RU172393U1

RU172393U1 - BENCH FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH COMPRESSION AND SHORT DYNAMIC TURNING

Info

Publication number: RU172393U1
Application number: RU2017109240U
Authority: RU
Inventors: Георгий Иванович Однокопылов; Максим Вячеславович Забалуев; Евгений Анатольевич Воронин; Роман Александрович Плевков
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2017-07-06

Abstract

Полезная модель относится к области динамических исследований материалов. Стенд содержит опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, и дополнительные опоры для размещения с обоих концов железобетонного элемента траверс, соединенных тяжами. На одной опоре закреплен подшипник для плотной установки одного из концов железобетонного элемента. На второй опоре закреплен и упирается в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента. Металлический башмак выполнен из двух частей, соединенных между собой шейкой круглого сечения, на которую наклеен полумостовой тензодатчик из двух тензорезисторов, расположенных друг к другу под углом, равным π/2 радиан. Стенд включает гидравлический домкрат, упирающийся во вторую траверсу, и оголовник для железобетонного элемента, расположенный между подшипником и гидравлическим домкратом и снабженный рычагом. Между оголовником и гидравлическим домкратом расположена металлическая прокладка в виде шарового сегмента. Для осуществления силового ударного воздействия на силовом полу смонтирована П-образная рама, а на рычаге оголовника установлена металлическая труба с цилиндрическим грузом, второй конец которой закреплен на поперечине П-образной рамы. Груз насажен на металлическую трубу с возможностью перемещения и фиксации и снабжен в основании резиновыми прокладками. Технический результат: повышение информативности испытаний за счет измерения дополнительно опорной реакции в точке жесткого закрепления железобетонного элемента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of dynamic material research. The stand contains supports for accommodating a reinforced concrete element mounted on the power floor, and additional supports for accommodating traverse connected to the ends from both ends of the reinforced concrete element. A bearing is mounted on one support for tight installation of one of the ends of a reinforced concrete element. A metal shoe is fixed on the second support and rests against the traverse for hard pinching of the second end of the reinforced concrete element. The metal shoe is made of two parts interconnected by a neck of circular cross section, on which a half-bridge strain gauge of two strain gages is glued to each other at an angle equal to π / 2 radians. The stand includes a hydraulic jack abutting against the second beam, and a headband for a reinforced concrete element located between the bearing and the hydraulic jack and equipped with a lever. Between the headband and the hydraulic jack is a metal gasket in the form of a spherical segment. To carry out a force impact, a U-shaped frame is mounted on the power floor, and a metal pipe with a cylindrical load is installed on the arm of the head, the second end of which is fixed to the cross-member of the U-shaped frame. The load is mounted on a metal pipe with the ability to move and fix and is equipped with rubber gaskets at the base. Effect: increase the information content of the tests by measuring additional support reaction at the point of rigid fastening of the reinforced concrete element. 1 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области динамических исследований материалов, а более конкретно - к испытательной технике, а именно - к машинам для испытания сжатых железобетонных образцов с кручением, возникающим под воздействием ударной нагрузки от свободно падающего груза.The utility model relates to the field of dynamic research of materials, and more specifically to testing equipment, namely, machines for testing compressed reinforced concrete samples with torsion arising under the influence of an impact load from a freely falling load.

Из уровня техники известны стенды, которые позволяют исследовать напряженно-деформированное состояние продольно-сжатых железобетонных элементов на динамическое кручение. Стенд по патенту РФ на полезную модель №56617 содержит опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, и дополнительные опоры, установленные с обоих концов железобетонного элемента. На дополнительных опорах установлены траверсы, которые соединены между собой тяжами. На одну из траверс упирается гидравлический домкрат. На конце железобетонного элемента плотно установлен подшипник, закрепленный на соответствующей ему опоре для железобетонного элемента. Между подшипником и гидравлическим домкратом на конец железобетонного элемента плотно надет оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки. Между оголовником и гидравлическим домкратом расположена металлическая прокладка в виде шарового сегмента. Второй конец железобетонного элемента защемлен металлическим башмаком, закрепленным на соответствующей ему опоре и упирающимся в траверсу. Для измерения данных о напряженно-деформированном состоянии железобетонного элемента используется комплекс стандартных измерительных приборов.The prior art stands, which allow you to explore the stress-strain state of longitudinally compressed reinforced concrete elements for dynamic torsion. The stand according to the RF patent for utility model No. 566617 contains supports for placing a reinforced concrete element mounted on a power floor, and additional supports installed at both ends of the reinforced concrete element. On additional supports, traverses are installed, which are interconnected by strands. A hydraulic jack rests on one of the traverses. At the end of the reinforced concrete element, a bearing is mounted tightly mounted on its corresponding support for the reinforced concrete element. Between the bearing and the hydraulic jack on the end of the reinforced concrete element, a headband with a lever is tightly mounted for applying an impact load. Between the headband and the hydraulic jack there is a metal gasket in the form of a spherical segment. The second end of the reinforced concrete element is pinched by a metal shoe fixed to its corresponding support and abutting against the beam. To measure data on the stress-strain state of a reinforced concrete element, a set of standard measuring instruments is used.

Стенд позволяет создать ударное воздействие падением испытательного груза. Однако применение стенда не позволяет произвести измерения опорной реакции в точке закрепления испытуемой конструкции, кроме этого, конструкция стенда не позволяет обеспечить заданную длительность силового воздействия.The stand allows you to create a shock by the fall of the test load. However, the use of the stand does not allow measurements of the support reaction at the point of attachment of the test structure, in addition, the design of the stand does not allow to provide a given duration of force exposure.

Прототипом заявленному стенду является стенд для испытания на кратковременное динамическое кручение статически сжатых железобетонных элементов по патенту РФ на полезную модель 155685. Стенд содержит опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, и дополнительные опоры с обоих концов железобетонного элемента, на которых установлены траверсы, соединенные между собой тяжами. На одной опоре для железобетонного элемента закреплен подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента. На второй опоре закреплен и упирается в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента. Стенд содержит гидравлический домкрат, упирающийся во вторую траверсу, и оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки, плотно надетый на конец железобетонного элемента между подшипником и гидравлическим домкратом. Между оголовником и гидравлическим домкратом расположена металлическая прокладка в виде шарового сегмента. В состав стенда входит П-образная рама, стойки которой смонтированы на силовом полу по обе стороны от железобетонного элемента. На рычаге оголовника установлена металлическая труба, которая другим концом закреплена на поперечине П-образной рамы. На металлическую трубу с возможностью перемещения и фиксации установлен груз цилиндрической формы с отверстием в центре. Груз снабжен в основании резиновыми прокладками.The prototype of the claimed stand is a test bench for short-term dynamic torsion of statically compressed reinforced concrete elements according to the patent of the Russian Federation for utility model 155685. The stand contains supports for placing a reinforced concrete element mounted on a force floor, and additional supports on both ends of the reinforced concrete element on which crossheads are installed, interconnected by strands. On one support for a reinforced concrete element, a bearing is mounted tightly worn on one of the ends of the reinforced concrete element. A metal shoe is fixed on the second support and rests against the traverse for hard pinching of the second end of the reinforced concrete element. The stand contains a hydraulic jack abutting against the second crosshead, and a ogolovnik with a lever for applying shock load, tightly worn on the end of the reinforced concrete element between the bearing and the hydraulic jack. Between the headband and the hydraulic jack there is a metal gasket in the form of a spherical segment. The stand includes a U-shaped frame, the racks of which are mounted on the power floor on both sides of the reinforced concrete element. A metal pipe is mounted on the arm of the headband, which is fixed at the cross member of the U-shaped frame with the other end. A load of cylindrical shape with a hole in the center is mounted on a metal pipe with the ability to move and fix. The cargo is equipped with rubber gaskets at the base.

Стенд позволяет исследовать реакцию железобетонного элемента на ударное воздействие падением испытательного груза, его напряженно-деформированное состояние, вызванное крутящим моментом при ударной нагрузке, а также обеспечивает задание длительности силового воздействия. Однако применение стенда не позволяет исследовать опорную реакцию в точке жесткого закрепления испытуемой конструкции, а также недостатком являются стесненные условия работы при подготовке и проведении испытаний на стенде.The stand allows you to study the reaction of a reinforced concrete element to the impact by the fall of the test load, its stress-strain state caused by the torque under the impact load, and also provides the task of the duration of the force impact. However, the use of the test bench does not allow the support reaction to be studied at the point of rigid fastening of the test structure, and the cramped working conditions when preparing and conducting tests on the test bench are a disadvantage.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, - это повышение информативности при испытании конструкции железобетонного элемента путем измерения опорной реакции в точке жесткого закрепления железобетонного элемента.The technical problem solved by the utility model is to increase the information content when testing the construction of a reinforced concrete element by measuring the support reaction at the point of rigid fastening of the reinforced concrete element.

Техническая проблема решается следующим образом.The technical problem is solved as follows.

Общим с прототипом является то, что заявленный стенд содержит опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, и траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами. На одной опоре закреплен подшипник, предназначенный для плотной установки одного из концов железобетонного элемента. На второй опоре закреплен и упирается в траверсу металлический башмак, предназначенный для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента. Общим является также то, что заявляемый стенд содержит гидравлический домкрат, упирающийся во вторую траверсу, и оголовник для железобетонного элемента, снабженный рычагом для приложения ударной нагрузки и расположенный между подшипником и гидравлическим домкратом. Между оголовником и гидравлическим домкратом расположена металлическая прокладка в виде шарового сегмента. Стенд содержит П-образную раму, стойки которой смонтированы на силовом полу, металлическую трубу, одним концом установленную на рычаге оголовника, а другим закрепленную на поперечине П-образной рамы и груз цилиндрической формы с центральным отверстием, насаженным на металлическую трубу. Груз установлен на металлической трубе с возможностью перемещения и фиксации и снабжен в основании резиновыми прокладками.In common with the prototype is that the claimed stand contains supports for placing a reinforced concrete element mounted on the power floor, and traverses mounted on additional supports from both ends of the reinforced concrete element and connected by strands. A bearing is mounted on one support, designed for tight installation of one of the ends of a reinforced concrete element. On the second support, a metal shoe is fixed and rests against the traverse, designed for hard jamming of the second end of the reinforced concrete element. It is also common that the inventive stand contains a hydraulic jack abutting against the second beam and a headband for the reinforced concrete element, equipped with a lever for applying shock load and located between the bearing and the hydraulic jack. Between the headband and the hydraulic jack is a metal gasket in the form of a spherical segment. The stand contains a U-shaped frame, the racks of which are mounted on the power floor, a metal pipe mounted at one end on the arm of the headband, and the other fixed on the cross-section of the U-shaped frame and a load of cylindrical shape with a central hole mounted on the metal pipe. The load is mounted on a metal pipe with the ability to move and fix and is equipped with rubber gaskets at the base.

В отличие от прототипа металлический башмак выполнен из двух частей, соединенных между собой шейкой круглого сечения, при этом стенд дополнительно содержит полумостовой тензодатчик из двух тензорезисторов, которые наклеены на шейку металлического башмака под углом друг к другу, равным π/2 радиан. В частном случае П-образная рама выполнена с продольным креплением стоек, смонтированных по одну сторону от железобетонного элемента, на одном ручье силового пола.Unlike the prototype, the metal shoe is made of two parts interconnected by a neck of circular cross section, while the stand additionally contains a half-bridge strain gauge of two strain gages that are glued to the neck of the metal shoe at an angle to each other equal to π / 2 radians. In the particular case, the U-shaped frame is made with longitudinal fastening of the racks mounted on one side of the reinforced concrete element, on one creek of the power floor.

В уровне техники не выявлено стендов для испытания на кратковременное динамическое кручение статически сжатых железобетонных элементов, которые включают всю совокупность существенных признаков заявляемого стенда. Это подтверждает новизну заявляемой полезной модели.In the prior art, no stands for testing for short-term dynamic torsion of statically compressed reinforced concrete elements, which include the entire set of essential features of the claimed stand, have been identified. This confirms the novelty of the claimed utility model.

Полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость». Она может быть изготовлена и неоднократно использована для испытаний железобетонных элементов с достижением указанного технического результата.The utility model meets the criterion of "industrial applicability". It can be manufactured and repeatedly used for testing reinforced concrete elements with the achievement of the specified technical result.

Полезная модель пояснена чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид заявляемого стенда с испытываемым железобетонным элементом.In FIG. 1 shows a General view of the inventive stand with the tested reinforced concrete element.

На фиг. 2 приведена шейка металлического башмака с расположением тензорезисторов, подключенных по полумостовой схеме к измерительной системе.In FIG. Figure 2 shows the neck of a metal shoe with the arrangement of strain gages connected in a half-bridge circuit to the measuring system.

Конструкция стенда содержит опоры 1, которые закреплены анкерами 2 на силовом полу 3 для обеспечения жесткого закрепления испытываемого железобетонного элемента 4. Испытываемый железобетонный элемент 4 жестко закреплен в металлическом башмаке 6, который в продольном направлении в центральной части имеет шейку 5 круглого сечения с расположенными под углом π/2 тензорезисторами 20, 21, подключенными по полумостовой схеме к измерительной системе 22. Другой конец железобетонного элемента 4 плотно установлен в подшипнике 7. Металлический башмак 6 и подшипник 7 смонтированы на опорах 1. Центрирование испытываемого образца 4 в подшипнике осуществляется при помощи деревянных прокладок. Расчетная схема - консоль с дополнительным шарниром. Для передачи сжимающей нагрузки на железобетонный элемент 4 предусмотрен металлический оголовник 8. Центральное приложение продольной сжимающей силы осуществляется при помощи металлической прокладки с шаровым сегментом, который помещают между гидравлическим домкратом 9 и металлическим оголовником 8. Гидравлический домкрат 9 упирают в траверсу 10, которая тяжами 11 соединена со второй траверсой 12. Траверсы установлены на дополнительных опорах 13.The construction of the stand includes supports 1, which are fixed by anchors 2 on the power floor 3 to ensure rigid fastening of the reinforced concrete element under test 4. The reinforced concrete element 4 under test is rigidly fixed in a metal shoe 6, which in the longitudinal direction in the central part has a neck 5 of circular cross section with angled π / 2 strain gauges 20, 21, connected in a half-bridge circuit to the measuring system 22. The other end of the reinforced concrete element 4 is tightly mounted in the bearing 7. The metal shoe 6 and bearing 7 mounted on bearings 1. Centering of the test sample 4 in the bearing is carried out using wooden gaskets. The design scheme is a console with an additional hinge. To transfer the compressive load to the reinforced concrete element 4, a metal ogolovnik 8. A central application of longitudinal compressive force is carried out using a metal gasket with a spherical segment, which is placed between the hydraulic jack 9 and the metal ogolovnik 8. The hydraulic jack 9 is abutted in the crosshead 10, which is connected by strands 11 with the second traverse 12. Traverses are installed on additional supports 13.

Для создания крутящей нагрузки в железобетонном элементе 4 использован рычаг 14, прикрепленный к оголовнику 8. Крутящий момент создает падающий испытательный груз цилиндрической формы 15 с резиновыми прокладками 16, закрепленными в основании груза. Груз 15 выполнен с центральным отверстием, с помощью которого установлен на металлической трубе 17, которая закреплена на П-образной раме 18, закрепленной на силовом полу 3 вдоль и по одну сторону от железобетонного элемента 4. Возможно закрепление стоек, как и в прототипе, но предложенный вариант наиболее предпочтителен, поскольку он более удобен в подготовке и проведении испытаний на стенде. Перед испытаниями груз 15 находится в фиксированном положении на металлической трубе 17. В качестве верхней поперечины П-образной рамы 19 может быть использована траверса. Все элементы стенда соединены сборочными операциями и находятся в функционально-конструктивном единстве.To create a torque load in the reinforced concrete element 4, a lever 14 is used, attached to the headband 8. The torque creates a falling test load of cylindrical shape 15 with rubber gaskets 16 fixed to the base of the load. The load 15 is made with a Central hole, with which it is mounted on a metal pipe 17, which is mounted on a U-shaped frame 18, mounted on the power floor 3 along and on one side of the reinforced concrete element 4. It is possible to fix the racks, as in the prototype, but the proposed option is most preferable because it is more convenient in the preparation and conduct of tests on the bench. Before testing, the load 15 is in a fixed position on the metal pipe 17. As the upper cross member of the U-shaped frame 19, a crosshead can be used. All elements of the stand are connected by assembly operations and are in a functional and constructive unity.

Работа испытательного стенда осуществляется следующим образом. Первоначальным этапом является сборка данного стенда согласно чертежу (фиг. 1). После того как стенд собран, создается продольная сжимающая нагрузка при помощи гидравлического домкрата 9 в испытываемом образце 4.The work of the test bench is as follows. The initial stage is the assembly of this stand according to the drawing (Fig. 1). After the stand is assembled, a longitudinal compressive load is created using a hydraulic jack 9 in the test sample 4.

Затем испытываемый образец 4 выдерживают под этой нагрузкой не менее десяти минут. По истечении этого времени прикладывается ударная нагрузка на рычаг 14. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 15. При этом в железобетонном образце 4 действует продольная сжимающая сила и крутящий момент. Силу удара можно регулировать увеличением или уменьшением высоты падения груза, а также изменением массы груза 15. Длительность силового воздействия можно регулировать увеличением или уменьшением количества резиновых прокладок 16.Then the test sample 4 is kept under this load for at least ten minutes. After this time, a shock load is applied to the lever 14. The shock load is created by the mass of the falling load 15. In this case, a longitudinal compressive force and torque act in the reinforced concrete specimen 4. The force of impact can be adjusted by increasing or decreasing the height of the fall of the cargo, as well as by changing the mass of the cargo 15. The duration of the force can be adjusted by increasing or decreasing the number of rubber gaskets 16.

Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс измерительных приборов, подключенных к измерительно-вычислительному комплексу. Деформации бетона или арматуры измеряются предварительно наклеенными тензорезисторами 20, 21 на шейку 5. Прогибы или изменение пространственного положения точек конструкции относительно силового пола измеряются с помощью датчиков линейных перемещений индуктивного типа. Ускорения в заданных точках конструкции измеряются с помощью акселерометров тензометрического или пьезоэлектрического типа. Опорная реакция в точке жесткого закрепления испытуемой конструкции в данном случае измеряется с помощью тензорезисторов, расположенных на шейке дополнительной пластины (фиг. 2) и подключенных к измерительно-вычислительныму комплексу MIC-400, которым регистрируются показания всех датчиков, примененных в эксперименте.To obtain data on the stress-strain state of the experimental sample, a set of measuring devices connected to a measuring and computing complex is used. Deformations of concrete or reinforcement are measured by pre-glued strain gauges 20, 21 on the neck 5. Deflections or changes in the spatial position of structural points relative to the force floor are measured using inductive type linear displacement sensors. Accelerations at given points in the structure are measured using tensometer or piezoelectric accelerometers. The reference reaction at the point of rigid fastening of the test structure in this case is measured using strain gauges located on the neck of the additional plate (Fig. 2) and connected to the MIC-400 measuring and computing complex, which records the readings of all sensors used in the experiment.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявленный стенд позволяет получить более расширенную информацию о напряженно-деформационном состоянии железобетонного элемента под воздействием свободно падающего груза.Thus, in comparison with the prototype of the claimed stand allows you to get more advanced information about the stress-strain state of the reinforced concrete element under the influence of a freely falling load.

Claims

1. A test bench for reinforced concrete elements with compression and short-term dynamic torsion, containing supports for accommodating the reinforced concrete element mounted on the power floor, traverses mounted on additional supports on both ends of the reinforced concrete element and interconnected by strands, a bearing for tight installation of one of the ends of the reinforced concrete element, mounted on the second support and abutting a metal shoe against the traverse for hard jamming of the second end of the iron element, hydraulic jack resting on the second crosshead, headband for reinforced concrete element, equipped with a lever for applying shock load and located between the bearing and the hydraulic jack, a metal gasket in the form of a spherical segment located between the headband and the hydraulic jack, U-shaped frame, racks which is mounted on the power floor, a metal pipe mounted at one end on the arm of the ogolovnik, and the other fixed on the cross member of the U-shaped frame, and the load cylinder shaped with a central hole mounted on a metal pipe, while the load is mounted on a metal pipe with the ability to move and fix and is equipped with rubber gaskets at the base, characterized in that the metal shoe is made of two parts interconnected by a round neck, and the stand additionally contains a half-bridge strain gauge of two strain gages, which are glued to the neck of a metal shoe at an angle to each other equal to π / 2 radians.

2. A test bench for reinforced concrete elements according to claim 1, characterized in that the U-shaped frame racks are mounted along the power floor on one side of the reinforced concrete element, on one creek of the power floor.