RU2401424C1

RU2401424C1 - Stand to test reinforced concrete elements for short-duration dynamic compression

Info

Publication number: RU2401424C1
Application number: RU2009131954/28A
Authority: RU
Inventors: Василий Сергеевич Плевков (RU); Василий Сергеевич Плевков; Георгий Иванович Однокопылов (RU); Георгий Иванович Однокопылов; Игорь Владимирович Балдин (RU); Игорь Владимирович Балдин; Дмитрий Юрьевич Саркисов (RU); Дмитрий Юрьевич Саркисов; Максим Евгеньевич Гончаров (RU); Максим Евгеньевич Гончаров; Павел Викторович Дзюба (RU); Павел Викторович Дзюба
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2010-10-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed stand comprises load-bearing floor with support base accommodating horizontal shift limiter and vertical guides with crossbeam with weight secured thereon to reciprocate there along. Tested product lower end is rigidly fixed in thrust block to rigidly rest on support base or be articulated therewith. Thrust block rests on force metre arranged inside horizontal shift limiter. Tested product top end has a head on both sides jointed with vertical guides by means of cylindrical adapters and con rods fitted therein. Head of second force metre is secured via metal ball on aforesaid tested product head.

EFFECT: expanded operating performances.

6 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания образцов на центральное, внецентренное и косое внецентренное сжатие при ударных нагрузках, преимущественно бетонных или железобетонных образцов.The invention relates to testing equipment, namely, machines for testing samples for central, eccentric and oblique eccentric compression under shock loads, mainly concrete or reinforced concrete samples.

Аналогом заявляемого устройства является стенд для ударных испытаний материалов на прочность по патенту РФ на изобретение №2047140. Стенд включает в себя вертикальные направляющие, на которые установлены верхняя, промежуточная и нижняя траверсы, имеется механизм подъема и сброса траверсы с испытываемыми образцами. На нижней и верхней траверсе имеются захваты, которые установлены соосно, а ось захватов, размещенных на промежуточной траверсе, перпендикулярна осям остальных захватов. Также стенд снабжен платформами, установленными на верхней и промежуточной траверсах с возможностью вращения соответственно вокруг вертикальной и горизонтальной оси, и колесами, кинематически связывающими платформы с направляющими, при этом захваты закреплены на платформах. Промежуточная траверса связана с нижней траверсой силовой пружиной, а связь колес с платформой осуществляется червячной парой. Данным стендом обеспечивается проведение испытаний при взаимодействии образцов, нагружаемых сжатием и изгибом, и при вращении взаимодействующих образцов вокруг своих осей. При этом на данном стенде можно испытывать только образцы материалов.An analogue of the claimed device is a stand for impact testing of materials for strength according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2047140. The bench includes vertical guides on which the upper, intermediate and lower traverses are installed, there is a mechanism for lifting and dumping the traverse with the tested samples. On the lower and upper traverse there are grips that are mounted coaxially, and the axis of the grippers placed on the intermediate traverse is perpendicular to the axes of the remaining grips. The stand is also equipped with platforms mounted on the upper and intermediate traverses with the possibility of rotation respectively around the vertical and horizontal axis, and wheels kinematically connecting the platforms with the guides, while the grips are fixed on the platforms. The intermediate traverse is connected to the lower traverse by a power spring, and the wheels are connected to the platform by a worm pair. This stand provides testing during the interaction of samples loaded by compression and bending, and when rotating interacting samples around their axes. At the same time, only material samples can be tested at this stand.

Однако данный стенд не дает возможности исследовать работу железобетонных элементов при внецентренном и косом внецентренном кратковременном динамическом сжатии.However, this stand does not make it possible to study the operation of reinforced concrete elements with eccentric and oblique eccentric short-term dynamic compression.

Также известен стенд для испытаний материалов на ударное сжатие по патенту РФ на изобретение №1499165. Стенд содержит основание с вертикальными направляющими, верхнюю и нижнюю платформы, которые установлены на направляющих с возможностью перемещения навстречу друг к другу и соединены между собой посредством гибких тяг, огибающих барабаны, установленные на основании, захват для крепления образца, установленный на нижней платформе со стороны, обращенной к верхней платформе, и устройство для фиксации верхней платформы. Установка снабжена промежуточной платформой, неподвижно установленной между верхней и нижней платформами, дополнительным захватом для второго образца, установленным на промежуточной платформе со стороны, обращенной к верхней платформе, с возможностью перемещения навстречу верхней платформе и взаимодействия с образцом нижней платформы через промежуточный элемент, ограничителем деформации, установленным между верхней и промежуточной платформами, устройством для фиксации нижней платформы в исходном положении и силовыми пружинами, через которые тяги соединены с платформами. Груз может быть закреплен на верхней платформе, которая представляет собой траверсу, для увеличения энергии удара по образцам через второй промежуточный элемент. В платформах выполнены отверстия для прохода пружин при их растяжении. Данный стенд относится к установкам для испытания образцов горных пород и других материалов на ударную прочность. В реальных условиях эксплуатации сжатых железобетонных элементов, например колонн, имеются опоры с заделкой в основание и шарнирным опиранием верхней части. Испытание образцов сжатых элементов на ударные нагрузки, когда удар приходится на свободный конец образца, не дает реальной картины работы при ударе, что отрицательно сказывается на исследовании его напряженно-деформированного состояния. Кроме этого в образце при сжатии образуются изгибающие моменты. Поскольку стенд не позволяет проводить испытание конструкций с учетом условий закрепления в основании и у верха испытываемых образцов, то становится невозможным воссоздать реальную картину происходящих в железобетонных колоннах процессов при кратковременном динамическом нагружении. Кроме того, это устройство не дает возможности прикладывать кратковременную динамическую нагрузку к образцу с эксцентриситетами в какой-либо из плоскостей. Все это снижает точность исследований образцов на кратковременное динамическое сжатие.Also known stand for testing materials for shock compression according to the patent of the Russian Federation for invention No. 1499165. The stand contains a base with vertical guides, upper and lower platforms, which are mounted on the rails with the ability to move towards each other and are interconnected by means of flexible rods, enveloping the drums mounted on the base, a grip for mounting the sample mounted on the lower platform from the side, facing the upper platform, and a device for fixing the upper platform. The installation is equipped with an intermediate platform fixedly installed between the upper and lower platforms, an additional grip for the second sample mounted on the intermediate platform from the side facing the upper platform, with the ability to move towards the upper platform and interact with the lower platform sample through the intermediate element, a deformation limiter, installed between the upper and intermediate platforms, a device for fixing the lower platform in the initial position and power springs, h Res rods which are connected to the platforms. The load can be secured to the upper platform, which is a traverse, to increase the energy of impact on the samples through the second intermediate element. The platforms have holes for the passage of the springs when they are stretched. This stand relates to installations for testing rock samples and other materials for impact strength. Under real operating conditions of compressed reinforced concrete elements, such as columns, there are supports with a seal in the base and hinged support of the upper part. Testing samples of compressed elements for impact loads when the impact falls on the free end of the sample does not give a real picture of the work during impact, which negatively affects the study of its stress-strain state. In addition, bending moments are formed in the sample during compression. Since the stand does not allow testing of structures taking into account the conditions of fastening in the base and at the top of the tested samples, it becomes impossible to recreate the real picture of the processes occurring in reinforced concrete columns with short-term dynamic loading. In addition, this device does not make it possible to apply a short-term dynamic load to a sample with eccentricities in any of the planes. All this reduces the accuracy of research samples for short-term dynamic compression.

Наиболее близким известным устройством, принятым за прототип, является стенд для испытания бетонных и железобетонных элементов на продольное центральное и внецентренное кратковременное динамическое сжатие по патенту РФ на изобретение №2315969.The closest known device adopted for the prototype is a bench for testing concrete and reinforced concrete elements for longitudinal central and eccentric short-term dynamic compression according to the RF patent for invention No. 2315969.

Данный стенд содержит установленные на опорном основании вертикальные направляющие, на которых с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения закреплена траверса с грузом, и узел крепления нижнего конца испытываемого образца. Также он содержит оголовок, надетый на верхний конец испытываемого образца, две полые цилиндрические насадки, горизонтально установленные по обе стороны от испытываемого образца, каждая из которых неподвижно соединена с соответствующей ее стороне вертикальной направляющей, и два штока, размещенных в полостях соответствующих насадок по всей длине до упора с возможностью кручения в двух взаимно противоположных направлениях, при этом свободные концы штоков неподвижно соединены с оголовком, а нижний конец испытываемого образца снабжен дополнительной опорой, посредством которой он неподвижно закреплен на опорном основании стенда, кроме этого на оголовке установлен дополнительно введенный силоизмеритель, а опорное основание установлено на силовом полу. В частных случаях цилиндрические насадки соединены с вертикальными направляющими с помощью муфт, установленных на этих направляющих. Муфты также служат и страховкой при испытании образцов. Кроме этого стенд снабжен пластиной для распределения напряжений на силовой пол, которая установлена под дополнительной опорой, а дополнительная опора защемлена на опорном основании посредством крепежных уголков. Силоизмеритель установлен на оголовке через накладку, жестко закрепленную на оголовке с помощью болтов, данная накладка является съемным элементом конструкции стенда и служит для задавания эксцентриситета приложения нагрузки.This stand contains vertical guides mounted on a support base, on which a traverse with a load is fixed with the possibility of vertical reciprocating movement, and a fastener for the lower end of the test sample. It also contains a head worn on the upper end of the test specimen, two hollow cylindrical nozzles horizontally mounted on both sides of the test specimen, each of which is motionlessly connected to its corresponding vertical rail, and two rods placed in the cavities of the corresponding nozzles along the entire length to the stop with the possibility of torsion in two mutually opposite directions, while the free ends of the rods are fixedly connected to the head, and the lower end of the test sample is equipped with additionally support through which it is fixedly secured to the support base of the stand, in addition to center pole set siloizmeritelej additionally introduced, and a support base mounted on the power floor. In particular cases, the cylindrical nozzles are connected to the vertical rails using couplings mounted on these rails. Couplings also serve as insurance when testing samples. In addition, the stand is equipped with a plate for distributing stresses on the force floor, which is installed under the additional support, and the additional support is pinched on the support base by means of fixing angles. The force meter is mounted on the head through a plate that is rigidly fixed to the head with bolts; this plate is a removable element of the stand design and serves to set the eccentricity of the load application.

Данный стенд позволяет проводить испытание железобетонных колонн на центральное и внецентренное кратковременное динамическое воздействие с учетом введенных дополнительных элементов оголовка и нижней опорной базы, которые имитируют защемление испытуемого образца колонн как в реальных условиях. Предложенная конструкция, таким образом, позволяет создать напряженно-деформированное состояние, приближенное к условиям эксплуатации, и тем самым повысить точность исследований, но данный стенд не позволяет производить испытания железобетонных элементов на косое внецентренное кратковременное динамическое воздействие с заданными величинами эксцентриситетов в двух горизонтальных плоскостях. В известном стенде верхний конец железобетонного элемента за счет вертикальных направляющих имеет шарнирное закрепление, но он не позволяет варьировать жесткий и шарнирный варианты закрепления железобетонного элемента в нижней части, а также измерять опорную реакцию при испытании, которая, в свою очередь, позволяет определять энергию разрушения конструкции.This stand allows testing reinforced concrete columns for central and eccentric short-term dynamic effects, taking into account the introduced additional elements of the head and the lower support base, which simulate pinching of the test sample of columns in real conditions. The proposed design, thus, allows you to create a stress-strain state close to the operating conditions, and thereby increase the accuracy of research, but this stand does not allow testing of reinforced concrete elements for oblique eccentric short-term dynamic effects with specified values of eccentricities in two horizontal planes. In the known stand, the upper end of the reinforced concrete element due to the vertical guides has a hinge, but it does not allow you to vary the rigid and hinged options for fixing the reinforced concrete element in the lower part, and also to measure the support reaction during the test, which, in turn, allows you to determine the fracture energy of the structure .

Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить точность исследований железобетонных элементов с учетом конструктивных особенностей работы колонн в реальных условиях, а также расширить функциональные возможности устройства при исследованиях.The objective of the invention is to improve the accuracy of research of reinforced concrete elements, taking into account the design features of the columns in real conditions, as well as expand the functionality of the device during research.

Технический результат при решении поставленной задачи заключается в создании напряженно-деформированного состояния, характеризующегося действием центральной, внецентренной или косой внецентренной кратковременной динамической нагрузки на шарнирно опертый с обоих концов или защемленный с одной стороны и шарнирно опертый с другой стороны испытуемый образец с возможностью измерения опорной реакции.The technical result in solving this problem is to create a stress-strain state, characterized by the action of a central, eccentric or oblique eccentric short-term dynamic load pivotally supported on both ends or pinched on one side and pivotally supported on the other side of the test sample with the ability to measure the support reaction.

Технический результат достигнут следующим образом. Заявляемый стенд имеет общее с прототипом то, что он содержит: силовой пол, на котором жестко закреплено опорное основание, установленные на опорном основании вертикальные направляющие, на которых с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения закреплена траверса с падающим грузом. Стенд содержит опору для установки испытываемого образца, оголовок, надетый на верхний конец испытываемого образца, две полые цилиндрические насадки, горизонтально установленные по обе стороны от испытываемого образца и каждая из которых неподвижно соединена с соответствующей ее стороне вертикальной направляющей, и два штока, размещенных в полостях соответствующих насадок по всей длине до упора с возможностью кручения в двух взаимно противоположных направлениях, при этом свободные концы штоков неподвижно соединены с оголовком. Кроме этого стенд содержит силоизмеритель, установленный на оголовке.The technical result is achieved as follows. The inventive stand has in common with the prototype that it contains: a power floor on which the support base is rigidly fixed, vertical guides mounted on the support base, on which a traverse with a falling load is fixed with the possibility of vertical reciprocating movement. The stand contains a support for installing the test sample, a head worn on the upper end of the test sample, two hollow cylindrical nozzles horizontally mounted on both sides of the test sample and each of which is motionlessly connected to its corresponding vertical rail, and two rods placed in the cavities corresponding nozzles along the entire length against the stop with the possibility of torsion in two mutually opposite directions, while the free ends of the rods are fixedly connected to the head. In addition, the stand contains a load meter mounted on the head.

Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что оно дополнительно содержит еще один силоизмеритель, установленный снизу испытываемого образца, а верхний силоизмеритель снабжен оголовком, который через металлический шарик посредством зажимных элементов закреплен на оголовке испытываемого образца. Для размещения металлического шарика оголовок верхнего силоизмерителя имеет центральный паз, а оголовок испытываемого образца - центральный и внецентренные пазы. Опора для установки испытываемого образца состоит из ограничителя горизонтальных перемещений, например металлического, жестко закрепленного на опорном основании, и опорного башмака, в котором жестко закреплен нижний конец испытываемого образца. Нижний силоизмеритель установлен внутри ограничителя горизонтальных перемещений и на него опирается опорный башмак.The inventive device differs from the prototype in that it additionally contains another load meter mounted on the bottom of the test sample, and the upper load meter is equipped with a head, which is fastened through a metal ball to the head of the test sample through clamping elements. To place a metal ball, the top of the load cell has a central groove, and the head of the test sample has a central and eccentric grooves. The support for the installation of the test sample consists of a horizontal movement limiter, for example, metal, rigidly fixed on the support base, and a support shoe, in which the lower end of the test sample is rigidly fixed. The lower load meter is installed inside the horizontal movement limiter and the support shoe rests on it.

В частных случаях цилиндрические насадки соединены с вертикальными направляющими с помощью муфт, установленных на этих направляющих. Муфты также служат и страховкой при испытании образцов. При этом опорное основание закреплено к силовому полу через ручьи силового пола.In particular cases, the cylindrical nozzles are connected to the vertical rails using couplings mounted on these rails. Couplings also serve as insurance when testing samples. In this case, the supporting base is fixed to the force floor through streams of the force floor.

В частных случаях опорный башмак может быть жестко оперт на нижний силоизмеритель (для этого к нижней пластине (основанию) опорного башмака добавляются дополнительные вертикальные металлические элементы (пластины)) или шарнирно оперт на нижний силоизмеритель (для этого, например, опорный башмак имеет нижнюю пластину с закругленными краями), что расширяет область применения стенда.In particular cases, the support shoe can be rigidly supported on the lower load meter (for this, additional vertical metal elements (plates) are added to the lower plate (base) of the support shoe) or pivotally supported on the lower load meter (for this, for example, the support shoe has a lower plate with rounded edges), which expands the scope of the stand.

Зажимные элементы могут быть выполнены в виде болтов, а в оголовках верхнего силоизмерителя и испытываемого образца выполнены отверстия для установки болтов в зависимости от заданных величин эксцентриситетов в двух горизонтальных плоскостях.The clamping elements can be made in the form of bolts, and holes for mounting the bolts are made in the heads of the upper load cell and the test sample, depending on the specified values of the eccentricities in two horizontal planes.

Данный стенд позволяет проводить испытание железобетонных образцов на центральную (шарик находится в центральном пазе оголовка железобетонного образца), внецентренную (шарик расположен на одной оси симметрии оголовка железобетонного образца) и косую (шарик расположен ни на одной оси симметрии оголовка железобетонного образца) внецентренную кратковременную динамическую нагрузку. Наличие металлического шарика позволяет контролировать соосное расположение металлического шарика и верхнего силоизмерителя. С помощью металлического шарика, в сочетании с расположением прижимных болтов в отверстиях оголовков, варьируется заданная величина эксцентриситетов в двух горизонтальных плоскостях.This stand allows testing reinforced concrete samples for a central (the ball is in the central groove of the head of the reinforced concrete sample), eccentric (the ball is located on one axis of symmetry of the head of the reinforced concrete sample) and oblique (ball is located on no axis of symmetry of the head of the reinforced concrete sample) eccentric short-term dynamic load . The presence of a metal ball allows you to control the coaxial location of the metal ball and the upper load cell. Using a metal ball, in combination with the location of the clamping bolts in the holes of the heads, the set value of the eccentricities in two horizontal planes is varied.

Установленный в нижней части силоизмеритель позволяет измерить опорную реакцию. Измеренная опорная реакция позволяет определять энергию разрушения конструкции, которая равняется разности энергий:Installed in the lower part of the force meter allows you to measure the support reaction. The measured support reaction allows you to determine the fracture energy of the structure, which is equal to the difference in energy:

E_р=E_п-E_к,E _p = E _p -E _to

где Е_п - первоначальная энергия, приходящаяся на верх конструкции при динамическом нагружении, замеренная при помощи силоизмерителя, установленного сверху железобетонной конструкции;where E _p - the initial energy attributable to the top of the structure under dynamic loading, measured using a load meter mounted on top of the reinforced concrete structure;

E_к - конечная энергия, замеренная силоизмерителем, установленным снизу железобетонного элемента.E _to - the final energy measured by a force meter installed below the reinforced concrete element.

Предложенная конструкция позволяет создать в железобетонном элементе напряженно-деформированное состояние, приближенное к тому, которое возникает в условиях эксплуатации, и замерить опорную реакцию, тем самым повысив точность исследований.The proposed design allows you to create a stress-strain state in a reinforced concrete element, close to that which occurs under operating conditions, and measure the support reaction, thereby increasing the accuracy of research.

Изобретение промышленно применимо, поскольку его можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.The invention is industrially applicable, since it can be repeatedly implemented to achieve the specified technical result.

Авторами и заявителем не выявлены из уровня техники технические решения, в которых железобетонный элемент при испытании на кратковременное динамическое сжатие был закреплен так, как в заявляемом стенде, и имелась возможность замерить опорную реакцию. Все это дает основание судить о наличии изобретательского уровня у заявляемого устройства, поскольку оно явным образом не следует из уровня техники.The authors and the applicant have not identified technical solutions from the prior art in which the reinforced concrete element, when tested for short-term dynamic compression, was fixed as in the claimed stand and it was possible to measure the support reaction. All this gives reason to judge the presence of an inventive step in the inventive device, since it clearly does not follow from the prior art.

Изобретение пояснено чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид стенда для испытания железобетонных элементов на кратковременное динамическое сжатие (общий вид). На фиг.2 - то же, вид спереди, на фиг.3 - узел А фиг.1, на фиг.4 - узел Б фиг.2 в случае шарнирного опирания опорного башмака на нижний силоизмеритель, на фиг.5 - узел Б фиг.2 в случае жесткого опирания опорного башмака на нижний силоизмеритель, на фиг.6 показаны оголовки железобетонного образца и силоизмерителя с пазами под металлический шарик, на фиг.7 - оголовок силоизмерителя с металлическим шариком, на фиг.8 - оголовок железобетонного образца.Figure 1 shows a General view of the stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic compression (General view). In Fig.2 is the same front view, in Fig.3 is a node A of Fig.1, in Fig.4 is a node B of Fig.2 in the case of articulated support of the support shoe on the lower load meter, in Fig.5 is a node B of Fig. .2 in the case of a rigid support of the support shoe on the lower load cell, Fig. 6 shows the heads of the reinforced concrete sample and the load meter with grooves for the metal ball, Fig. 7 shows the head of the force meter with the metal ball, and Fig. 8 shows the head of the reinforced concrete sample.

Стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременное динамическое сжатие содержит силовой пол 1, на котором установлено опорное основание - опорная пластина 2, служащая для распределения напряжений на силовой пол 1.The test bench for reinforced concrete elements for short-term dynamic compression contains a force floor 1, on which a support base is installed - a support plate 2, which serves to distribute stresses on the force floor 1.

На опорной пластине 2 жестко установлен ограничитель горизонтальных перемещений 3 и нижний (опорный) силоизмеритель 4, на который через опорный башмак 5 установлен железобетонный элемент 6, с возможностью зажатия при помощи болтов 7 через защемляющие пластины 8. В частных случаях опорный башмак 5 может иметь нижнюю пластину с закругленными краями для создания шарнирного опирания на нижний силоизмеритель 4 (фиг.4) или к нижней пластине опорного башмака добавляются дополнительные вертикальные металлические элементы (пластины) 9 для создания жесткого опирания его на нижний силоизмеритель 4 (фиг.5).A horizontal movement limiter 3 and a lower (reference) force meter 4 are rigidly mounted on the support plate 2, onto which a reinforced concrete element 6 is mounted through the support shoe 5, with the possibility of clamping by means of bolts 7 through the clamping plates 8. In particular cases, the support shoe 5 may have a lower a plate with rounded edges to create a hinged support on the lower load meter 4 (figure 4) or to the bottom plate of the support shoe add additional vertical metal elements (plates) 9 to create the same abruptly supporting it on the lower load meter 4 (figure 5).

На испытываемый железобетонный элемент 6 установлен оголовок 10, соединенный с помощью зажимных болтов с гайками 11 с оголовком силоизмерителя 12, в который установлен силоизмеритель 13.A head 10 is mounted on the reinforced concrete element 6 under test, connected with clamping bolts with nuts 11 to the head of the load meter 12, in which the load meter 13 is installed.

К оголовку 10 с двух сторон с помощью болтов закреплены два штока 15 цилиндрической формы, которые размещены внутри цилиндрических насадок 16. Соединения штоков 15 с цилиндрическими насадками 16 представляет собой ползунковый упор (фиг.3). Цилиндрические насадки 16 закреплены с помощью болтов к крепежным муфтам 17, которые с помощью резиновых прокладок установлены на направляющие 18. Направляющие 18 имеют опорное основание 19, с помощью которого защемлены к ручьям 20 силового пола 1. Динамическая нагрузка создается при помощи массы падающего груза 21.Two rods 15 of cylindrical shape, which are located inside the cylindrical nozzles 16, are fastened to the head 10 on two sides with bolts. The connection of the rods 15 to the cylindrical nozzles 16 is a slide stop (Fig. 3). The cylindrical nozzles 16 are fixed with bolts to the fasteners 17, which are mounted on the guides with the help of rubber gaskets 18. The guides 18 have a support base 19, with which they are clamped to the streams 20 of the power floor 1. The dynamic load is created by the mass of the falling load 21.

Между оголовком 10 и оголовком силоизмерителя 12 в специальных пазах, устроенных с заданным шагом, расположен металлический шарик 14, используемый для точного приложения нагрузки на железобетонный элемент с заданными эксцентриситетами в обоих плоскостях.Between the head 10 and the head of the force meter 12 in special grooves arranged with a given step, there is a metal ball 14 used to accurately apply a load to a reinforced concrete element with predetermined eccentricities in both planes.

Позицией 22 на фиг.8 показан центральный паз, а поз.23 - внецентренные пазы для металлического шарика. В оголовках 10, 12 выполнены отверстия 24 для прижимных болтов 11.Position 22 in Fig. 8 shows the central groove, and position 23 - eccentric grooves for the metal ball. In the heads 10, 12 holes 24 are made for the clamping bolts 11.

Работа стенда для испытания железобетонных элементов на кратковременное динамическое сжатие заключается в следующем. Испытываемый железобетонный элемент 6 устанавливается в опорный башмак 5 на опорный силоизмеритель 4, который, в свою очередь, расположен в металлическом ограничителе горизонтальных перемещений 3. Железобетонный элемент зажимается в опорном башмаке 5 при помощи болтов 7 через защемляющие пластины 8. В зависимости от выбранной схемы испытания (жесткое или шарнирное опирание соответственно) опорный башмак 5 может иметь нижнюю пластину с закругленными краями для создания шарнирного опирания (фиг.4) или к нижней пластине опорного башмака добавляются дополнительные вертикальные металлические элементы (пластины) 9 для создания жесткого опирания образца (фиг.5). Затем на железобетонный элемент 6 устанавливается оголовок 10, к которому привинчивается при помощи зажимных болтов с гайками 11 оголовок силоизмерителя 12, служащий для установки силоизмерителя 13, через который при помощи падающего груза 21 прикладывается динамическая нагрузка. При этом между оголовком 10 и оголовком силоизмерителя 12 в специальных пазах, устроенных с заданным шагом, расположен металлический шарик 14. Оголовок силоизмерителя 12 имеет один центральный паз под металлический шарик 14, а оголовок железобетонного образца 10 - центральный паз и внецентренные пазы. Наличие одного паза в оголовке силоизмерителя 12 позволяет контролировать соосное расположение шарика 14 и силоизмерителя 13. Расположением металлического шарика 14 в оголовке железобетонного образца 10 варьируется заданная величина эксцентриситетов в двух горизонтальных плоскостях. Кроме пазов для металлического шарика 14 в оголовке железобетонного образца 10 и оголовке силоизмерителя 12 имеются отверстия 24, в которых устанавливаются болты 11. Размещением болтов 11 в отверстиях 24, в сочетании с расположением металлического шарика 14, варьируется величина эксцентриситета. Далее необходимо установить ползунковый упор, состоящий из штока 15 и цилиндрической насадки 16, которые крепятся болтами к оголовку 10 и крепежным муфтам 17. Груз 21 подвешивается на нужную высоту на направляющих 18, а затем отпускается. При соударении груза 21 с силоизмерителем 13 создается кратковременная динамическая нагрузка. Силу удара можно регулировать уровнем поднятия груза 21, а также его массой. Время действия нагрузки можно растягивать во времени путем введения резинового демпфера между силоизмерителем 13 и падающим грузом 21. Место приложения кратковременной динамической нагрузки на железобетонный элемент 6 можно варьировать путем установки металлического шарика 14 в необходимые пазы оголовка 10 и оголовка силоизмерителя 12. Ползунковый упор, состоящий из штока 15 и цилиндрической насадки 16, предотвращает смещение по горизонтали, но не препятствует повороту вокруг осей упора в двух взаимно противоположных направлениях, что позволяет возникать изгибающим моментам в железобетонном элементе 6. В ходе испытания при помощи силоизмерителя 13 измеряется действующая динамическая нагрузка, а опорный силоизмеритель 4 используется для фиксации опорной реакции. Измеренная опорная реакция позволяет при разрушении образца определять энергию разрушения конструкции, которая равняется разности энергий:The work of the stand for testing reinforced concrete elements for short-term dynamic compression is as follows. The tested reinforced concrete element 6 is installed in the support shoe 5 on the support load meter 4, which, in turn, is located in the metal limiter of horizontal movements 3. The reinforced concrete element is clamped in the support shoe 5 by means of bolts 7 through the clamping plates 8. Depending on the chosen test design (rigid or articulated bearing, respectively) the support shoe 5 may have a bottom plate with rounded edges to create articulated support (figure 4) or to the bottom plate of the support shoe add additional vertical metal elements (plates) 9 are added to create rigid support of the sample (Fig. 5). Then, the head 10 is mounted on the reinforced concrete element 6, to which the head of the force meter 12 is screwed with clamping bolts with nuts 11, which serves to install the force meter 13, through which a dynamic load is applied using the falling load 21. At the same time, between the head 10 and the head of the force meter 12 in special grooves arranged with a given step, there is a metal ball 14. The head of the force meter 12 has one central groove for the metal ball 14, and the head of the reinforced concrete sample 10 has a central groove and eccentric grooves. The presence of one groove in the head of the force meter 12 allows you to control the coaxial location of the ball 14 and the force meter 13. The location of the metal ball 14 in the head of the reinforced concrete sample 10 varies the specified value of the eccentricities in two horizontal planes. In addition to the grooves for the metal ball 14, the head of the reinforced concrete sample 10 and the head of the force meter 12 have holes 24 in which the bolts 11 are installed. By placing the bolts 11 in the holes 24, in combination with the location of the metal ball 14, the eccentricity varies. Next, you need to install the slide stop, consisting of a rod 15 and a cylindrical nozzle 16, which are bolted to the head 10 and mounting couplings 17. The load 21 is suspended at the desired height on the guides 18, and then released. When the collision of the cargo 21 with the load meter 13 creates a short-term dynamic load. The force of the impact can be adjusted by the level of lifting of the cargo 21, as well as its mass. The duration of the load can be stretched in time by introducing a rubber damper between the force meter 13 and the falling load 21. The place of application of a short-term dynamic load on the reinforced concrete element 6 can be varied by installing a metal ball 14 in the necessary grooves of the head 10 and the head of the power meter 12. Slider stop, consisting of rod 15 and the cylindrical nozzle 16, prevents horizontal displacement, but does not prevent rotation around the axis of the stop in two mutually opposite directions, which allows wish to set up bending moments occur in the reinforced concrete element 6. During tests using siloizmeritelej 13 acting measured dynamic load, and the reference siloizmeritelej 4 is used for fixing the support reaction. The measured support reaction allows for the destruction of the sample to determine the energy of structural destruction, which is equal to the energy difference:

E_р=E_п-E_к,E _p = E _p -E _to

где E_п - первоначальная энергия, приходящаяся на верх конструкции при динамическом нагружении, замеренная при помощи силоизмерителя 13, установленного сверху железобетонной конструкции 6;where E _p - the initial energy attributable to the top of the structure under dynamic loading, measured using a load meter 13 mounted on top of the reinforced concrete structure 6;

E_к - конечная энергия, замеренная силоизмерителем 4, установленным снизу железобетонного элемента 6.E _to - the final energy measured by the force meter 4, mounted below the reinforced concrete element 6.

Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии испытываемого железобетонного элемента используется комплекс стандартных измерительных приборов.To obtain data on the stress-strain state of the tested reinforced concrete element, a set of standard measuring instruments is used.

Claims

1. Test bench for reinforced concrete elements for short-term dynamic compression, comprising a force floor on which the support base is rigidly fixed, a support for installing the test specimen and vertical guides mounted on the support base, a beam with a load fixed on the guides with the possibility of vertical reciprocating displacement, head, worn on the upper end of the test sample, a load meter mounted on top of the test sample, two hollow cylindrical nozzles, mounted horizontally on both sides of the test specimen and each of which is fixedly connected to the vertical guide corresponding to its side, two rods placed in the cavities of the respective nozzles all the way to the stop with the possibility of torsion in two mutually opposite directions, the free ends of which are fixedly connected to the head , characterized in that it further comprises another load meter mounted on the bottom of the test sample, and the upper load meter is equipped with a head, which through the metal ball by means of clamping elements is fixed on the head of the test sample, while for placing the metal ball the head of the upper load cell has a central groove, and the head of the test sample has central and eccentric grooves, in addition, the support for installing the test sample consists of a horizontal displacement limiter, for example, metal, rigidly mounted on a support base, and a support shoe, in which the lower end of the test sample is rigidly fixed, This lower siloizmeritelej installed inside the limiter of horizontal displacement and the reference shoe is based on it.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the cylindrical nozzles are connected to the vertical rails using couplings mounted on the rails.

3. The stand according to claim 1, characterized in that the supporting base is fixed to the streams of the power floor.

4. The stand according to claim 1, characterized in that the support shoe pivotally rests on the lower load cell.

5. The stand according to claim 1, characterized in that the support shoe is rigidly supported by a lower load cell.

6. The stand according to claim 1, characterized in that the clamping elements are made in the form of bolts, and in the heads of the upper load cell and the test sample holes are made for installing bolts, depending on the specified values of the eccentricities in two horizontal planes.