na bijaku malym 2. Po nasunieciu rowków w pierscieniu wyzwalajacym 20 36 na podchwyty 31 nastepuje ich rozwarcie i zwol¬ nienie bijaka duzego 3, który uderza poprzez bijak maly 2 na grot 1 i ppwoduje miazdzenie badanej materii.Wielkosc zaglebienia grotu 1 wskazuje suwak 25 wraz z sprezyna 19 a odbicie bijaka duzego S wska¬ zuje suwak ze sprezyna 22. Po takim zbadaniu wielkosci miazdzenia badanej materii, zmniejsza sie sile docisku tulei 17 dzieki czemu sprezyna 34 podnosi pierscien wyzwalajacy 36 a wraz z nim 30 listwe odchylajaca 46, która powoduje przesuniecie prowadnicy 8 i odlaczenie sprezyny 19 od grotu 1 oraz sprezyny 22 od bijaka duzego 3. Aby sprezyny 12,15, 22 nie zahaczaly o grot 1 i bijaki 2, 3 po prze¬ sunieciu prowadnic 8, 10 zaopatrzone sa one w ogra- 35 niczniki 11, 13, 20, 23. Polozenie sprezyn 12, 15, 19, 22 okreslane jest na drodze odczytu ze skal na¬ cietych na przezroczystych plytkach 16, 24.Po takim dokonaniu pomiaru sprowadza sie su¬ waki wraz ze sprezynami 12, 15, 19, 22 w dolne po- 40 lozenie oraz podciaga sie bijak maly 2 i bijak duzy 3 w górne polozenie. W tym celu naciska sie na oslone 40, która przesuwa pierscien wyzwalajacy 36 wraz ze sruba prowadzaca 37, listwami odchy¬ lajacymi 18 i 46 oraz pretami 28. Prety 28 prze- 45 chodza przez pierscien posredni 30, ogranicznik przesuwu 27 i po oparciu sie o usztywnione zapadki 25 powoduja przesuw pierscienia 26 wraz z przy¬ mocowanymi do niego popychakami 21, 49. Popy¬ chaki 21, 49 zaczepiaja o ograniczniki wychylenia 50 11, 13, 20, 23 i przesuwaja suwaki do dalszego po¬ lozenia. Po przesunieciu suwaków zwalnia sie na¬ cisk na oslone 40 i sprezyny powoduja podciagnie¬ cie pierscienia 26 wraz z popychakami 21, 49.Po zejsciu pretów 28 z zapadek 25 nastepuje ich 35 odsprzeglenie. Nastepnie przez obrót nakretki 38 obniza sie srube napinajaca 35 tak, ze podchwyty 31, zaskakuja na wystep na bijaku malym 2 a pod¬ chwyty 32 zaskakuja na wystepy na bijaku duzym 3.Przez obrót nakretki 38 w odwrotnym kierunku 60 ulega podciaganiu bijak maly 2 oraz bijak duzy 3 i równoczesnie ulegaja napieciu sprezyny 29, 39.Wielkosc napiecia sprezyn 29, 39 jest regulowana nakretka 38 w zaleznosci od przewidywanej twardo¬ sci badanej materii. Po takim napieciu sprezyn 29, es 39 urzadzenie jest gotowe do dalszych badan. Urza-62322 dzenie mozna dodatkowo zaopatrzyc w prowadnice 51 dla lepszego jego prowadzenia w otworze wiert¬ niczym 4.W podobny sposób przeprowadza sie badania na uprzednio wykonanym rdzeniu 50 w otworze 4, przy czym przed wykonaniem rdzenia 50 zostala usunieta .--/zmiazdzona czesc badanej materii.Odczytana wielkosc sprezystego odbicia bijaka malego 2 i miazdzenia pod wplywem bijaka du¬ zego 3 na dnie otworu 4 i czolowej powierzchni rdzenia 50 sluzy do odczytania z monogramów lub tablic wypadkowych naprezen i wytrzymalosci.Dla sporzadzenia odpowiednich monogramów czy tablic przeprowadza sie badania laboratoryjne na róznych skalach czy materialach budowlanych, których wlasnosci uprzednio wyznaczono.Wykorzystujac znane wlasnosci materialów ska¬ luje sie urzadzenia w przyrzadzie przedstawionym na fig. 8. Na wycieta próbke 59 badanej materii za¬ klada sie oslone elastyczna 52, która nasuwa sie na wystep tloka dalszego 58 i wystep tloka górnego 57.Podczas nasuwania oslony elastycznej 52, cylin¬ der 53 umocowany do ramy 56 glowicy prasy pod¬ ciagniety jest do góry tak, ze koniec cylindra 53 znajduje sie na poziomie uszczelki tloka górnego 57.Po zalozeniu próbki 59 badanej materii obniza sie cylinder 53 wraz z glowica 56 prasy i wtlacza ciecz przewodem 54 z równoczesnym dociskaniem próbki tlokiem prasy 55. Z chwila uzyskania wymaganego stanu naprezen przez otwór w ramie glowicy 56 wprowadza sie urzadzenie które po ustawieniu na¬ ciska sie powodujac zwolnienie bijaka malego 2 a nastepnie bijaka duzego 3 i odczytuje sie wiel¬ kosc sprezystego odbicia i miazdzenia. Nastepnie zwierca 3ie zmiazdzona materie i wierci sie w ba¬ danej materii rdzen 50, który poddaje sie badaniu. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 5 i. Sposób wyznaczania wytrzymalosci i stanu na¬ prezen w górotworze lub konstrukcji budowla¬ nych polegajacy na pomiarze energii sprezystego odbicia, miazdzenia i wielkosci zaglebienia grota w badanej materii oraz na odczytaniu z chara- 10 kterystyki urzadzenia wytrzymalosci badanej materii i stanu naprezenia, znamienny tym, ze pomiar energii sprezystego odbicia i miazdzenia przeprowadza sie na dnie otworu (4) lub odslo¬ nietej powierzchni oraz na czolowej powierzchni 15 rdzenia (50) w otworze (4) lub rdzenia (50) Wy¬ wierconego w odslonietej powierzchni badanej materii, przy czym dla dokonania pomiaru przy¬ stawia sie urzadzenie do wyrównanej powierzchni dna otworu (4) lub czolowej powierzchni rdzenia 20 (50) i zwalnia sie bijak maly (2), który pod wply¬ wem dzialania sprezyny (39) uderza w grot (1) i ulega odbiciu mierzac energie sprezystego od¬ bicia, nastepnie zwalnia sie bijak duzy (3), który uderzajac w grot (1) powoduje miazdzenie bada- 25 nej materii i ulega odbiciu mierzac energie zu¬ zyta na miazdzenie w rozpatrywanym miejscu badanej materii. 2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze posiada grot (1) z otworem, 30 do którego wchodzi koniec bijaka malego (2), na którym znajduje sie bijak duzy (3), oraz ze po¬ siada odsuwane i dosuwane prowadnice (8) i^ (1'0), na których znajduja sie suwaki okreslajace po¬ lozenie bijaka malego (2) i bijaka duzego (3).KI. 42 .-.k, 27 62322 MKP G Olm, 7/00 Fig 1 Fig.

2. A-A B^g Rg.

3. FigAKI. 42 k, 27 62322 MKP G 01 m, t/00 Fig-5 vr^/^/7yTrr/^yr/r7'/T/v^/r//y/r//7/-//yy-A Kraje 1, z, S L 71 — 240 PL PL