RU147782U1

RU147782U1 - BENCH FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR A SHORT-DYNAMIC DYNAMIC BEND WITH AN INCREASED VALIDITY OF THE RECEIVED INFORMATION

Info

Publication number: RU147782U1
Application number: RU2014113741/28U
Authority: RU
Inventors: Георгий Иванович Однокопылов; Дмитрий Юрьевич Саркисов; Денис Николаевич Полещук; Анастасия Викторовна Невидомская
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-11-20

Abstract

1. Стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с повышенной достоверностью полученной информации, содержащий опорные элементы, смонтированные на силовом полу, ролики, один из которых размещен в вырезе одного из опорных элементов неподвижно, а другой - с возможностью горизонтального перемещения в вырезе второго опорного элемента, две металлические пластины для размещения концов железобетонного элемента, одна из которых расположена на неподвижном ролике, а другая - на подвижном, нагружающее устройство в виде копровой установки, закрепленной на силовом полу и мачты которой снабжены ограничителем движения груза, загрузочную траверсу, силоизмеритель, установленный на загрузочной траверсе, грузосбрасыватель с узлом фиксации груза, отличающийся тем, что узел фиксации груза выполнен в виде неподвижной опоры, например, в виде балки, закрепленной на мачтах копровой установки, к которой через грузосбрасыватель подвешена траверса с грузом, при этом стенд дополнительно содержит прогибомеры, один из которых установлен между неподвижной опорой и траверсой с грузом, а другие установлены на силовом полу и закреплены на поверхности железобетонного элемента с помощью опор с тремя степенями подвижности, и дополнительно содержит тензометрические акселерометры, установленные по длине экспериментального образца, при этом прогибомеры, акселерометры, силоизмеритель и грузосбрасыватель выполнены с возможностью подключения к блоку управления экспериментом, причем в качестве грузосбрасывателя использован авиационный бомбосбрасыватель.2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что в качест�1. A stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic bending with increased reliability of the information received, containing support elements mounted on the force floor, rollers, one of which is placed in the cutout of one of the support elements motionless, and the other with the possibility of horizontal movement in the cutout of the second supporting element, two metal plates to accommodate the ends of the reinforced concrete element, one of which is located on a stationary roller, and the other on a movable, loading device your in the form of a pile rig mounted on the power floor and the mast of which is equipped with a load limiter, a loading beam, a load meter mounted on the loading beam, a load ejector with a load fixation unit, characterized in that the load fixation unit is made in the form of a fixed support, for example, in the form of a beam fixed to the masts of the pile rig, to which a beam with a load is suspended through a load ejector, while the stand additionally contains deflection meters, one of which is installed between the fixed support and traverse with a load, while others are mounted on the force floor and fixed on the surface of the reinforced concrete element using supports with three degrees of mobility, and additionally contains strain gauge accelerometers installed along the length of the experimental sample, while the deflection meters, accelerometers, force meter and load spreader are made with the possibility connection to the control unit of the experiment, moreover, an aircraft bomb thrower was used as a load ejector. 2. The stand according to claim 1, characterized in that in quality

Description

Полезная модель относится к испытательной технике в области строительства, а более конкретно - к устройствам для испытания железобетонных элементов зданий и сооружений на кратковременный динамический изгиб, вплоть до полного разрушения конструкции железобетонного элемента.The utility model relates to testing equipment in the field of construction, and more specifically to devices for testing reinforced concrete elements of buildings and structures for short-term dynamic bending, up to the complete destruction of the structure of the reinforced concrete element.

Аналогом заявляемого устройства является испытательная машина для динамических испытаний железобетонных элементов на ударную нагрузку при помощи энергии падающего груза, представленная в сборнике: Impact: Eff. Fast Transient Loadings: Proc.1^st Int. Conf.Eff. Fast Transient Loadings. Lausanne, p.37-65. Название статьи: Constitutive modeling of concrete under impact loading (Определяющие соотношения для бетона под действием ударной нагрузки). Авторы: John. R., Shah S.P. Машина включает в себя нагружающее устройство, состоящее из бетонного основания, колонн, груза, силового привода нагружения, электротензометрического датчика силы, датчика деформаций, датчика ускорений, датчика скорости и оптического измерительного блока подключенного к ЭВМ. Этой машиной обеспечивается испытание железобетонных элементов на изгиб.An analogue of the claimed device is a testing machine for dynamic testing of reinforced concrete elements for impact load using the energy of a falling load, presented in the collection: Impact: Eff. Fast Transient Loadings: Proc. 1 ^st Int. Conf.Eff. Fast Transient Loadings. Lausanne, p. 37-65. Article title: Constitutive modeling of concrete under impact loading. Authors: John. R., Shah SP The machine includes a loading device consisting of a concrete base, columns, load, load drive, an electro-strain gauge force sensor, a strain sensor, an acceleration sensor, a speed sensor and an optical measuring unit connected to a computer. This machine provides bending testing of reinforced concrete elements.

Однако устройство не позволяет контролировать полученные результаты, путем сопоставления показаний приборов, а также обеспечить воспроизводимость силового воздействия.However, the device does not allow to control the results obtained by comparing the readings of the devices, as well as to ensure the reproducibility of the force effect.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд по патенту РФ на полезную модель №53776, установленный на силовом полу. Данный стенд содержит опорные элементы, на которые через металлические пластины установлен экспериментальный образец. В вырезах опорных элементов установлены ролики, при этом в вырезе одного опорного элемента ролик установлен неподвижно, а в вырезе второго опорного элемента установлен ролик, который имеет возможность перемещается в вырезе опоры. В качестве загружающего устройства, создающего поперечную кратковременную динамическую нагрузку, используется копровая установка, на которой с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения закреплена траверса с грузом из металлических пластин, при этом основание копровой установки при помощи болтов и гаек соединено с силовым полом. Груз закреплен с помощью лебедки, которая выполняет функцию грузосбрасывателя и фиксатора груза на заданном расстоянии. Мачты копровой установки снабжены ограничителями движения груза. В свою очередь продольная сжимающая сила прикладывается за счет имеющегося домкрата, который установлен между металлическими траверсами стянутыми тяжами. При этом выпуски арматурных стержней экспериментального образца вставлены в имеющиеся в одной из траверс отверстия. Траверсы имеют дополнительные опоры, которые установлены на силовом полу. На экспериментальный образец через металлические прокладки уложена загрузочная траверса с системой страховки. На загрузочной траверсе установлен силоизмеритель, который фиксирует силу удара.The closest device adopted for the prototype is a stand according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 53776 mounted on a power floor. This stand contains supporting elements on which an experimental sample is mounted through metal plates. Rollers are installed in the cutouts of the support elements, while in the cutout of one support element the roller is fixedly mounted, and a roller is installed in the cutout of the second support element, which can move in the cutout of the support. As a loading device that creates a transverse short-term dynamic load, a hoist is used, on which a beam with a load of metal plates is fixed with the possibility of vertical reciprocating movement, while the base of the hoist is connected to the power floor using bolts and nuts. The load is secured with a winch, which serves as a load ejector and load retainer at a given distance. The masts of the pile rig are equipped with load limiters. In turn, the longitudinal compressive force is applied due to the existing jack, which is installed between the metal traverses with strained bands. At the same time, the releases of the reinforcing rods of the experimental sample are inserted into the holes in one of the traverses. Traverses have additional supports that are installed on the power floor. A loading beam with an insurance system is laid on an experimental sample through metal gaskets. A load meter is installed on the loading traverse, which records the impact force.

Данная установка позволяет испытывать железобетонные элементы на косое внецентренное кратковременное динамическое сжатие, но не позволяет исследовать работу элемента при кратковременном динамическом изгибе, кроме того нет возможности проконтролировать полученные результаты путем сопоставления показаний приборов, а также воспроизводимость силового воздействия.This setup allows testing reinforced concrete elements for oblique eccentric short-term dynamic compression, but does not allow investigating the operation of the element during short-term dynamic bending, in addition, it is not possible to control the results obtained by comparing the readings of the devices, as well as the reproducibility of the force.

Задача полезной модели - расширить диапазон исследований и повысить достоверность результатов при динамических испытаниях.The objective of the utility model is to expand the range of studies and increase the reliability of the results during dynamic tests.

Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в создании в железобетонном элементе воспроизводимого кратковременного динамического изгиба и получения данных с первичных преобразователей информации для сопоставления показаний всех используемых приборов, что обеспечивает повышение достоверности результатов.The technical result, which the problem is aimed at, is to create a reproducible short-term dynamic bending in the reinforced concrete element and obtain data from the primary information converters to compare the readings of all the devices used, which ensures an increase in the reliability of the results.

Задача решена следующим образом.The problem is solved as follows.

Общим с прототипом является то, что стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с повышенной достоверностью полученной информации содержит опорные элементы, смонтированные на силовом полу, ролики, один из которых размещен в вырезе одного из опорных элементов неподвижно, а другой - с возможностью горизонтального перемещения в вырезе второго опорного элемента, две металлические пластины для размещения концов железобетонного элемента, одна из которых расположена на неподвижном ролике, а другая - на подвижном, нагружающее устройство в виде копровой установки, закрепленной на силовом полу и мачты которой снабжены ограничителем движения груза, загрузочную траверсу, силоизмеритель, установленный на загрузочной траверсе, и грузосбрасыватель с узлом фиксации груза.In common with the prototype is that the stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic bending with increased reliability of the information received contains supporting elements mounted on the force floor, rollers, one of which is placed in the cutout of one of the supporting elements motionless, and the other with the possibility of horizontal displacements in the cutout of the second support element, two metal plates to accommodate the ends of the reinforced concrete element, one of which is located on a stationary roller, and the other on movable, loading device in the form of a truck mounted on the power floor and the masts of which are equipped with a load limiter, a loading beam, a load meter mounted on a loading beam, and a load ejector with a load securing unit.

В отличие от прототипа в заявляемом стенде узел фиксации груза выполнен в виде неподвижной опоры, например, в виде балки, закрепленной на мачтах копровой установки, к которой через грузосбрасыватель подвешена траверса с грузом, при этом стенд дополнительно содержит прогибомеры, один из которых установлен между неподвижной опорой и траверсой с грузом, а другие установлены на силовом полу и закреплены на поверхности железобетонного элемента с помощью опор с тремя степенями подвижности, и дополнительно содержит тензометрические акселерометры, установленные по длине экспериментального образца, при этом прогибомеры, акселерометры, силоизмеритель и грузосбрасыватель выполнены с возможностью подключения к блоку управления экспериментом, причем в качестве грузосбрасывателя использован авиационный бомбосбрасыватель. В качестве прогибомеров применены индуктивные датчики положения SL-150-G-SR с диапазоном измерений от нуля до 150 мм.In contrast to the prototype, in the inventive stand, the load fixing unit is made in the form of a fixed support, for example, in the form of a beam fixed on the masts of a pile rig, to which a beam with a load is suspended through a load ejector, while the stand additionally contains deflection meters, one of which is installed between the fixed with a support and a traverse with a load, while others are mounted on the power floor and fixed on the surface of the reinforced concrete element using supports with three degrees of mobility, and additionally contains a strain gauge accelerator the meters installed along the length of the experimental sample, while the deflection meters, accelerometers, load cell and load sender are made with the possibility of connecting to the experimental control unit, and an aircraft bomb thrower is used as the load sender. Inductive position sensors SL-150-G-SR with a measuring range from zero to 150 mm were used as deflection meters.

Применены акселерометры ARE-10000A с диапазоном измерений ускорений от нуля до 1000 g и с частотным диапазоном от нуля до 5000 Гц.Accelerometers ARE-10000A are used with a measurement range of accelerations from zero to 1000 g and with a frequency range from zero to 5000 Hz.

При кратковременном динамическом изгибе в железобетонном элементе возникает изгибающий момент. Возникновение изгибающего момента происходит вследствие падения груза на загрузочную траверсу, которая распределяет нагрузку на экспериментальный образец. Прогибомер, установленный между неподвижной опорой загрузочного устройства и грузом, позволяет с высокой точностью контролировать высоту падения груза при первом и повторных испытаниях, что обеспечивает воспроизводимость силового испытательного воздействия с достаточной точностью.With short-term dynamic bending, a bending moment occurs in the reinforced concrete element. The occurrence of bending moment occurs due to the fall of the load on the loading beam, which distributes the load on the experimental sample. The deflection meter installed between the stationary support of the loading device and the load allows you to accurately control the drop height of the load during the first and repeated tests, which ensures reproducibility of the power test with sufficient accuracy.

Применение в качестве прогибомеров индуктивных датчиков положения SL-150-G-SR (фирмы WayCon Positionsmesstechnik, FRG) является более предпочтительным, поскольку позволяет за счет их усовершенствованной конструкции (наличия нескольких шарниров обеспечивающих крепление с тремя степенями подвижности в каждой точке закрепления) и малого веса подвижной части датчика обеспечить их надежное крепление к экспериментальному образцу и предотвратить разрушение креплений при кратковременной динамической нагрузке, а значит и потерю информации. Возможно применение при испытаниях прогибомеров других производителей. Выбор марок прогибомеров не вызывает затруднений у специалистов в области испытаний.The use of inductive position sensors SL-150-G-SR (WayCon Positionsmesstechnik, FRG) as a deflection meter is more preferable because it allows due to their improved design (the presence of several hinges providing fastening with three degrees of mobility at each fastening point) and low weight the movable part of the sensor to ensure their reliable fastening to the experimental sample and to prevent the destruction of the fasteners during short-term dynamic load, and hence the loss of information. It is possible to use when testing the deflection meters of other manufacturers. The choice of grades of deflection meters does not cause difficulties for specialists in the field of testing.

Применение акселерометров тензометрического типа ARE-10000A (фирмы Japan measurement technologies) с частотным диапазоном от нуля до 5000 Гц дает возможность путем математических преобразований сопоставить полученные результаты с зарегистрированными показаниями других приборов, например, прогибомеров, и в результате повысить достоверность экспериментальной информации сделать более обоснованные выводы. Возможно применение и иных акселерометров. Грузосбрасыватель обеспечивает возможность дистанционной и безопасной подачи команды на запуск эксперимента, а также возможность синхронизации всех частей измерительной системы.The use of accelerometers of the tensometric type ARE-10000A (Japan measurement technology company) with a frequency range from zero to 5000 Hz makes it possible by mathematical transformations to compare the results with the recorded readings of other devices, for example, deflection meters, and as a result increase the reliability of experimental information to draw more reasonable conclusions . Other accelerometers can also be used. The load ejector provides the ability to remotely and securely issue a command to start the experiment, as well as the ability to synchronize all parts of the measurement system.

На чертеже изображен общий вид стенда для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с повышенной достоверностью полученной информации.The drawing shows a General view of the stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic bending with increased reliability of the information received.

Стенд для испытаний железобетонных элементов при кратковременном динамическом изгибе содержит силовой пол 1 с опорными основаниями копровой установки 2, на которых установлены вертикальные направляющие 3. На направляющих 3 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения закреплена траверса с грузом 4, страховочные элементы 5, узел фиксации груза 6, грузосбрасыватель 7. Силоизмеритель 8 установлен на загрузочную траверсу 9, которая через металлические пластины 10 установлена на экспериментальном железобетонном образце 11, размещенном на опорах 12, 13, одна из опор выполнена шарнирно-подвижной 13. Опоры 12, 13 жестко закреплены на силовом полу 1. На опорах 12, 13 размещены ролики 14. С целью фиксации показаний измерительных приборов и синхронизации их запуска возможно использовать блок управления экспериментом 15. С этой целью грузосбрасыватель 7 тоже может быть подключен к блоку управления экспериментом 15. Блок управления экспериментом 15, представленный на чертеже, включает панель управления 16, устройство синхронизации запуска эксперимента 17, с которым соединен грузосбрасыватель 7, измерительную компьютерную систему 18, например MIC-400, к которой подключены силоизмеритель 8, прогибомеры (датчики перемещений) 19, акселерометры 20, установленные на экспериментальном образце 11 и прогибомер (датчик перемещений) 21, установленный между неподвижной опорой загрузочного устройства 6 и грузом 4. Прогибомер 21 позволяет с высокой точностью контролировать высоту падения груза.The test bench for reinforced concrete elements with short-term dynamic bending contains a force floor 1 with supporting bases of the pile driver 2, on which vertical guides 3 are installed. On the guides 3 with a possibility of vertical reciprocating movement, a beam with a load 4 is fixed, safety elements 5, a load fixation unit 6, the load ejector 7. The force meter 8 is mounted on the loading beam 9, which is mounted on the experimental reinforced concrete sample through metal plates 10 11, placed on the supports 12, 13, one of the supports is pivotally movable 13. The supports 12, 13 are rigidly fixed to the power floor 1. Rollers 14 are placed on the supports 12, 13. In order to fix the readings of measuring instruments and synchronize their start-up, it is possible to use experiment control unit 15. For this purpose, the load ejector 7 can also be connected to the experiment control unit 15. The experiment control unit 15, shown in the drawing, includes a control panel 16, a synchronization device for starting the experiment 17, to which the load is connected spreader 7, measuring computer system 18, for example MIC-400, to which the load meter 8 is connected, deflection meters (displacement sensors) 19, accelerometers 20 mounted on the experimental sample 11 and deflection meter (displacement sensor) 21 mounted between the fixed support of the loading device 6 and 4. The deflection meter 21 allows you to accurately control the height of the fall of the load.

Подключение измерительных приборов к блоку управления осуществляется с помощью известных вспомогательных средств (разъемов, электропроводов) и не вызывает трудностей у специалистов.The connection of measuring instruments to the control unit is carried out using well-known auxiliary means (connectors, electrical wires) and does not cause difficulties for specialists.

Перед началом испытания при помощи прогибомера 21 груз 4 точно выводится на определенную высоту. После команды на запуск эксперимента с панели управления 16 включается устройство синхронизации запуска эксперимента 17, после чего электрический сигнал от устройства синхронизации запуска эксперимента 17 передается измерительной компьютерной системе 18 и всем первичным преобразователям информации (в том числе силоизмерителю 8, пргибомерам 19 и акселерометрам 20). При этом размыкается грузосбрасыватель 7, и груз 4 падает на силоизмеритель 8, который установлен на распределительной траверсе 9, которая в свою очередь через металлические пластины 10 передает нагрузку на экспериментальный образец 11. В то же время измерительной системой 18 фиксируются показания силоизмерителя 8, прогибомеров 19 и акселерометров 20.Before starting the test using the deflection meter 21, the load 4 is accurately displayed at a certain height. After the command to start the experiment from the control panel 16, the synchronization device for starting the experiment 17 is turned on, after which the electrical signal from the synchronization device for starting the experiment 17 is transmitted to the measuring computer system 18 and all primary information converters (including the force meter 8, accelerometers 19 and accelerometers 20). In this case, the load ejector 7 is opened, and the load 4 falls on the load meter 8, which is mounted on the distribution beam 9, which, in turn, transfers the load to the experimental sample 11 through the metal plates 10. At the same time, the readings of the load meter 8, deflection gauges 19 are recorded and accelerometers 20.

Сила удара также регулируется при помощи повышения или понижения высоты падения груза 4.The force of impact is also regulated by increasing or decreasing the height of the fall of the load 4.

Для получения дополнительных данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс стандартных измерительных приборов (тензорезисторы, датчики опорных реакций, тензометры и др).To obtain additional data on the stress-strain state of the experimental sample, a set of standard measuring instruments (strain gauges, support reaction sensors, strain gauges, etc.) is used.

Claims

1. A stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic bending with increased reliability of the information received, containing support elements mounted on the force floor, rollers, one of which is placed in the cutout of one of the support elements motionless, and the other with the possibility of horizontal movement in the cutout of the second supporting element, two metal plates to accommodate the ends of the reinforced concrete element, one of which is located on a stationary roller, and the other on a movable, loading device your in the form of a pile rig mounted on the power floor and the mast of which is equipped with a load limiter, a loading beam, a load meter mounted on the loading beam, a load ejector with a load fixation unit, characterized in that the load fixation unit is made in the form of a fixed support, for example, in the form of a beam fixed to the masts of the pile rig, to which a beam with a load is suspended through a load ejector, while the stand additionally contains deflection meters, one of which is installed between the fixed support and traverse with a load, while others are mounted on the force floor and fixed on the surface of the reinforced concrete element using supports with three degrees of mobility, and additionally contains strain gauge accelerometers installed along the length of the experimental sample, while the deflection meters, accelerometers, force meter and load spreader are made with the possibility connection to the control unit of the experiment, and an aircraft bomb thrower was used as a load ejector.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the inductive sensors of position SL-150-G-SR with a measuring range from zero to 150 mm are used as deflection meters.

3. The stand according to claim 1, characterized in that ARE-10000 A accelerometers with a measurement range of accelerations from zero to 1000 g and with a frequency range from zero to 5000 Hz are used as tensometric accelerometers.