RU158496U1

RU158496U1 - STAND FOR DYNAMIC TESTS OF BENDED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS

Info

Publication number: RU158496U1
Application number: RU2015134838/28U
Authority: RU
Inventors: Василий Сергеевич Плевков; Георгий Иванович Однокопылов; Константин Львович Кудяков; Андрей Валерьевич Невский; Никита Владимирович Мещеулов; Дауд Рашидович Галяутдинов
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2016-01-10

Abstract

1. Стенд для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, содержащий смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, и опоры для концов железобетонного элемента, каждая из которых состоит из жесткой опоры, закрепленной на силовом полу, и сборного каркаса, состоящего из двух соединенных вертикальными направляющими элементов, верхний из которых выполнен в виде металлической пластины и установлен с возможностью вертикального перемещения; содержащий опорные ролики, установленные на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах, отличающийся тем, что жесткая опора и нижний элемент сборного каркаса выполнены в виде металлических полых цилиндров, а датчик опорных реакций выполнен в виде цилиндрического силоизмерителя и размещен внутри цилиндрической жесткой опоры, при этом нижний цилиндрический элемент сборного каркаса установлен на оголовке цилиндрического силоизмерителя подвижно и соосно относительно жесткой опоры, кроме этого, верхние концы вертикальных направляющих закреплены на верхних пластинах сборного каркаса посредством резьбовых соединений, а их нижние концы свободно установлены в пазах нижних цилиндрических элементов, причем опорные ролики установлены на верхних пластинах сборного каркаса, а стенд дополнительно содержит стойки, жестко закрепленные на силовом полу п1. A stand for dynamic testing of flexible concrete elements, comprising a coping unit with a load ejector mounted on the power floor, the guides of which are equipped with a load limiter, and supports for the ends of the reinforced concrete element, each of which consists of a rigid support mounted on the power floor and a precast frame consisting of two elements connected by vertical guides, the upper of which is made in the form of a metal plate and mounted with the possibility of vertical movement; comprising support rollers mounted on one support - motionless, and on the second - with the possibility of horizontal movement, a loading beam with a force meter mounted on it, mounted through metal spacers on a reinforced concrete element, and support reaction sensors mounted on rigid supports, characterized in that the rigid support and the lower element of the prefabricated frame are made in the form of hollow metal cylinders, and the support reaction sensor is made in the form of a cylindrical force meter and placed inside the cylindrical a rigid support, while the lower cylindrical element of the assembly frame is mounted on the cylinder head of the load cell movably and coaxially relative to the rigid support, in addition, the upper ends of the vertical rails are fixed to the upper plates of the assembly frame by means of threaded connections, and their lower ends are freely installed in the grooves of the lower cylindrical elements, and the support rollers are mounted on the upper plates of the precast frame, and the stand additionally contains racks rigidly mounted on the power lu p

Description

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания изгибаемых железобетонных конструкций на динамический изгиб, возникающий при кратковременном динамическом нагружении, в том числе и с возможностью использования податливых опор.The utility model relates to testing equipment, namely, machines for testing bending reinforced concrete structures for dynamic bending that occurs during short-term dynamic loading, including the possibility of using compliant supports.

Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на полезную модель RU 85233). Стенд содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, опоры для железобетонного элемента, в вырезах которых установлены ролики (подвижный и неподвижный), загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе. Железобетонный элемент, размещенный на опорах через ролики, опирается на податливые опоры, установленные между его опорами и силовым полом.An analogue of the claimed device is a stand for testing beams for short-term dynamic bending (patent for utility model RU 85233). The stand contains a copier mounted on the power floor with a load ejector, supports for the reinforced concrete element, in the cutouts of which the rollers are mounted (movable and fixed), a loading beam with a force meter mounted on it, mounted through metal gaskets on the reinforced concrete element. The reinforced concrete element placed on the supports through the rollers rests on compliant supports installed between its supports and the power floor.

Данный стенд позволяет в достаточной мере исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки с учетом податливости опор. Однако данное техническое решение обусловлено высокой трудоемкостью, при монтаже и замене сминаемых вставок, которые используются в качестве податливых опор. Высокая трудоемкость монтажа и замены сминаемых вставок обусловлена тем, что опора под железобетонный элемент имеет массу от 100 кг и при установке сминаемых вставок возникают трудности, связанные с устойчивостью и точным расположением податливых опор в процессе сборки. Также датчик опорных реакций в стандартной конфигурации обычно располагается на опорах под железобетонным элементом. По силовой цепи опора находится не в жестком контакте с силовым полом, поэтому тензометрические датчики опор показывают неполную или искаженную информацию о величине опорной реакции.This stand allows you to sufficiently study the parameters that characterize the stress-strain state of a reinforced concrete beam at the time of bending under the action of a short-term dynamic load, taking into account the suppleness of the supports. However, this technical solution is due to the high complexity, during installation and replacement of crease inserts, which are used as ductile supports. The high complexity of the installation and replacement of creased inserts is due to the fact that the support under the reinforced concrete element has a mass of 100 kg and when installing creased inserts, there are difficulties associated with the stability and exact location of flexible supports during assembly. Also, the sensor of support reactions in a standard configuration is usually located on supports under a reinforced concrete element. According to the power circuit, the support is not in hard contact with the power floor, therefore, the strain gauge sensors of the supports show incomplete or distorted information about the magnitude of the support reaction.

За прототип принят стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб с податливыми опорами (патент на полезную модель RU №92537), содержащий смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, жесткие и податливые опоры для железобетонного элемента, ролики, установленные в вырезах жестких опор, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах. Стенд содержит сборные каркасы, каждый из которых выполнен из двух металлических пластин, соединенных между собой с помощью вертикальных направляющих, при этом нижняя пластина установлена на ролике, а верхняя закреплена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения, причем податливые опоры в виде сминаемых вставок расположены внутри сборных каркасов, железобетонный элемент установлен на верхних пластинах сборных каркасов, а жесткие опоры смонтированы непосредственно на силовом полу.The prototype was a test bench for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic bending with flexible supports (utility model patent RU No. 92537), comprising a coping unit with a load ejector mounted on the power floor, the guides of which are equipped with a load limiter, rigid and flexible supports for the reinforced concrete element, rollers installed in the cutouts of rigid supports, moreover, on one support - motionless, and on the second - with the possibility of horizontal movement, the loading beam with fixed on it with loizmeritelem mounted through metal pads on a reinforced concrete element, the support reactions and sensors mounted on rigid supports. The stand contains prefabricated frames, each of which is made of two metal plates interconnected using vertical rails, while the lower plate is mounted on a roller, and the upper one is mounted on vertical rails with the possibility of vertical movement, and flexible supports in the form of crushable inserts are located inside prefabricated frames, a reinforced concrete element is installed on the upper plates of prefabricated frames, and rigid supports are mounted directly on the power floor.

Это техническое решение позволяет получить информацию о величине опорной реакции при испытании железобетонного элемента на изгиб с учетом опорной реакции податливых опор при статических и динамических нагрузках. Однако данное техническое решение не позволяет достоверно оценить величину опорной реакции ввиду следующих факторов, вносящих существенные погрешности и искажающие измеряемые значения: относительно малая жесткость конструкции опоры для испытаний образца и возникающие вследствие этого изгибающие и крутящие моменты. К тому же конструкция стенда предназначена только для испытания железобетонных элементов при наличии податливых опор.This technical solution provides information on the magnitude of the support reaction when testing a reinforced concrete element for bending, taking into account the support reaction of compliant supports under static and dynamic loads. However, this technical solution does not allow to reliably estimate the magnitude of the support reaction due to the following factors that introduce significant errors and distort the measured values: the relatively low rigidity of the support structure for testing the specimen and the resulting bending and torque moments. In addition, the stand design is intended only for testing reinforced concrete elements in the presence of compliant supports.

Задача полезной модели - расширение области испытаний железобетонных элементов и повышение точности измерения опорных реакций, в том числе и с учетом опорной реакции податливых опор, при динамических нагрузках путем повышения жесткости опор для железобетонных элементов.The objective of the utility model is to expand the field of testing of reinforced concrete elements and increase the accuracy of measuring support reactions, including taking into account the support reaction of compliant supports, under dynamic loads by increasing the rigidity of supports for reinforced concrete elements.

Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении более точной информации о величине опорной реакции при динамическом нагружении железобетонного элемента на жестких опорах и, при наличии податливых опор, с учетом опорной реакции податливых опор.The technical result in the implementation of the utility model is to obtain more accurate information about the magnitude of the support reaction during dynamic loading of a reinforced concrete element on rigid supports and, in the presence of compliant supports, taking into account the support reaction of compliant supports.

Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом. Заявляемый стенд для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, направляющие которой снабжены ограничителем хода груза, и опоры для концов железобетонного элемента. Каждая опора для железобетонного элемента включает жесткую опору, закрепленную на силовом полу, и сборный каркас, состоящий из двух соединенных вертикальными направляющими элементов. Верхний элемент сборного каркаса, как и в стенде по прототипу, выполнен в виде металлической пластины и установлен с возможностью вертикального перемещения. В состав стенда входят также опорные ролики, установленные на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах.The technical result and the solution of the problem are achieved as follows. The inventive stand for dynamic testing of bent reinforced concrete elements, as well as the prototype, contains a hoist mounted on the power floor with a load ejector, the guides of which are equipped with a load limiter, and supports for the ends of the reinforced concrete element. Each support for the reinforced concrete element includes a rigid support mounted on the power floor, and a prefabricated frame consisting of two connected vertical guides of the elements. The upper element of the precast frame, as in the stand of the prototype, is made in the form of a metal plate and mounted with the possibility of vertical movement. The stand also includes support rollers mounted on one support - motionless, and on the second - with the possibility of horizontal movement, a loading beam with a force meter mounted on it, installed through metal gaskets on a reinforced concrete element, and support reaction sensors mounted on rigid supports.

В отличие от прототипа жесткая опора и нижний элемент сборного каркаса в заявляемом стенде выполнены в виде металлических полых цилиндров. Датчик опорных реакций выполнен в виде цилиндрического силоизмерителя и размещен внутри цилиндрической жесткой опоры, при этом нижний цилиндрический элемент сборного каркаса установлен на оголовке цилиндрического силоизмерителя подвижно и соосно относительно жесткой опоры. Верхние концы вертикальных направляющих закреплены на верхних пластинах сборного каркаса посредством резьбовых соединений, а их нижние концы свободно установлены в пазах нижних цилиндрических элементов. Опорные ролики в отличие от прототипа установлены на верхних пластинах сборного каркаса. Отличием является также то, что заявляемый стенд дополнительно содержит стойки, жестко закрепленные на силовом полу по обе стороны от каждой опоры, а на стойках с возможностью перемещения и фиксации установлена металлическая траверса, на нижней поверхности которой напротив соответствующего опорного ролика жестко закреплен дополнительный ролик. В частных случаях стенд дополнительно содержит податливые опоры в виде сминаемых вставок, жесткие или упругие вставки, установленные внутри сборных каркасов.In contrast to the prototype, the rigid support and the lower element of the precast frame in the inventive stand are made in the form of hollow metal cylinders. The support reaction sensor is made in the form of a cylindrical force meter and placed inside a cylindrical rigid support, while the lower cylindrical element of the prefabricated frame is mounted on the head of the cylindrical force meter movably and coaxially relative to the rigid support. The upper ends of the vertical rails are fixed to the upper plates of the precast frame by means of threaded connections, and their lower ends are freely mounted in the grooves of the lower cylindrical elements. Support rollers, unlike the prototype, are mounted on the upper plates of the precast frame. The difference is also that the inventive stand additionally contains racks rigidly fixed to the power floor on both sides of each support, and on the racks with the possibility of movement and fixation a metal traverse is installed, on the lower surface of which an additional roller is rigidly fixed on the opposite surface of the supporting roller. In special cases, the stand additionally contains malleable supports in the form of crushable inserts, rigid or elastic inserts installed inside prefabricated frames.

Достижению технического результата способствует установка в силовой цепи силоизмерительного датчика цилиндрической (датчика опорных реакций) формы в нижний металлический цилиндр жесткой опоры и последующую установку нижнего цилиндрического элемента сборного каркаса на оголовок силоизмерительного датчика, что позволяет исключить из силовой цепи измерителя нижнюю металлическую пластину каркаса (как в прототипе) и воздействовать непосредственно на силоизмерительный датчик, увеличить жесткость элементов и уменьшить их количество, упростить конструкцию устройства и получить более точную информацию о величине опорной реакции при статическом и кратковременном динамическом нагружении за счет применения силоизмерительного датчика повышенной линейности выходной характеристики. Возможность вертикальных перемещений нижнего и верхнего элементов сборного каркаса позволяет разместить между ними податливую, упругую или жесткую вставку, тем самым расширить область применения устройства для измерения опорных реакций. Наличие металлических траверс с роликом, зафиксированных на тяжах в приопорной зоне железобетонного элемента, позволяет позволяет увеличить точность измеряемой опорной реакции за счет предотвращения отскока конструкции при возникновении реакции опор, а также увеличить уровень безопасности при испытании железобетонных конструкций динамической нагрузкой.The achievement of the technical result is facilitated by the installation of a cylindrical force measuring sensor in the power circuit (support reaction sensor) in the lower metal cylinder of the rigid support and the subsequent installation of the lower cylindrical element of the prefabricated frame onto the head of the load measuring sensor, which allows the lower metal frame plate to be excluded from the power circuit of the meter (as in prototype) and act directly on the load cell, increase the stiffness of the elements and reduce their number, growth apparatus structure and to obtain more accurate information about the size support reaction under static and short dynamic loading due to application of the force-measuring sensor increased linearity of the output characteristic. The possibility of vertical movements of the lower and upper elements of the prefabricated frame allows you to place a flexible, elastic or rigid insert between them, thereby expanding the scope of the device for measuring support reactions. The presence of metal traverses with a roller fixed on the bands in the support zone of the reinforced concrete element allows to increase the accuracy of the measured support reaction by preventing rebound of the structure when the support reaction occurs, as well as to increase the level of safety when testing reinforced concrete structures with dynamic loading.

Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.The set of essential features characterizing the claimed utility model is not found in known sources of information, which confirms the novelty of the utility model.

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

На фиг. 1 приведен общий вид стенда.In FIG. 1 shows a general view of the stand.

На фиг. 2 приведен вид стенда сбоку.In FIG. 2 shows a side view of the stand.

На фиг. 3 показан общий вид опорного узла А фиг. 2.In FIG. 3 shows a general view of the support assembly A of FIG. 2.

На фиг. 4 приведена конструкция опорного узла А фиг. 3.In FIG. 4 shows the construction of the support assembly A of FIG. 3.

Конструкция стенда для динамических испытаний изгибаемых железобетонных элементов, содержит смонтированные на силовом полу 1 копровую установку 2 с грузом 3, направляющие 4 которой снабжены ограничителями 5 хода груза 3, опоры 6 для железобетонного элемента 11, смонтированные непосредственно на силовом полу 1, ролики 7, установленные на опорах 6, причем на одной опоре - неподвижно, а на второй - с возможностью горизонтального перемещения, загрузочную траверсу 8 с закрепленным на ней силоизмерителем 9, установленную через металлические прокладки 10 на железобетонном элементе 11, податливые опоры 12, выполненные в виде сминаемых вставок и расположенные внутри сборных каркасов 13. В зависимости от целей испытаний могут быть применены жесткие или упругие вставки вместо опор 12. Опоры 6 содержат жесткие опоры в виде полых металлических цилиндров 14 с расположенным внутри силоизмерителем цилиндрической формы 16, при этом жесткая опора 14 посредством болтовых соединений 17 закреплена на опорной плите 18, жестко закрепленной на силовом полу 1 при помощи тяжей 19. Сборный каркас 13 содержит подвижную металлическую пластину 20, соединенную вертикальными направляющими 21 с цилиндром 15 с возможностью вертикальных перемещений, причем направляющие 21 с одной стороны закреплены на подвижной пластине 20 посредством резьбового соединения, а с другой стороны свободно установлены в пазы 22 цилиндра 15. Цилиндр 15 установлен на оголовке силоизмерителя 16. Ролики 7 установлены на металлические пластины 20 сборных каркасов 13. Железобетонный элемент 11 зафиксирован сверху в двух опорных зонах с помощью роликов 23, которые жестко закреплены на нижних поверхностях металлических траверс 24, зафиксированных на стойках 25 через опорную плиту 18 на силовом полу 1.The design of the test bench for dynamic testing of flexible concrete elements, contains a copying machine 2 mounted on the power floor 2 with a load of 3, the guides 4 of which are equipped with limiters 5 of the load 3, supports 6 for the reinforced concrete element 11 mounted directly on the power floor 1, rollers 7 mounted on the supports 6, and on one support - motionless, and on the second - with the possibility of horizontal movement, the loading crosshead 8 with a force meter 9 mounted on it, installed through metal gaskets 10 on a reinforced concrete element 11, flexible supports 12 made in the form of crushable inserts and located inside the precast frames 13. Depending on the test purposes, rigid or elastic inserts can be used instead of supports 12. Supports 6 contain rigid supports in the form of hollow metal cylinders 14 s a cylindrical-shaped force meter 16 located inside, while the rigid support 14 is fixed by means of bolted joints 17 to a support plate 18, rigidly fixed to the power floor 1 by means of tie rods 19. The assembly frame 13 comprises a movable th metal plate 20, connected by vertical rails 21 with the cylinder 15 with the possibility of vertical movements, and the rails 21 on one side are fixed to the movable plate 20 by means of a threaded connection, and on the other hand are freely mounted in the grooves 22 of the cylinder 15. The cylinder 15 is mounted on the head of the load meter 16. The rollers 7 are mounted on the metal plates 20 of the prefabricated frameworks 13. The reinforced concrete element 11 is fixed on top in two support zones by means of rollers 23, which are rigidly fixed to the lower legs the surface of the metal traverse 24, fixed on the uprights 25 through the base plate 18 on the power floor 1.

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

Работа устройства заключается в следующем. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 4. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 4 и высоты падения груза. Груз 4 падает на загрузочную траверсу 8 через силоизмеритель 9 и передает нагрузку на железобетонный элемент 11 через металлические пластины 10. После передачи нагрузки на железобетонный элемент 11 происходит вертикальное перемещение подвижной пластины 20 по вертикальным направляющим 21, установленным в пазы 22 цилиндра 15 опоры 6, и включение в работу податливых опор 12, тем самым обеспечивая податливость опор в процессе эксперимента. Далее нагрузка передается на верхний цилиндр 15 опоры 6, установленный на оголовке силоизмерителя цилиндрической формы 16, который установлен в нижнем цилиндре 14 (жесткой опоре) опоры 6. Значение опорной реакции определяется при помощи силоизмерителя цилиндрической формы 16, подключенного к компьютерной измерительной системе. Возникающий вследствие реакции опор отскок железобетонного элемента 11 ограничивается в опорных зонах сверху при помощи роликов 23, которые жестко закреплены на нижних поверхностях металлических траверс 24, зафиксированных с помощью тяжей 25 через опорную плиту 18 на силовом полу 1. Стенд позволяет проводить испытания при наличии и отсутствии податливых опор. При отсутствии в силовой цепи стенда податливых опор 12 подвижная пластина 20 плотно примыкает к верхнему цилиндру 15 сборного каркаса 13, что позволяет проводить измерения опорной реакции без учета опорной реакции податливых опор. Податливые опоры могут быть замещены на жесткие или упругие вставки.The operation of the device is as follows. The shock load is created by the mass of the falling load 4. The force of the impact can be varied by changing the mass of the load 4 and the height of the load. The load 4 falls onto the loading beam 8 through the force meter 9 and transfers the load to the reinforced concrete element 11 through the metal plates 10. After the load is transferred to the reinforced concrete element 11, the movable plate 20 is vertically moved along the vertical guides 21 installed in the grooves 22 of the cylinder 15 of the support 6, and the inclusion in the work of flexible supports 12, thereby ensuring the compliance of the supports during the experiment. Further, the load is transferred to the upper cylinder 15 of the support 6, mounted on the head of the cylindrical force meter 16, which is installed in the lower cylinder 14 (rigid support) of the support 6. The value of the support reaction is determined using a cylindrical force meter 16 connected to a computer measuring system. The rebound of the reinforced concrete element 11 resulting from the reaction of the supports is limited in the support zones from above by means of rollers 23, which are rigidly fixed to the lower surfaces of the metal traverses 24, fixed with the help of strands 25 through the support plate 18 on the power floor 1. The stand allows testing in the presence and absence supple supports. If there is no compliant supports 12 in the power circuit of the stand, the movable plate 20 is tightly adjacent to the upper cylinder 15 of the assembly frame 13, which allows measurements of the support reaction without taking into account the support reaction of the compliant supports. Flexible supports can be replaced with rigid or elastic inserts.

Claims

1. A stand for dynamic testing of flexible concrete elements, comprising a coping unit with a load ejector mounted on the power floor, the guides of which are equipped with a load limiter, and supports for the ends of the reinforced concrete element, each of which consists of a rigid support mounted on the power floor and a precast frame consisting of two elements connected by vertical guides, the upper of which is made in the form of a metal plate and mounted with the possibility of vertical movement; comprising support rollers mounted on one support - motionless, and on the second - with the possibility of horizontal movement, a loading beam with a force meter mounted on it, mounted through metal spacers on a reinforced concrete element, and support reaction sensors mounted on rigid supports, characterized in that the rigid support and the lower element of the prefabricated frame are made in the form of hollow metal cylinders, and the support reaction sensor is made in the form of a cylindrical force meter and placed inside the cylindrical a rigid support, while the lower cylindrical element of the assembly frame is mounted on the cylinder head of the load cell movably and coaxially relative to the rigid support, in addition, the upper ends of the vertical rails are fixed to the upper plates of the assembly frame by means of threaded connections, and their lower ends are freely installed in the grooves of the lower cylindrical elements, and the support rollers are mounted on the upper plates of the precast frame, and the stand additionally contains racks rigidly mounted on the power on both sides of each support, and on racks with the possibility of movement and fixing, a metal traverse is installed, on the lower surface of which, opposite the corresponding support roller, an additional roller is rigidly fixed, restricting the vertical movements of the reinforced concrete element from above.

2. The stand for dynamic tests according to claim 1, characterized in that it further comprises compliant supports in the form of crushable inserts installed inside the precast frames.

3. The stand for dynamic tests according to claim 1, characterized in that it further comprises rigid inserts installed inside the precast frames.

4. The stand for dynamic tests according to claim 1, characterized in that it further comprises elastic inserts installed inside the precast frames.