Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.
1.1 Анкерная крепь, применяемая на горных предприятиях 9
1.2 Полимерная анкерная крепь 18
1.3 Выбор композиционных материалов для анкерных стержней . 24
1.4 Анализ технологических процессов массового производства изделий из армированных материалов 33
1.5 Цель и задачи исследований 41
2. Исследование структуры композита со спирально-армированным наполнителем и оценка влияния её на физико-механические свойства армополимерного анкера
2.1. Структура и степень наполнения композиционного материала армополимерного анкерного стержня 43
2.2. Анализ структуры армополимерного анкерного стержня 51
2.3. Определение предельных размеров элементов структуры армополимерного анкерного стержня 54
2.4. Определение упругих констант композиционного материала армополимерного анкера 56
2.5. Влияние основных структурных и технологических параметров на механические характеристики композитов 62
Выводы 76
3. Разработка технологического процесса изготовления армополимерного анкерного стержня
3.1 Выбор технологических режимов формования наружных пле тёных слоев армополимерного анкерного стержня 78
3.1.1. Условия формования плетеного слоя с требуемыми структурными параметрами 78
3.1.2. Особенности формообразования плетеного слоя 84
3.1.3. Анализ степени наполнения плетеного слоя 90
3.2. Выбор технологических параметров пултрузионного формования анкерных стержней 94
3.2.1. Выбор компонентов 94
3.2.2 Технологические режимы пултрузионного процесса 96
3.2.3. Исследование процесса формования анкерного стержня в обогреваемом фильере 98
3.2.4 Определение силовых параметров процесса 103
Выводы 116
4. Разработка конструкции и определение оптимальных параметров армополимерной анкерной крепи
4.1. Разработка конструкции армополимерной анкерной крепи . 118
4.2. Методика и результаты лабораторных (стендовых) испытаний армополимерных анкеров
4.2.1. Определение прочности стержней при растяжении 124
4.2.2. Определение прочности стержней при срезе 126
4.2.3. Определение деформационных характеристик 128
4.2.4. Определение деформационно-силовых характеристик
зажимов армополимерных анкеров 130
4.3. Шахтные испытания армополимерных анкеров 139
Выводы 153
Заключение 155
Литература 158
Приложения 166
- Выбор композиционных материалов для анкерных стержней
- Анализ структуры армополимерного анкерного стержня
- Условия формования плетеного слоя с требуемыми структурными параметрами
- Методика и результаты лабораторных (стендовых) испытаний армополимерных анкеров
Введение к работе
Актуальность работы. Анкерная крепь широко используется в угольной отрасли. В отличие от обычных рамных, сплошных, бетонных и других крепей, анкерная крепь относится к активным видам крепи, так как она сразу же после установки противодействует развитию упруго-пластических деформаций и тем самым повышает устойчивость пород кровли.
Многолетний опыт применения анкерной крепи на угольных шахтах России подтверждает техническую целесообразность и экономическую эффективность крепления ею горных выработок. Она применяется в широком диапазоне горнотехнических условий и по сравнению с обычными подпорными крепями имеет целый ряд преимуществ: повышает безопасность ведения горных работ; позволяет обеспечить полную механизацию процесса крепления; требует меньшего расхода материала; позволяет уменьшить сечение горной выработки на 15-г20% и т.д.
Из наиболее существенных недостатков следует отметить ограничение ее применения по некоторым геологическим и горнотехническим факторам.
Следует отметить, что для многих горнотехнических условий требуется анкерная крепь, материал которой не оказывал бы сопротивления режущему инструменту исполнительного органа выемочной или проходческой машины, а также мог бы легко разрушаться при ведении взрывных работ и ручным инструментом, но при этом несущая способность её не должна уступать металлической анкерной крепи.
В наибольшей мере указанным требованиям отвечает полимерная анкерная крепь из стеклопластика, имеющего предел прочности на разрыв более 100 кН/см и на срез 6ч-8 кН/см , однако, в этом случае следует иметь в виду низкие значения характеристик однонаправленных материалов при на-гружении продольным сдвигом. Как известно, наибольшей прочностью на растяжение обладают стеклопластики с ориентированными стеклотканями при условии одновременной работы почти всех волокон на растяжение без их переплетения.
В настоящее время разработан целый ряд полимерных анкеров из однонаправленных композитов, имеющих определенные недостатки - это, в первую очередь, низкие значения характеристик в трансверсальном направлении и при сдвиге, излишний расход материала и т.п., кроме этого до настоящего времени не было освоено серийное производство этих анкеров.
Таким образом, разработка анкерной крепи из полимерных материалов, имеющих высокие физико-механические характеристики при нагружении вдоль оси изделия и при сдвиге, является актуальной.
Идея работы заключается в системном подходе к обоснованию параметров армополимерного анкера с заданными деформационно-прочностными характеристиками на основе изменения структуры композиционного материала анкерного стержня.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Применение армополимерной анкерной крепи, имеющей оптимальные параметры и конструкцию, обеспечивает эффективное поддержание подготовительных горных выработок, а также повышение безопасности работ. Разработанная конструкция анкерного стержня из композиционного материала с гибридным пространственно-армированным наполнителем и плетеным слоем позволяет обеспечить прочностные характеристики при растяжении и срезе в 1,2 и 1,5 раза соответственно больше, чем в полимерных анкерах из однонаправленных композитов, при этом несущая способность анкерной крепи достигает 100 кН.
Деформационно-прочностные характеристики армополимерных анкеров зависят от структуры материала, используемого для изготовления анкерного стержня. Наиболее оптимальным композиционным материалом для производства анкерного стержня является спирально-армированный эле мент с размерами, обеспечивающими отношение толщины слоя вспомогательной арматуры к толщине оплетаемого слоя, порядка 0,2ч-0,3, при этом плетеный армирующий слой должен содержать диагональную прядь. 3. Основной структурной характеристикой армированных стеклопластиков, используемых для изготовления анкерного стержня, является степень наполнения волокнистой арматурой. В материалах со спирально-армированным наполнителем она определяется степенью наполнения элементов, их формой и расположением в объеме материала, при этом степень наполнения спирально-армированных элементов зависит от давления опрессовки, определяемого усилиями, возникающими при пультрузионном формировании анкерного стержня.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• установлено влияние комплекса факторов на деформационно-силовые характеристики и несущую способность армополимерного анкера, являющихся основой для определения оптимальных параметров технологии анкерного крепления;
• разработана методика расчета упругих характеристик анкерного стержня из композиционного материала на основе спирально-армированного наполнителя при нагружении вдоль основной арматуры и продольном сдвиге с учетом анизотропии используемых компонентов;
• установлена зависимость продольного модуля упругости и модуля сдвига материала анкерного стержня, от характеристик промежуточного слоя, что позволяет путем соответствующего подбора геометрических параметров и свойств слоя увеличить эти характеристики на 30-г60% по сравнению с однонаправленным композитом;
• установлена зависимость свойств анкерных стержней, изготовленных из композиционных материалов, от структурно-геометрических параметров и технологии их изготовления.
Методы исследований. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий в себя: систематизацию и критический анализ литературных данных и результатов научно-исследовательских работ; экспериментальные исследования на стенде и в промышленных условиях с использованием математического и физического моделирования, а также математической статистики при анализе и обобщении результатов исследований.
Достоверность результатов исследований подтверждается применением апробированных натурных и лабораторных экспериментальных методов и методик; статистически обоснованным объемом испытаний; высоким значением критериев достоверности и надежности установленных зависимостей с доверительной вероятностью 0,95; удовлетворительной сходимостью расчетных данных, результатов стендовых и натурных экспериментов на шахтах ОАО "Воркутауголь" (расхождение не превышает 15%).
Практическая значимость работы состоит в:
• повышении эффективности крепления подготовительных выработок ар-мополимерными анкерами;
• создании конструкции армополимерного анкерного стержня, отвечающего условиям эксплуатации в угольных шахтах;
• разработке материала, обеспечивающего повышение сдвиговых характеристик и прочности при продольном растяжении;
• получении новых данных о свойствах материала на основе спирально-армированных наполнителей при различных видах нагружения;
• разработке технологического процесса изготовления анкерного стержня.
Реализация работы. Результаты работы используются при решении вопросов проведения и крепления горных выработок на шахтах «Северная», «Воркутинская», «Воргашорская» и др. «ОАО «Воркутауголь».
Результаты исследований вошли составной частью в "Методику испытаний анкерных крепей для ОАО "Воркутауголь", "Типовую отраслевую методику испытаний анкерных крепей", а также в "Руководство по применению анкера полимерного композиционного (АПК)".
Разработанный технологический процесс изготовления анкерного стержня использован ОАО "Тверьстеклопластик", при освоении серийного производства анкера полимерного композиционного (АПК), допущенного к применению в угольных и сланцевых шахтах (разрешение Госгортехнадзора России № РСС.04-11027).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технического совета ОАО "Воркутауголь" (2005-2007 г.г.) и ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского (2007 г.), а также на 5-й межрегиональной научно-практической конференции: «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения" (Воркута, 2007 г.).
Выбор композиционных материалов для анкерных стержней
Несущая способность конструкций из композиционных материалов определяется структурой и свойствами самих материалов. С целью повышения физико-механических характеристик композиционных материалов в настоящее время созданы новые типы армирующих волокон и связующих, разработан ряд технологических процессов, позволяющих наиболее полно использовать свойства исходных компонентов, совершенствовались и разрабатывались новые конструктивные схемы материалов и изделий. Создание высокопрочных и высокомодульных материалов и специальных связующих позволяет получать изделия с повышенной коррозионной стойкостью и теплостойкостью, высокими удельными характеристиками [17, 18, 19].
Однако использование таких материалов при обычных схемах армирования не приводит к пропорциональному росту всех характеристик, в наибольшей мере возрастают только свойства в направлении армирования. В связи с этим для повышения характеристик в трансверсальном направлении и при сдвиге было предложено использовать профильные волокна и «ленточные наполнители». Последние, при однонаправленной схеме укладки, позволяют получить значения трансверсальной прочности и модуля упругости составляющие 80-85% от соответствующих характеристик в направлении армирования, а прочность межслоевого сдвига составляет 100...400 МПа. Однако, как изготовление, так и использование таких наполнителей значительно усложняет технологию получения материала в связи с необходимостью обеспечения прецизионной укладки, что ведет к удорожанию изделия.
Структура и свойства композиционных материалов закладываются в процессе изготовления изделия и, следовательно, определяются рядом технологических параметров - условиями пропитки и натяжения, режимом термообработки и т.д. [20, 21, 22]. При этом весьма важным является вопрос создания качественного адгезионного соединения на границе раздела компонентов [23, 24, 25]. По данным [26] увеличение адгезии на границе раздела компонентов позволяет на 10% улучшить прочность межслоевого сдвига. Как известно [27, 28, 29], при формовании изделия в составе композиционного материала образуется так называемый межфазный слой. Определение размеров, свойств и степени влияния такого слоя на характеристики материала проведено в ряде работ [30, 31, 32, 33]. С целью воздействия на границу контакта компонентов, повышения адгезионной прочности, снижения дефектов в структуре материала и улучшения свойств связующего разработан ряд специальных технологических процессов. При этом используются различные методы химического и физического воздействия: модификация поверхности волокон [34], обработка аппретами [35] и замас-ливателями [34], обработка в электрическом [32] и магнитном полях [36], пропитка под давлением [37] или вакуумом [38], использование ультразвука, высокочастотный нагрев при отверждении [39], вискеризация [40]. Указанные методы позволяют в определенной степени изменять свойства получаемых материалов и более полно реализовать исходные характеристики компонентов, однако принципиально не решают вопроса повышения свойств материала в целом. Наиболее перспективными направлениями создания новых композиционных материалов, позволяющими существенно улучшить некоторые свойства при достаточно широком варьировании ими, являются в настоящее время гибридизация и пространственное армирование материала. Как известно, первоначальные работы по гибридизации сводились к введению в композиционные материалы дискретных наполнителей. В этом случае достигалось некоторое повышение физико-механических характеристик и улучшение технологических свойств. Однако позднее было установлено, что сочетание в одном материале непрерывных волокон различного состава позволяет в широком интервале менять практически все свойства композита. При этом появляется возможность достижения широкого комплекса свойств в зависимости от конкретных требований [41] и повышения некоторых специфических характеристик, таких, как вязкость разрушения, усталостная долговечность.
Весьма важным для такого типа материалов является метод распределения волокон. Так в [11], с целью выявления влияния распределения и размеров волокон с малой предельной деформацией на характеристики материалов были исследованы гибридные композиты следующих типов: слоистые; с отдельными пучками волокон; с равномерным распределением волокон. В первом случае разрушение происходит за счет разрыва центральных слоев волокон с дальнейшим распространением трещины по границе слоев. При армировании гибрида пучками установлено, что с уменьшением размера пучка волокон длина расслоения снижается. Так, если пучок содержит 1620 волокон, то длина расслоения ,,=1...1.2 мм, а в случае, когда пучок содержит 10000 волокон -1 =8...18 мм. Разрушение композита с равномерным распределением мелких пучков происходит хаотично с неодновременным разрушением всех пучков, что приводит к увеличению предельной деформации. Таким образом, появление положительного эффек та происходит в том случае, когда более жесткие волокна занимают меньший объем, организованы в пучки малых размеров и равномерно распределены в материале. Разработка специального метода микроскопии [42] позволяет установить на модельных образцах влияние размера пучка на характеристики материала. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что увеличение прочности волокон с низким значением предельной деформации при уменьшении размера пучка основано на эффективной изоляции этих пучков волокнами, имеющими высокую предельную деформацию. Отсюда следует, что характерный размер пучков и регулярность их распределения не только изменяют характеристики материала, но и определяют вид кривой напряжения - деформация и характер разрушения.
Таким образом, обзор рассмотренных работ позволяет сделать вывод о том, что получение высокопрочных и жёстких материалов зависит от выбора типа волокон их объёмного содержания, схемы расположения в структуре материала, обеспечения условий на границе раздела компонентов. Экспериментально установлено, что более высокие характеристики имеют композиты армированные пучками волокон небольших размеров равномерно распределенными в материале. Вместе с тем следует иметь в виду, что при изготовлении и применении таких материалов возникает необходимость решения ряда вопросов: обеспечение регулярности расположения пучков наполнителя; уменьшение анизотропии прочностных и упругих свойств материала; исследование природы поверхностей раздела в композите и возможностей поверхностной обработки совмещаемых компонентов с целью улучшения качества связи на границах раздела. Как показывает анализ литературных источников, часть этих проблем может быть решена при использовании пространственного армирования изделий и сочетания последнего с гибридизацией материала.
Анализ структуры армополимерного анкерного стержня
Возможность изменения формы спирально армированного элемента армополимерного анкерного стержня в процессе переработки материала определяется в первую очередь степенью наполнения ядра элемента волокнами основного армирующего материала. При достаточно высокой степени наполнения элемент обладает большой жесткостью и деформируется незначительно, при малом же содержании волокон, наоборот, деформатив-ность его возрастает. В связи с тем, что от вида получаемой структуры существенно зависят физико-механические характеристики материала, необходимо определить параметры получаемой структуры и форму элемента.
Первоначальный вид структуры материала показан на рис. 2.8, при этом укладка каждого слоя спирально армированными элементами производится таким образом, что между ними образуется зазор h, а последующий слой укладывается во впадины предыдущего. При сжатии структуры в вертикальном направлении происходит изменение как формы ядра элемента, так и параметров структуры в целом.
При достаточной податливости исходного элемента армополимерного анкерного стержня, т.е. при соответствующей степени его наполнения по основной арматуре, возможно предельное деформирование. В этом случае происходит смыкание отдельных элементов по всему периметру. Степень наполнения ядра такого деформированного элемента может быть предельно возможной и при гексагональной укладке волокон основной арматуры составляет 0,906. В случае, если при смыкании элементов наполнение каждого из них окажется меньшим предельного, возможно дальнейшее деформирование материала, при котором будем происходить нарушение обматывающего слоя. Таким образом, можно определить начальную степень наполнения спирально армированного элемента, исходя из предельной степени наполнения и обеспечения недеформируемости обматывающих нитей. Для определения размеров такого элемента рассмотрим упаковку структуры материала круглыми исходными элементами, имеющими наружный радиус -R и толщину обматывающего слоя - 8. При этом каждый последующий слой материала может быть уложен с некоторым шагом - d по отношению к предыдущему (рис. 2.11). На первом этапе деформирования происходит смещение элементов в вертикальном направлении и появление в точках ка Рис. 2.13 Расчётная схема для определения размеров предельно деформированного спирально армированного элемента
Для разработки технологического процесса производства армополи-мерного анкерного стержня мы провели теоретические расчеты по определению упругих характеристик композиционного материала.
В соответствии с разработанной методикой [89] был проведен расчет упругих постоянных композита: модуля упругости в направлении основной арматуры, продольного модуля сдвига и коэффициента Пуассона. На рисунках 2.14, 2.15 показано изменение упругих характеристик материала в зависимости от степени наполнения его арматурой, уложенной только в продольном направлении - щ. Выбор параметра # 0 позволяет сопоставить свойства получаемого материала с аналогичными характеристиками однонаправленных композитов.
Как видно из рис.2.14 введение спирального армирования позволяет повысить продольный модуль упругости материала, по сравнению с однона правленным в среднем на 15+17%. При этом с увеличением толщины промежуточного слоя модуль упругости несколько возрастает (например, кривые 1 и 3, у которых S/R=0,Q6 и 0.2 соответственно).
Значительно сильнее зависимость продольного модуля сдвига от параметров промежуточного слоя. Как следует из рис. 2.15 увеличение толщины промежуточного слоя от S/R = 0,06 (кривая 1 ), до SjR =0,2 (кривая 3 ), повышает модуль продольного сдвига на 30-г60%, а по сравнению с однонаправленным материалом (кривая 4) он возрастает еще значительней. Характер изменения коэффициента Пуассона приведен на рис.2.16. При этом, в отличие от модуля сдвига и продольного модуля упругости, величина коэффициента Пуассона зависит и от формы спирально армированного элемента.
Поскольку для обычных композитов применение матриц с более высокими характеристиками приводит к возрастанию свойств материала при сдвиге, определенный интерес представляло определение влияния вида применяемого связующего на свойства композитов со спирально армированным наполнителем. С этой целью были выбраны связующие УП-2220 и ЭДТ-10, отличающиеся, как известно по своим физико-механическим свойствам. На рис. 2.23. показано влияние типа связующего на модуль сдвига. Как и следовало ожидать улучшение характеристики связующего приводит к некоторому возрастанию модуля сдвига, которое одинаково проявляется в меньшей степени, чем для обычных композиционных материалов.
Условия формования плетеного слоя с требуемыми структурными параметрами
Поскольку в процессе пултрузии поверхностный слой воспринимает высокие сдвигающие нагрузки, а при формировании адгезионного контакта между анкерным стержнем и породой необходимо обеспечить требуемое взаимодействие, наиболее целесообразным является формирование такого слоя на основе 2D или 3D текстур. В последнем случае, помимо арматуры, укладываемой под углами ± р к оси изделия, в структуру поверхностного слоя вводится продольная арматура, что позволяет существенно изменять условия протягивания изделия в фильере. При этом, для того, чтобы материал изделия по всей длине обладал высокими и стабильными характеристиками он должен иметь низкую пористость и стабильное наполнение армирующим волокном. Исходя из этого, одним из основных требований к плетеному слою материала является достижение при плетении требуемой поверхностной плотности, при этом наряду с высокими показателями свойств [91], необходимо обеспечить устойчивое положение жгутов на поверхности оправки.
Максимальная плотность слоя достигается при определенной взаимосвязи между кинематическими параметрами процесса: угловой скоростью обращения веретен по направляющим плетельной машины вокруг оси плетения и осевой подачей изделия. Необходимые зависимости между кинематическими параметрами можно получить, определив форму кривой на поверхности изделия, по которой должны быть уложены жгуты из условия плотного покрытия поверхности рис.3.1 а [92]. Рассмотрим общий случай, когда изделие образовано вращением кривой г =f(z) вокруг оси Z (рис.3.1 б) и плетеный слой, образован ромбическими ячейками, содержащими диагональную прядь (3D структура). В случае плотного покрытия поверхности таким слоем расстояние между двумя соседними наклонными (оплеточными) жгутами одного направления (семейства), измеренное по дуге окружности широкого сечения, постоянно в любом сечении и равно ширине осевого жгута. Поскольку форма оплеточных жгутов разных направлений одинакова и отличается лишь направлением закрутки, можно для последующего анализа рассматривать поверхность изделия, покрытую одним семейством оплеточных жгутов. Расстояние между смежными оплеточными жгутами равно ширине осевого жгута - /0.
При увеличении ширины ленты свыше расчетного значения будет наблюдаться переуплотнение структуры материала, в противном случае в структуре будут наблюдаться ячейки, заполненные только связующим. Необходимые изменения для достижения требуемых структурных параметров могут быть достигнуты и изменением количества носителей плетущей арматуры (рис.3.4). В этом случае зернистость структуры будет существенно выше. Таким образом, для получения плетеного слоя определенной поверхностной плотности и требуемой зернистости наружной поверхности возможны технологические (изменение количества оплетающей арматуры) или конструктивные (изменение количества носителей) решения. Т,мм.
Поскольку раскладывающие устройства не могут находиться непосредственно на поверхности изделия имеет место некоторая свободная поверхность жгутов, сходящих с раскладочных устройств плетельной машины на изделие. Эта поверхность (рис.3.5 а), образована сходящими оплеточными жгутами и вплетенными между ними осевыми жгутами, при этом каждый оплеточный жгут есть часть прямой, касательной к оплетаемой оправке (некоторое искажение вносят за счет своего натяжения осевые жгуты, но в дальнейшем это искажение не будем принимать во внимание). Таким образом, имеется линейчатая поверхность вращения осевой симметрии относительно оси OZ. По определению это однополостный гиперболоид вращения [93]. Определим уравнение прямой, лежащей на поверхности гиперболоида. Рассмотрим прямую (рис.3.5 б), проходящую через точку A{rt,o,z) и соответствующую оплеточному жгуту правого семейства. Направляющий вектор этой прямой а = АВ. Определим направляющие косинусы прямой.
Методика и результаты лабораторных (стендовых) испытаний армополимерных анкеров
В отличие от других анкеров, разработанные армополимерные анкера изготавливаются полностью из полимерных материалов. Конструкция анкера претерпела в процессе исследований многочисленные изменения. Сегодня промышленный вариант армополимерных анкеров АПК (К) и АПК (Б), к которым относятся настоящие результаты исследований, представлены на рис. 4.3 и 4.4. Технические требования к полимерным анкерам.
Общие технические условия к анкерным крепям определены нормативами ГОСТ Р 52042-2003. Не останавливаясь на всех многочисленных требованиях, отметим лишь требования по несущей способности анкерной крепи с химическим закреплением анкера. Пункт 5.1.3.1 гласит, что минимальная несущая способность полимерной анкерной крепи должна быть не менее 50 кН.
В таблице A3 упомянутого ГОСТа указаны пределы прочности анкерных стержней, изготовленных из полимерного материала (стекловолокна). Предел прочности стекловолокна на разрыв должен быть не менее 650 МПа, а разрывное усилие на стержне не менее 115 кН при стержне диаметром 15 мм, 204 кН при стержне диаметром 20мм и 318 кН при стержне диаметром 25 мм. Для полимерных анкеров не из стекловолокна требования к их прочности не сформулированы.
Однако, и этот способ закрепления стержня анкера не позволял довести нагрузку до разрушающей - стержень анкера всегда вырывался из заделки при нагрузки более 100 кН. Другие многочисленные попытки добиться разрыва стержня анкера в его средней части не достигли успеха. Было решено использовать специальную форму испытываемого образца в виде «восьмерки» (рис.4.8), испытания которых позволили определить прочность стержней анкеров при растяжении около 370 кН (349-384 кН). График «нагрузка-деформация» при испытании на растяжение «восьмерок» армополимерных стержней показан на рис.4.9. Было испытано 5 таких образцов. Прочность их составила от 349 до 384 кН.(369, 384, 370, 349, 371). Стандартное отклонение 12,5 кН. Коэффициент вариации 3,39%.
Для определения прочности стержней анкеров на срез, как было показано выше, было разработано специальное устройство, позволяющее определять прочность анкера при срезе с одновременным его растяжением. В наших исследованиях мы ограничились испытаниями стержней анкеров на срез без растяжения, понимая, что при такой высокой прочности стержней на растяжение (в среднем 370 кН), его влияние не может быть значительным. Испытания выполнялись следующим образом. Образец (рис.4.10), вставлялся в созданное устройство (рис. 4.11), которое размещалось на плите испытательной машины EU-40. В процессе нагружения записывалась нагрузка на уровне каждого мм деформации срезаемого образца. Типичная диаграмма «нагрузка - деформация» при двойном срезе стержня анкера показана на рис.4.12.
Для анкеров важно знать две деформационных характеристики: модуль упругости (модуль Юнга) и модуль деформации. Обе эти характеристики определяются по зависимостям «напряжение-деформация». Разница между ними заключается в том, что модуль деформации определяется по всей величине относительной деформации, а модуль упругости только по ее упругой составляющей, т.е. за минусом пластических остаточных деформаций. Методика испытаний заключалась в следующем: Образец стержня ан кера, с закрепленными на нем описанным выше способом ко нусными втулками, устанавливался на разрывной испытательной машине (рис.4.14). На нем устанавлива лись для измерения деформаций кольца с индикаторами часового типа с точностью измерения 0,01 Рис. 4.13. Образцы стержней анкеров, „ - испытанные на двойной срез мм. Это было сделано для того, г чтобы исключить деформации возникающие в захватах испытательной машины и в конических втулках. База измерения деформаций измерялась с точностью до мм и колебалась в опытах от 80 до 90 мм. Чтобы исключить ошибку при измерении деформаций за счет возможного Рис. 4.14. Испытание стержня армопо искривления образца, измерения лниеРНОГ0 анкеРа "Ри определении его характеристик осуществлялись двумя индикаторами. Предельная величина растягивающих нагрузок при испытаниях определялась нормативными требованиями к полимерным анкерам составила 50 кН. С другой стороны, большие нагрузки могли не выдержать концевые захваты. Нагрузки прикладывались ступенчато для снятия достоверных данных о деформации стержня анкера с двух индикаторов. Показания о деформациях двух индикаторов усреднялись.
