DD264760B1 - Belastungseinrichtung fuer rotationssymmetrischen spannungszustand - Google Patents

Description

äußeren Rand, einem Gewindestab (5) mit gegenläufigen Außengewinden, zwei Randbegrenzungsscheiben (6) mit Führungszapfen (7) und Halteflanschen (8), zwei Axialwälzlagern (9) sowie beidseitig je zwei gekonterten Sechskantmuttern (10).

Die Belastungseinrichtung arbeitet nach folgender Wirkungsweise:

Vor der Herstellung des kreisringförmigen Probekörpers (1) werden die Schalungstohrsegmente (2) mit Hilfe von Abstandshaltern in den Stößen und eines außen herumgeklebten Papierbandes zu einem Schalungsrohr zusammengesetzt. Die Schalungsrohrsegmente (2) dienen bei der Herstellung des Probekörpers als Schalung und während des Belastungsversuches als lastverteilendes Konstruktionsglied. Dadurch werden die Zerstörung des Probekörpers beim Entschalen sowie größere Maßabweichungen vermieden. Zur Durchführung des Belastungsversuches wird die Belastungseinrichtung in das Schalungsrohr eingeführt. Durch Drehen des Gewindestabes (5) mit Hilfe der gekonterten Sechskantmuttern (10) bewegen sich die Kegelscheiben (4) nach innen. Dabei kommt es zur radialen Bewegung der Träger (3) gegen die Schalungsrohrsegmente (2) und zum Aufbau eines Radialdruckes. Die Schalungsrohrsegmente sorgen für einen möglichst gleichmäßig verteilten Druck auf den Innenrand des Probekörpers. Aufgrund der Anordnung der Randbegrenzungsscheiben (6) sind die Träger (3) zwangszentriert. Die Führungszapfen (7) nehmen das Drehmoment aus der Reibung im Innengewinde der Kegelscheiben (4) auf. Die Halteflansche (8) werden entweder eingespannt oder durch Gegenhalten beim-Drehen des Gewindestabes in ihrer Lage fixiert. Dadurch wird die Übertragung von Tangentialkräften auf die Träger verhindert. Die Axialwälzlager (9) ermöglichen die leichte Drehung des Gewindestabes (5). Mit Hilfe der gekonterten Muttern (10) wird die Lage der Randbegrenzungsscheiben (6) auf dem Gewindestab (5) eingestellt. Die Belastungseinrichtung ist von beiden Seiten des Probekörpers bedienbar. Mittels еіпет Meßuhr oder eines Wegaufnehmers kann der Vortrieb der Kegelscheibe (4) durch ein Loch in der Randbegrenzungsscheibe (6) gemessen werden. Die indirekte Messung des aufgebrachten Radialdruckes kann an der Innen- und Außenseite einer der Kegelscheiben (4) mit tangential angeordneten Dehnmeßstreifen erfolgen.

Ausführungsbeispiel

In der zeichnerischen Darstellung sind die aufgeführten Teile einer erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung veranschaulicht. Es zeigen

Figur 1: einen Längsschnitt durch die Belastungseinrichtung und einen Probekörper Figur 2: einen Querschnitt durch die Belastungseinrichtung.

Alle dargestellten Teile bestehen aus Stahl. Es wird die Fertigung mit Feingewinde empfohlen.

Die erfindungsgemäße Belastungseinrichtung eignet sich vorzugsweise für kreisringförmige Probekörper mit einem Verhältnis des Innendurchmessers zur Ringdicke von etwa 0,6 bis 1,5, bei Innendurchmessern von etwa 8 bis 12cm, wobei ein äquivalenter Innendruck bis zu etwa 600OkPa aufgebracht werden kann.

Vor der Herstellung des kreisringförmigen Probekörpers 1 werden die Schalungsrohrsegmente 2 mit Hilfe von Abstandshaltern aus Plast in den Stößen und eines außen herumgeklebten Papierbandes zu einem Schalungsrohr zusammengesetzt. Zur Herstellung mehrerer Probekörper wird vorgeschlagen, mehrere aus Schalungsrohrsegmenten 2 zusammengesetzte Schalungsrohre zu verwenden. Während des Betonierens dient die zweckmäßigerweise in das Schalungsrohr des jeweiligen Probekörpers eingesetzte Belastungseinrichtung zu dessen Stabilisierung. Befindet sich die Belastungseinrichtung außerhalb des Schalyngsrohres, können die Träger 3 mit Hilfe von Gummiringen zusammengehalten werden. Durch Aufschrauben von Distanzstreifen auf die Oberseite der Träger 3 und Verwendung größerer Schalungsrohrsegmente 2 ist es möglich, auch Probekörper mit entsprechend größeren Innendurchmessern zu belasten. Zur Durchführung des Belastungsversuches wird die Belastungseinrichtung in das Schalungsrohr eingeführt. Durch Drehen des Gewindestabes 5 mit Hilfe der gekonterten Sechskantenmuttern 10 bewegen sich die Kegelscheiben 4 nach innen. Dabei kommt es zur radialen Bewegung der Träger 3 gegen die Schalungsrohrsegmente 2 und zum Radialdruckaufbau, wobei die Schalungsrohrsegmente 2 für eine annähernd gleichmäßige Druckverteilung am Innenrand des Probekörpers 1 sorgen. Die Träger 3 sind aufgrund der Anordnung der Randbegrenzungsscheiben 6 zwangszentriert. Die Führungszapfen 7 nehmen das Drehmoment aus der Reibung im Innengewinde der Kegelscheiben 4 auf. Die Halteflansche 8, in diesem Beispiel außen auf die Randbegrenzungsscheiben 6 aufgeschweißte, ausgebohrte Sechskantmuttern, werden entweder eingespannt oder durch Gegenhalten in ihrer Lage fixiert, um die Übertragung von Tangentialkräften auf die Träger 3 zu verhindern. Die Axialwälzlager 9 ermöglichen die leichte Drehung des Gewindestabes 5. Mit Hilfe der gekonterten Muttern 10 wird die Lage der Randbegrenzungsscheiben auf dem Gewindestab 5 eingestellt. Die Belastungseinrichtung ist von beiden Seiten des Probekörpers 1 bedienbar. Mittels einer Meßuhr oder eines Wegaufnehmers kann der Vortrieb der Kegelscheibe 4 durch ein Loch in der Randbegrenzungsscheibe 6 gemessen werden. Die indirekte Messung des aufgebrachten Radialdruckes kann an der Innen- und Außenseite einer der Kegelscheiben 4 mit tangential angeordneten Dehnmeßstreifen erfolgen.

Claims (2)

1. Belastungseinrichtung zur Erzeugung eines rotationssymmetrischen Spannungszustandes in kreisförmigen Probekörpern, vorzugsweise aus Beton, mit einem, in ein aus Segmenten zusammengesetztes Rohr einsetzbaren Innenwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenwerkzeug aus sternförmig, senkrecht zur Kreisringebene angeordneten Trägern (3) mit schrägen Gleitflächen an den Innenseiten, zwei zentrisch in der Kreisringebene und symmetrisch zueinander angeordneten Kegelscheiben (4) mit Innengewinde und nach außen zeigenden schrägen Gleitflächen, auf die sich die Träger (3) abstützen und einem mittels gekonterter Mutter drehbar gelagertem Gewindestab (5) mit gegenläufigen Außengewinden besteht.

2. Belastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kreisringachse außerhalb der Kegelscheiben (4) und der parallel zu diesen zwei Randbegrenzungsscheiben (6) mit je einer mittigen Bohrung größeren Durchmessers als der Gewindestab (5) und an der Außenseite befindlichen Halteflanschen (8) mit gleicher Bohrung sowie auf den Randbegrenzungsscheiben (6) senkrecht, nach innen zeigend befestigte Führungszapfen (7), die durch Bohrungen in den Kegelscheiben (4) geführt werden, angeordnet sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine mechanische Belastungseinrichtung zur Erzeugung eines rotationssymmetrischen Spannungszustandes in kreisringförmigen Probekörpern vorzugsweise aus Beton, die zur Untersuchung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens sowie der Rißausbreitungsvorgänge in den verwendeten Probekörpern geeignet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Erzeugung eines rotationssymmetrischen Spannungszustandes in scheiben- oder ringförmigen Probekörpern sind technische Lösungen bekannt. In der DD PS 144116 wird dieser Spannungszustand mittels radial in einem Hohlraum angeordneter Hydraulikzylinder erzeugt. Diese im Bergbau anwendbare Variante ist für Versuche an den betreffenden Probekörpern aus Beton aufgrund an der notwendigen Mindestabmessungen und des technischen Aufwandes nicht geeignet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Innenraum eines kreisringförmigen Probekörpers mit einer Druckflüssigkeit zu füllen, wobei sich die Abdichtung des Innenraumes bei den angestrebten Prüfdrücken als aufwendig erweist. Neuner, Stockt und Grasser beschreiben in „Versuche an dickwandigen, unbewehrten Betonringen mit Innendruckbelastung", Deutscher Ausschuß für Stahlbeton, Heft 299, Verlag Wilhelm Ernst und Söhne, Berlin 1978, die Verwendung eines Druckschlauches zur Belastung eines kreisringförmigen Betonprobekörpers. Auch hierbei ist die Verwendung einer hydraulischen Anlage notwendig, was die durchzuführenden Versuche aufwendiger gestaltet. Darüber hinaus ist es bei einer hydraulischen Belastung komplizierter als bei einer rein mechanischen, einen weggesteuerten Belastungsversuch durchzuführen.

In der DE AS 1809492 wird eine Vorrichtung zum Bestimmen der Streckgrenze von ringförmigen Körpern, vorzugsweise Stahlrohren, beschrieben. Obwohl bei dieser Lösung der Probekörper mechanisch unter Verwendung von Rindsegmenten und eines konisch ausgeführten Domes aufgeweitet wird, erfolgt die Krafteinleitung in die Belastungseinrichtung hydraulisch und führt demzufolge ebenfalls zu den oben genannten Nachteilen. Des weiteren ist die gewählte Konstruktion für die Versuche an kreisringförmigen Probekörpern aus Beton mit den vorzugsweise gewählten Verhältnissen von Kreisringdicke und Innendurchmesser nicht geeignet. Außerdem ist der Herstellungsaufwand vor allem für die Ringsegmente relativ hoch.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für dickwandige, kreisringförmige Probekörper aus Beton eine Belastungseinrichtung für den rotationssymmetrischen Spannungszustand zu schaffen, die bei einem vertretbaren ökonomischen und technischen Aufwand hinsichtlich ihrer Herstellung sowie der Versuchsdurchführung weggesteuerte Belastungsversuche ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist bekannt, daß kreisringförmige Probekörper unter Innendruckbelastung zur Untersuchung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens von Beton sowie der Rißausbreitungsvorgänge geeignet sind. Um die Rißausbreitungsvorgänge bis zur Zerstörung der Probe zu verfolgen, ist es notwendig, einen weggesteuerten Belastungsversuch mit einer möglichst steifen Belastungseinrichtung durchzuführen. Es bestand die Aufgabe, eine diesen Ansprüchen genügende, möglichst einfache, mehrfach verwendbare mechanische Belastungseinrichtung zu schaffen, die speziell zur Untersuchung von Probekörpern aus Beton geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Belastungseinrichtung besteht aus Schalungsrohrsegmenten (2), radial angeordneten Trägern (3) mit schrägen Gleitflächen an den Innenseiten, zwei Kegelscheiben (4) mit Innengewinde und ebenfalls schrägen Gleitflächen am