RU134645U1

RU134645U1 - BENCH FOR TESTING MODELS OF REINFORCED-CONCRETE CYLINDRICAL SHELLS OF COVERINGS OF BUILDINGS AND STRUCTURES UNDER SHORT DYNAMIC LOADING

Info

Publication number: RU134645U1
Application number: RU2013125617/28U
Authority: RU
Inventors: Василий Сергеевич Плевков; Георгий Иванович Однокопылов; Игорь Владимирович Балдин; Ольга Олеговна Кондратенко
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-11-20

Abstract

1. Стенд для испытания моделей железобетонных цилиндрических оболочек покрытий зданий и сооружений при кратковременном динамическом нагружении, содержащий металлическую балку-рычаг, один конец которой шарнирно закреплен на стойке, установленной на силовом полу, поддон с грузом, подвешенный через шарнирный механизм с замком к свободному концу балки-рычага, железобетонную матрицу для испытуемой модели оболочки, закрепленную на силовом полу, резиновый мешок с водой, уложенный сверху железобетонной матрицы под испытуемой моделью, датчик для контроля давления воды в резиновом мешке, подключенный к измерительной аппаратуре, сварную рамно-стержневую пирамиду, ребра которой опираются на испытуемую модель, а вершина упирается в балку-рычаг, и вертикальный тяж, установленный на силовом полу и закрепленный на свободном конце балки-рычага с помощью ограничительной гайки, отличающийся тем, что железобетонная матрица для испытуемой модели выполнена выпуклой, а испытуемая модель при этом обращена выпуклой поверхностью вверх.2. Стенд для испытаний моделей железобетонных цилиндрических оболочек по п.1, отличающийся тем, что ребра рамно-стержневой пирамиды опираются на испытуемую модель через шаровые опоры.1. A bench for testing models of reinforced concrete cylindrical shells of coatings of buildings and structures under short-term dynamic loading, containing a metal beam-lever, one end of which is pivotally mounted on a rack mounted on a power floor, a pallet with a load suspended through a hinge mechanism with a lock to the free end lever beam, reinforced concrete matrix for the test shell model, mounted on the power floor, a rubber bag of water, placed on top of the reinforced concrete matrix under the tested model, sensor To control the water pressure in the rubber bag, connected to the measuring equipment, a welded frame-rod pyramid, the ribs of which rest on the test model, and the top rests on the beam arm, and a vertical cord mounted on the power floor and mounted on the free end of the beam arm using a restrictive nut, characterized in that the reinforced concrete matrix for the tested model is convex, and the tested model is turned upward with a convex surface. 2. The test bench for models of reinforced concrete cylindrical shells according to claim 1, characterized in that the ribs of the frame-rod pyramid are based on the test model through ball bearings.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике в области строительства, а более конкретно - к устройствам для испытания моделей железобетонных цилиндрических оболочек покрытия зданий и сооружений на кратковременное динамическое нагружение, и может найти применение для испытания статически нагруженных моделей цилиндрических оболочек на кратковременную динамическую нагрузку, вплоть до полного разрушения конструкции оболочки.The utility model relates to testing equipment in the field of construction, and more specifically, to devices for testing models of reinforced concrete cylindrical shells for covering buildings and structures for short-term dynamic loading, and can be used for testing statically loaded models of cylindrical shells for short-term dynamic loading, up to full destruction of the shell structure.

Аналогом заявляемого устройства является устройство для реализации способа определения динамического догружения в железобетонных рамно-стержневых системах (патент на изобретение RU №2380672). Данное устройство для определения динамического догружения в железобетонных рамно-стержневых системах содержит опорные стойки, закрепленные на опорной балке с помощью стоек с подкосами на винтовых упорах, ригели, соединенные жестко или шарнирно с опорными стойками в узлах рамно-стержневой системы с помощью соединительных элементов. Узел над промежуточной опорой выполнен с помощью прокалиброванного сварного соединительного элемента. Устройство содержит также рычажную систему и грузовую платформу. Загружение рамно-стержневой системы заданной проектной статической нагрузкой осуществляют через рычажную систему и грузовую платформу, и от приложения заданной нагрузки создают внезапное хрупкое разрушение соединительного элемента, выполненного сварным и калиброванным с заранее фиксированным усилием хрупкого разрыва по сварному шву. После чего измеряют параметры созданного динамического догружения в неразрушенных стойках и ригелях рамно-стержневой системы от внезапного хрупкого разрыва прокалиброванного сварного соединительного элемента. Для получения необходимых параметров напряженно-деформируемого состояния системы используется комплекс измерительных приборов.An analogue of the claimed device is a device for implementing the method for determining dynamic loading in reinforced concrete frame-rod systems (patent for invention RU No. 2380672). This device for determining dynamic loading in reinforced concrete frame-rod systems contains support racks mounted on a support beam using struts with struts on screw stops, crossbars connected rigidly or pivotally to support racks in the nodes of the frame-rod system using connecting elements. The node above the intermediate support is made using a calibrated welded connecting element. The device also comprises a linkage system and a loading platform. The frame-rod system is loaded with a given design static load through a linkage system and a loading platform, and from the application of a given load, a sudden brittle fracture of a connecting element made by welded and calibrated with a pre-fixed force of brittle fracture along the weld is created. After that, the parameters of the created dynamic loading in the undestroyed racks and crossbars of the frame-rod system from the sudden brittle fracture of the calibrated welded connecting element are measured. To obtain the necessary parameters of the stress-strain state of the system, a set of measuring instruments is used.

Данное устройство позволяет обеспечить статическое и кратковременное динамическое нагружение и, соответственно, оценить динамическое догружение в железобетонных рамно-стержневых системах в запредельных состояниях. Однако конструкция стенда не позволяет обеспечить проведение испытания конструкции в виде цилиндрической оболочки.This device allows for static and short-term dynamic loading and, accordingly, to evaluate dynamic loading in reinforced concrete frame-rod systems in transcendental states. However, the design of the stand does not allow for testing the design in the form of a cylindrical shell.

За прототип принят стенд для испытания оболочек на кратковременную динамическую нагрузку (Болдышев А.М., Плевков В.С. Экспериментальное исследование железобетонных пологих оболочек с центральным отверстием при импульсном нагружении // Исследования по строительным конструкциям и строительной механике. - Томск, издательство ТГУ, 1978. - 157 с, с.3-8). Стенд содержит металлическую балку-рычаг, один конец которой шарнирно закреплен на стойке, установленной на силовом полу. Ко второму, свободному, концу балки-рычага через шарнирный механизм с замком подвешен поддон с грузом. Со стороны шарнирно закрепленного конца балки-рычага на силовом полу закреплена вогнутая железобетонная матрица для испытуемой перевернутой (вогнутой) модели железобетонной оболочки. Сверху железобетонной матрицы под испытуемой моделью уложен резиновый мешок с водой, снабженный датчиком давления. Датчик давления подключен к измерительной аппаратуре. Для создания статической нагрузки служит сварная рамно-стержневая пирамида, ребра которой опираются на испытуемую модель железобетонной оболочки, а вершина упирается в балку-рычаг. В состав стенда входит также тяж, установленный вертикально на силовом полу и закрепленный на свободном конце балки-рычага с помощью ограничительной гайки. Тяж препятствует подъему свободного конца балки-рычага во время падения поддона с грузом в процессе испытаний.A test bench for testing shells for short-term dynamic load was adopted as a prototype (Boldyshev A.M., Plevkov V.S. Experimental study of shallow concrete shells with a central hole under pulsed loading // Studies in building structures and structural mechanics. - Tomsk, TSU, 1978.- 157 s, p. 3-8). The stand contains a metal beam-lever, one end of which is pivotally mounted on a stand mounted on the power floor. A pallet with a load is suspended to the second, free, end of the beam-lever through a hinged mechanism with a lock. From the side of the articulated end of the beam-lever, a concave reinforced concrete matrix for the tested inverted (concave) model of the reinforced concrete shell is fixed on the force floor. A rubber water bag equipped with a pressure sensor was placed on top of the reinforced concrete matrix under the test model. The pressure sensor is connected to the measuring equipment. To create a static load, a welded frame-rod pyramid is used, the edges of which are based on the tested model of the reinforced concrete shell, and the top abuts against the beam-lever. The stand also includes a cord installed vertically on the power floor and fixed to the free end of the beam-lever using a restrictive nut. The weight prevents the free end of the beam-lever from rising during the fall of the pallet with the load during the test.

Данный стенд позволяет получить напряженно-деформированное состояние модели цилиндрической оболочки путем воздействия внешней кратковременной динамической нагрузки на перевернутую (вогнутую) поверхность оболочки. Расположение испытуемой модели цилиндрической оболочки в прототипе вогнутой стороной вверх не позволяет получить и оценить результаты возникшего при падении груза кратковременного динамического нагружения на внутреннюю поверхность оболочки, смоделировать взрыв внутри здания или сооружения, у которых цилиндрические покрытия в условиях эксплуатации обращены вверх выпуклой поверхностью.This stand allows you to get the stress-strain state of the cylindrical shell model by the action of external short-term dynamic load on the inverted (concave) surface of the shell. The location of the test model of the cylindrical shell in the prototype with the concave side up does not allow us to obtain and evaluate the results of short-term dynamic loading that occurred when the load fell on the inner surface of the shell, to simulate an explosion inside a building or structure in which the cylindrical coatings face upward with a convex surface.

Необходимость определения напряженно-деформированного состояния цилиндрических оболочек при внутреннем кратковременном динамическом нагружении вызвана необходимостью обеспечения максимальной сохранности конструкции от внешнего и внутреннего динамического воздействия, величина которого учитывается при проектировании конструкций.The need to determine the stress-strain state of cylindrical shells with internal short-term dynamic loading is caused by the need to ensure maximum structural integrity from external and internal dynamic effects, the magnitude of which is taken into account when designing structures.

Задача полезной модели - обеспечение проведения испытания и моделирования действия взрывной волны на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки.The objective of the utility model is to provide testing and modeling of the effect of the blast wave on the inner surface of a cylindrical shell.

Технический результат заключается в получении точной информации о величинах напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки в результате действия кратковременной динамической нагрузки на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки.The technical result consists in obtaining accurate information about the values of the stress-strain state of the cylindrical shell as a result of the action of short-term dynamic load on the inner surface of the cylindrical shell.

Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.The technical result and the solution of the problem are achieved as follows.

Заявляемый стенд, как и прототип, содержит металлическую балку-рычаг, один конец которой шарнирно закреплен на стойке, установленной на силовом полу. К свободному концу балки-рычага через шарнирный механизм с замком подвешен поддон с грузом. Как и стенд по прототипу, заявляемый стенд содержит железобетонную матрицу для испытуемой модели, закрепленную на силовом полу. Сверху железобетонной матрицы под испытуемой моделью уложен резиновый мешок с водой. Для контроля давления воды в резиновом мешке служит датчик, подключенный к измерительной аппаратуре. В состав стенда согласно полезной модели входят также сварная рамно-стержневая пирамида, ребра которой опираются на испытуемую модель, а вершина упирается в балку-рычаг; и вертикальный тяж, установленный на силовом полу и закрепленный на свободном конце балки-рычага с помощью ограничительной гайки.The inventive stand, like the prototype, contains a metal beam-lever, one end of which is pivotally mounted on a stand mounted on the power floor. A pallet with a load is suspended from the free end of the beam-lever through a hinged mechanism with a lock. Like the prototype stand, the inventive stand contains a reinforced concrete matrix for the tested model, mounted on the power floor. A rubber bag of water was placed on top of the reinforced concrete matrix under the test model. To control the water pressure in the rubber bag is a sensor connected to measuring equipment. According to the utility model, the stand also includes a welded frame-rod pyramid, the edges of which rest on the test model, and the top rests on the beam-lever; and a vertical cord mounted on the power floor and mounted on the free end of the beam-lever using a restrictive nut.

В отличие от прототипа железобетонная матрица для испытуемой модели выполнена выпуклой, а испытуемая модель при этом обращена выпуклой поверхностью вверх, что позволяет моделировать взрыв внутри здания или сооружения. Кроме этого, целесообразно, когда ребра рамно-стерневой пирамиды опираются на испытуемую модель через шаровые опоры. В этом случае создается более равномерная передача нагрузки и обеспечивается податливость опор.Unlike the prototype, the reinforced concrete matrix for the tested model is convex, and the tested model is turned upward with its convex surface, which makes it possible to simulate an explosion inside a building or structure. In addition, it is advisable when the ribs of the frame-stubble pyramid are based on the test model through ball bearings. In this case, a more uniform load transfer is created and the compliance of the supports is ensured.

Существенные признаки, характеризующие заявляемую полезную модель, в указанной совокупности, в известных источниках информации не обнаружены, что подтверждает новизну полезной модели.The essential features characterizing the claimed utility model, in the indicated combination, were not found in known sources of information, which confirms the novelty of the utility model.

Применение стенда позволяет получить напряженно-деформированное состояние в результате испытания при кратковременном динамическом нагружении с полным разрушением конструкции и различным сочетанием характера нагрузки (внешнее, внутреннее нагружение, варьирование массой груза, высотой падения груза).The use of the stand allows you to get a stress-strain state as a result of testing under short-term dynamic loading with complete structural failure and a different combination of the nature of the load (external, internal loading, variation in the mass of the load, drop height).

Полезная модель пояснена чертежами. На фиг.1 приведен общий вид заявляемого стенда для испытаний моделей железобетонных цилиндрических оболочек. На фиг.2 - выпуклая железобетонная матрица с испытуемой моделью.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the inventive stand for testing models of reinforced concrete cylindrical shells. Figure 2 - convex reinforced concrete matrix with the tested model.

Конструкция стенда состоит из тяжа 1 с ограничительной гайкой 2, металлической балки-рычага 3, один конец которой шарнирно закреплен на стойке, установленной на силовом полу (на чертеже не показана), а на другом конце балки-рычага через замкнутый замок 4 с шарнирным механизмом 5, подвешен поддон 6 с грузом 7, создающий вместе с балкой-рычагом 3 статическую нагрузку, которая передается через пирамиду 8, опертую через шаровые опоры 9 на испытуемую модель оболочки 10. Испытуемая модель оболочки 10 через резиновый мешок 11 с водой опирается на выпуклую железобетонную матрицу 12, которая установлена на силовой пол 13. Стенд содержит также датчик давления 14, подключенный к измерительной аппаратуре (на чертеже не показана).The design of the stand consists of a tie 1 with a restrictive nut 2, a metal beam-lever 3, one end of which is pivotally mounted on a stand mounted on the power floor (not shown in the drawing), and on the other end of the beam-lever through a closed lock 4 with a hinge mechanism 5, the pallet 6 is suspended with a load of 7, which creates a static load together with the beam-lever 3, which is transmitted through the pyramid 8, supported through the ball bearings 9 to the test model of the shell 10. The test model of the shell 10 relies on a convex g through a rubber bag 11 with water reinforced concrete matrix 12, which is installed on the power floor 13. The stand also contains a pressure sensor 14 connected to measuring equipment (not shown in the drawing).

Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.The utility model is industrially applicable, it can be repeatedly implemented with the achievement of the specified technical result.

Работа устройства заключается в следующем. Резиновый мешок 11 укладывается на выпуклую железобетонную матрицу 12, установленную на силовом полу 13. Давление воды контролируется датчиком давления 14, подключенным к измерительной аппаратуре. На мешке 11 размещают испытуемую модель, в качестве которой может быть использована модель цилиндрической оболочки, как со сплошным полем, так и с наличием центрального (фонарного) отверстия. Статическая нагрузка создается металлической балкой-рычагом 3 и подвешенным поддоном 6 с грузом 7. Динамическая нагрузка создается массой падающего груза 7. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 7 с помощью поддона 6 и высоты падения груза. Тяж 1 обеспечивает горизонтальное положение металлической балки-рычага 3 в момент размыкания замка 4 с шарнирным механизмом 5. Через сварную пирамиду 8 нагружение передается через шаровые опоры 9 на испытуемую модель оболочки 10, уложенную поверх резинового мешка 11, заполненного водой. Испытания моделей оболочек проводят до полного разрушения. Результаты перемещений, деформаций, напряжений фиксируются измерительными приборами: прогибомерами, тензорезисторами.The operation of the device is as follows. The rubber bag 11 is placed on a convex reinforced concrete matrix 12 mounted on the power floor 13. The water pressure is monitored by a pressure sensor 14 connected to the measuring equipment. On the bag 11, the test model is placed, which can be used as a model of a cylindrical shell, both with a solid field and with a central (lantern) hole. The static load is created by a metal beam-lever 3 and a suspended pallet 6 with a load 7. The dynamic load is created by the mass of the falling load 7. The impact force can be varied by changing the mass of the load 7 using the pallet 6 and the height of the load. The tie 1 provides a horizontal position of the metal beam-lever 3 at the moment of opening the lock 4 with the hinge mechanism 5. Through the welded pyramid 8, the load is transmitted through ball bearings 9 to the test model of the shell 10, laid on top of a rubber bag 11 filled with water. Testing of shell models is carried out until complete destruction. The results of displacements, deformations, stresses are recorded by measuring instruments: deflection meters, strain gauges.

Claims

1. A bench for testing models of reinforced concrete cylindrical shells of coatings of buildings and structures under short-term dynamic loading, containing a metal beam-lever, one end of which is pivotally mounted on a rack mounted on a power floor, a pallet with a load suspended through a hinge mechanism with a lock to the free end lever beam, reinforced concrete matrix for the test shell model, mounted on the power floor, a rubber bag of water, placed on top of the reinforced concrete matrix under the tested model, sensor To control the water pressure in the rubber bag, connected to the measuring equipment, a welded frame-rod pyramid, the ribs of which rest on the test model, and the top rests on the beam-lever, and a vertical cord mounted on the power floor and mounted on the free end of the beam-lever using a restrictive nut, characterized in that the reinforced concrete matrix for the test model is convex, and the test model is facing upward with the convex surface.

2. A test bench for models of reinforced concrete cylindrical shells according to claim 1, characterized in that the edges of the frame-rod pyramid are based on the test model through ball bearings.