RU2782378C1 - Reinforced concrete element in the form of a stand for compression testing - Google Patents

Reinforced concrete element in the form of a stand for compression testing Download PDF

Info

Publication number
RU2782378C1
RU2782378C1 RU2022113687A RU2022113687A RU2782378C1 RU 2782378 C1 RU2782378 C1 RU 2782378C1 RU 2022113687 A RU2022113687 A RU 2022113687A RU 2022113687 A RU2022113687 A RU 2022113687A RU 2782378 C1 RU2782378 C1 RU 2782378C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holes
reinforced concrete
steel
reinforcement
concrete element
Prior art date
Application number
RU2022113687A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Мордовский
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782378C1 publication Critical patent/RU2782378C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of construction and can be used in the manufacture of a reinforced concrete element in the form of a rack for testing central and eccentric compression. The reinforced concrete element in the form of a rack includes concrete and a reinforcing cage, consisting of a working longitudinal reinforcement and transverse reinforcement. The reinforced concrete element is equipped with U-shaped structures for reinforcing the head of the element, to which removable cantilever structures are attached with the help of a bolted connection. Each U-shaped reinforcement structure is made of two steel plates with holes, welded at an angle of 90° to a solid section steel plate parallel to each other, and round steel tubes located between the steel plates with holes and connecting their holes. Each detachable cantilever structure is made in the form of a steel square tube, welded along the perimeter to the base steel console plate, provided with holes located outside the connection area with the square tube, which correspond to the holes on the steel plates of the U-shaped reinforcement structure.
EFFECT: providing the possibility of testing on press equipment without the use of additional equipment; the possibility of loading an element with an eccentricity of the application of an external load that goes beyond the section of the element; reduction of deformability of the upper and lower parts of the reinforced concrete element (heads); implementation of a uniform distribution of the applied external load over the surface of the sample; ensuring reliable anchoring of the working longitudinal reinforcement.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении железобетонного элемента в виде стойки для проведения испытаний на центральное и внецентренное сжатие. The invention relates to the field of construction and can be used in the manufacture of a reinforced concrete element in the form of a rack for testing central and eccentric compression.

Известен строительный элемент в виде стойки, содержащий бетонное ядро и пространственный каркас, состоящий из коаксиально расположенной центральной спирали, навитой вокруг продольных стержней, и четырех спиралей круглого поперечного сечения, расположенных по углам и навитых вокруг сгруппированных продольных стержней. /Патент RU 178561, МПК E04C 3/36 (2006.01). Строительный элемент в виде стойки. Кришан А.Л., Чернышова Э.П., Сабиров Р.Р., Астафьева М.А., заявл. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»: 20.10.2017, опубл: 09.04.2018, Бюл. №10/[1] – прототип.Known building element in the form of a rack containing a concrete core and a spatial frame, consisting of a coaxial central spiral wound around the longitudinal rods, and four spirals of circular cross-section located at the corners and wound around the grouped longitudinal rods. /Patent RU 178561, IPC E04C 3/36 (2006.01). Building element in the form of a rack. Krishan A.L., Chernyshova E.P., Sabirov R.R., Astafieva M.A., Appl. Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Magnitogorsk State Technical University named after V.I. G.I. Nosov": 10/20/2017, published: 04/09/2018, Bull. 10/[1] - prototype.

Недостатками известной конструкции являются невозможность загружения элемента с эксцентриситетом приложения внешней нагрузки, выходящим за пределы сечения элемента, а также повышенная деформативность верхних и нижних частей железобетонного элемента (оголовков).The disadvantages of the known design are the impossibility of loading the element with the eccentricity of the external load application, which goes beyond the section of the element, as well as the increased deformability of the upper and lower parts of the reinforced concrete element (heads).

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- возможность проведения испытаний на стандартных испытательных машинах (прессовом оборудовании) без использования дополнительной оснастки;- the possibility of testing on standard testing machines (press equipment) without the use of additional equipment;

- загружение элемента с эксцентриситетом приложения внешней нагрузки, выходящим за пределы сечения элемента;- loading of an element with an eccentricity of the application of an external load that goes beyond the section of the element;

- снижение деформативности верхних и нижних частей железобетонного элемента (оголовков);- reduction of deformability of the upper and lower parts of the reinforced concrete element (heads);

- равномерное распределение прикладываемой внешней нагрузки по поверхности испытываемого образца;- uniform distribution of the applied external load over the surface of the test sample;

- повышение надёжности анкеровки рабочей продольной арматуры;- increasing the reliability of the anchoring of the working longitudinal reinforcement;

- сокращение времени на подготовительный и испытательный процесс при проведении испытания на сжатие железобетонного элемента в виде стойки.- reduction of time for the preparatory and testing process during the compression test of a reinforced concrete element in the form of a rack.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном железобетонном элементе в виде стойки, включающем в себя бетон и арматурный каркас, состоящий из рабочей продольной арматуры и поперечной арматуры, отличающийся тем, что он снабжён П-образными конструкциями усиления оголовков элемента, к которым с помощью болтового соединения прикреплены съёмные консольные конструкции, при этом П-образная конструкция усиления выполнена из двух стальных пластин с отверстиями, приваренных под углом 90° к стальной пластине сплошного сечения параллельно друг к другу, и стальных трубок круглого сечения, расположенных между стальными пластинами с отверстиями и соединяющих между собой их отверстия; съёмная консольная конструкция изготовлена в виде стальной квадратной трубы, присоединённой сварным швом по периметру к базовой стальной пластине консоли, снабженной отверстиями, расположенными вне зоны соединения с квадратной трубой, которые соответствуют отверстиям на стальных пластинах П-образной конструкции усиления.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a well-known reinforced concrete element in the form of a rack, including concrete and a reinforcing cage, consisting of a working longitudinal reinforcement and transverse reinforcement, characterized in that it is equipped with U-shaped structures for reinforcing the head of the element, to to which, by means of a bolted connection, removable cantilever structures are attached, while the U-shaped reinforcement structure is made of two steel plates with holes welded at an angle of 90 ° to a solid section steel plate parallel to each other, and round steel tubes located between the steel plates with holes and interconnecting their holes; the detachable cantilever structure is made in the form of a steel square tube, welded along the perimeter to the base steel plate of the console, provided with holes located outside the connection area with the square tube, which correspond to the holes on the steel plates of the U-shaped reinforcement structure.

Поперечное сечение элемента может быть квадратным или прямоугольным.The cross section of the element can be square or rectangular.

Поперечная арматура выполнена в виде хомутов и отрезков стержней или скоб.The transverse reinforcement is made in the form of clamps and segments of rods or brackets.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.The causal relationship between the set of features and the technical result is as follows.

Возможность загружения элемента с эксцентриситетом приложения внешней нагрузки, выходящим за пределы сечения элемента, позволяет использовать стандартные испытательные машины (прессовое оборудование) для испытания железобетонных элементов с расширенным диапазоном эксцентриситетов, которые невозможно приложить без дополнительной оснастки.The possibility of loading an element with an eccentricity of applying an external load that goes beyond the section of the element makes it possible to use standard testing machines (pressing equipment) for testing reinforced concrete elements with an extended range of eccentricities that cannot be applied without additional equipment.

Применение П-образной конструкции усиления уменьшает деформативность оголовков элемента и позволяет осуществлять равномерную передачу нагрузки на элемент.The use of a U-shaped reinforcement design reduces the deformability of the element heads and allows uniform transfer of the load to the element.

Приварка рабочей продольной арматуры к элементам П-образной конструкции усиления позволяет обеспечить её надёжную анкеровку.Welding of the working longitudinal reinforcement to the elements of the U-shaped reinforcement structure makes it possible to ensure its reliable anchoring.

Всё это вместе способствует сокращению времени подготовки к проведению экспериментальных работ над элементами несущих конструкций, работающих на центральное и внецентренное сжатие.All this together helps to reduce the preparation time for experimental work on the elements of load-bearing structures operating in central and eccentric compression.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображена П-образная конструкция усиления: 1 – стальная пластина с отверстиями; 2 – стальная пластина сплошного сечения; 3 – втулка из стальной трубы круглого сечения; 4 – сварной угловой шов.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a U-shaped reinforcement structure: 1 - steel plate with holes; 2 – solid steel plate; 3 - a sleeve made of a steel pipe of circular cross section; 4 - welded fillet weld.

На фиг. 3 и фиг. 4 изображен арматурный каркас элемента с П-образной конструкцией усиления (бетон элемента не показан): 1 – стальная пластина с отверстиями; 2 – стальная пластина сплошного сечения; 3 – втулка из стальной трубы круглого сечения; 5 – рабочая продольная арматура S; 6 – рабочая продольная арматура S` 7 – поперечная арматура (хомуты); 8 – поперечная арматура в виде скоб или отрезков стержней.In FIG. 3 and FIG. 4 shows the reinforcing cage of an element with a U-shaped reinforcement structure (element concrete is not shown): 1 - steel plate with holes; 2 – solid steel plate; 3 - a sleeve made of a steel pipe of circular cross section; 5 - working longitudinal reinforcement S; 6 - working longitudinal reinforcement S` 7 - transverse reinforcement (clamps); 8 - transverse reinforcement in the form of brackets or segments of rods.

На фиг. 5 и фиг. 6 изображена трёхмерная модель, подготовленного к проведению испытания, железобетонного элемента в виде стойки (бетон элемента условно не показан): 1 – стальная пластина с отверстиями; 2 – стальная пластина сплошного сечения; 3 – втулка из стальной трубы круглого сечения; 5 – рабочая продольная арматура S; 6 – рабочая продольная арматура S` 7 – поперечная арматура (хомуты); 9 – съёмная консольная конструкция; 10 – стальные болты; 11 – стальные гайки.In FIG. 5 and FIG. 6 shows a three-dimensional model of a reinforced concrete element prepared for testing in the form of a rack (concrete of the element is conventionally not shown): 1 - steel plate with holes; 2 – solid steel plate; 3 - a sleeve made of a steel pipe of circular cross section; 5 - working longitudinal reinforcement S; 6 - working longitudinal reinforcement S` 7 - transverse reinforcement (clamps); 9 - removable cantilever structure; 10 - steel bolts; 11 - steel nuts.

На фиг. 7 и фиг. 8 изображена съёмная консольная конструкция: квадратная труба – 12; базовая стальная пластина консоли – 13.In FIG. 7 and FIG. 8 shows a removable cantilever design: square pipe - 12; console base steel plate - 13.

Бетон на фигурах не показан.Concrete is not shown in the figures.

Железобетонный элемент в виде стойки включает в себя арматурный каркас, содержащий рабочую продольную арматуру S – 5, рабочую продольную арматуру S` – 6, поперечную арматуру (хомуты) – 7, поперечную арматуру в виде скоб или отрезков стержней – 8 и П-образную конструкцию усиления, изготовленную из двух стальных пластин с отверстиями – 1, приваренных под углом 90° к стальной пластине сплошного сечения – 2 параллельно друг к другу, и втулок из стальной трубы круглого сечения – 3, расположенных между стальных пластин с отверстиями – 1 и соединяющих между собой их отверстия.A reinforced concrete element in the form of a post includes a reinforcing cage containing a working longitudinal reinforcement S - 5, a working longitudinal reinforcement S` - 6, transverse reinforcement (clamps) - 7, transverse reinforcement in the form of brackets or segments of rods - 8 and a U-shaped structure reinforcement, made of two steel plates with holes - 1, welded at an angle of 90 ° to a steel plate of a solid section - 2 parallel to each other, and bushings from a steel pipe of round section - 3, located between the steel plates with holes - 1 and connecting between their holes.

Съёмная консольная конструкция – 9 изготовлена в виде стальной квадратной трубы – 12, присоединённой сварным угловым швом по периметру к части базовой стальной пластины консоли – 13, другая часть которой снабжена отверстиями. Расположение отверстий базовой стальной пластины консоли – 13 соответствуют отверстиям на стальных пластинах П-образной конструкции усиления. Съёмная консольная конструкция – 9 установлена к обетонированному арматурному каркасу с П-образной конструкцией усиления на жёсткий цементно-песчаный раствор и присоединена к железобетонному элементу посредством стальных болтов – 10, пропущенных через отверстия базовой стальной пластины консоли, отверстия стальных пластин П-образной конструкции усиления, втулки из стальной трубы круглого сечения – 3 П-образной конструкции усиления, и стальных гаек – 11.The removable cantilever structure - 9 is made in the form of a steel square pipe - 12, attached by a fillet weld along the perimeter to a part of the base steel plate of the console - 13, the other part of which is provided with holes. The location of the holes in the base steel plate of the console - 13 correspond to the holes on the steel plates of the U-shaped reinforcement structure. Removable cantilever structure - 9 is installed to a concreted reinforcing frame with a U-shaped reinforcement structure on a rigid cement-sand mortar and attached to a reinforced concrete element by means of steel bolts - 10, passed through the holes of the base steel plate of the console, the holes of the steel plates of the U-shaped reinforcement structure, round steel pipe bushings - 3 of the U-shaped reinforcement structure, and steel nuts - 11.

Железобетонный элемент в виде стойки состоит из арматурного каркаса, в котором рабочая продольная арматура S – 5 и рабочая продольная арматура S` – 6 выполнены из арматурной стали класса А400÷А600, поперечная арматура (хомуты) 7, поперечная арматура в виде скоб или отрезков стержней 8 выполнены из арматурной стали класса А240 или В500; и П-образной конструкции усиления (фиг. 1, 2), элементы которой изготовлены из углеродистой конструкционной стали. Используемые материалы имеют высокую прочность на растяжение и сжатие, что позволяет обеспечить требуемую прочность железобетонного элемента в виде стойки. Наружная часть стержней рабочей продольной арматуры S и S` – 5 и 6 соответственно расположена на расстоянии не менее 20 мм и не менее половины диаметра стержня от грани сечения изготавливаемого элемента [2]. При меньших расстояниях не удастся обеспечить сохранность стержней рабочей продольной арматуры S и S` – 5 и 6 соответственно от воздействий окружающей среды (в том числе при наличии агрессивных воздействий). Поперечная арматура (хомуты) 7 и поперечная арматура в виде скоб или отрезков стержней 8 у одной грани расположены по высоте элемента с шагом не более 15-и кратного значения наибольшего диаметра рабочей продольной арматуры S и S` – 5 и 6 соответственно. Это необходимо для удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении [2]. Рабочая продольная арматура S и S` – 5 и 6 соответственно в своём проектном положении приварена к стальным пластинам с отверстиями 1 и стальной пластине сплошного сечения 2 соответственно, что обеспечивает надёжную анкеровку для рабочей продольной арматуры S и S` – 5 и 6 соответственно. Наличие в железобетонном элементе П-образной конструкции усиления, состоящей из соединенных между собой с помощью сварного углового шва 4 двух стальных пластин с отверстиями 1 и стальной пластины сплошного сечения 2, позволяет снизить деформативность верхних и нижних частей железобетонного элемента (оголовков), осуществить равномерное распределение прикладываемой внешней нагрузки по поверхности образца. Равномерное распределение нагрузки осуществляется от съёмной консольной конструкции 9 через слой цементно-песчаного раствора на П-образную конструкцию усиления элемента. Внутри П-образной конструкции усиления установлены втулки из стальной трубы круглого сечения 3, позволяющие закреплять на железобетонном элементе съёмную консольную конструкцию 9, которая позволяет в процессе испытания загрузить элемент с эксцентриситетом приложения внешней нагрузки, выходящим за пределы сечения элемента (фиг. 5, 6). Бетон на фигурах не показан.The reinforced concrete element in the form of a post consists of a reinforcing cage, in which the working longitudinal reinforcement S - 5 and the working longitudinal reinforcement S` - 6 are made of reinforcing steel of class A400÷A600, transverse reinforcement (clamps) 7, transverse reinforcement in the form of brackets or segments of rods 8 are made of reinforcing steel of class A240 or B500; and a U-shaped reinforcement structure (Fig. 1, 2), the elements of which are made of carbon structural steel. The materials used have high tensile and compressive strength, which makes it possible to provide the required strength of the reinforced concrete element in the form of a rack. The outer part of the rods of the working longitudinal reinforcement S and S` - 5 and 6, respectively, is located at a distance of at least 20 mm and at least half the diameter of the rod from the edge of the section of the manufactured element [2]. At smaller distances, it will not be possible to ensure the safety of the rods of the working longitudinal reinforcement S and S` - 5 and 6, respectively, from environmental influences (including in the presence of aggressive influences). Transverse reinforcement (clamps) 7 and transverse reinforcement in the form of brackets or segments of rods 8 at one face are located along the height of the element with a step of no more than 15 multiples of the largest diameter of the working longitudinal reinforcement S and S` - 5 and 6, respectively. This is necessary to hold the longitudinal rods in the design position and secure them from lateral buckling in any direction [2]. The working longitudinal reinforcement S and S` - 5 and 6, respectively, in its design position is welded to steel plates with holes 1 and a solid steel plate 2, respectively, which provides reliable anchoring for the working longitudinal reinforcement S and S` - 5 and 6, respectively. The presence in the reinforced concrete element of a U-shaped reinforcement structure, consisting of two steel plates with holes 1 and a steel plate of solid section 2 connected to each other by means of a welded fillet weld 4, makes it possible to reduce the deformability of the upper and lower parts of the reinforced concrete element (heads), to carry out a uniform distribution applied external load on the sample surface. Uniform distribution of the load is carried out from the removable cantilever structure 9 through a layer of cement-sand mortar to the U-shaped structure of the element reinforcement. Inside the U-shaped reinforcement structure, bushings made of a steel pipe of circular cross section 3 are installed, allowing you to fix a removable cantilever structure 9 on a reinforced concrete element, which allows you to load the element during the test with an eccentricity of the application of an external load that goes beyond the section of the element (Fig. 5, 6) . Concrete is not shown in the figures.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result.

Железобетонный элемент в виде стойки изготавливают следующим образом: сначала изготавливают арматурный каркас элемента, П-образную конструкцию усиления и съёмную консольную конструкцию. Две стальные пластины с отверстиями 1 привариваются под углом 90° к стальной пластине сплошного сечения 2 посредством сварного углового шва 4 (фиг. 1 узел А), образовывая П-образное изделие. Далее рабочую продольную арматуру S - 5 и рабочую продольную арматуру S` - 6, зафиксированную в проектном положении, приваривают к пластинам изготовленной П-образной конструкции усиления. Затем втулки из стальной трубы круглого сечения – 3, предназначенные для пропуска через элемент стальных болтов 10, приваривают к стальным пластинам с отверстиями 1, центрируя отверстия в пластинах с отверстиями втулок. После этого по месту выполняют устройство поперечной арматуры (хомутов) 7. В местах, где устройство замкнутых хомутов невозможно, но имеется вероятность потери устойчивости рабочей продольной арматуры, устанавливают поперечную арматуры в виде скоб или отрезков стержней 8. Отверстия втулок из стальной трубы круглого сечения 3 заполняют монтажной пеной, либо деревянной пробкой для предотвращения заполнения бетоном в процессе бетонирования, сохраняя возможность пропуска через данные отверстия стальных болтов 10 для закрепления съёмной консольной конструкции. После этого, изготовленный арматурный каркас с П-образной конструкцией усиления (фиг. 3, 4) помещают в предварительно подготовленную опалубку, и производят бетонирование образца. По истечению 2-3 суток элемент распалубливают. Происходит набор прочности бетона в течение 28 суток при твердении в нормальных естественных условиях.A reinforced concrete element in the form of a rack is made as follows: first, the reinforcing cage of the element, the U-shaped reinforcement structure and the removable cantilever structure are made. Two steel plates with holes 1 are welded at an angle of 90° to a solid steel plate 2 by means of a fillet weld 4 (Fig. 1 node A), forming a U-shaped product. Further, the working longitudinal reinforcement S - 5 and the working longitudinal reinforcement S` - 6, fixed in the design position, are welded to the plates of the manufactured U-shaped reinforcement structure. Then bushings from a steel pipe of circular cross section - 3, designed to pass steel bolts 10 through the element, are welded to steel plates with holes 1, centering the holes in the plates with the holes of the bushings. After that, the device of transverse reinforcement (clamps) is performed in place 7. In places where the device of closed clamps is impossible, but there is a possibility of loss of stability of the working longitudinal reinforcement, transverse reinforcement is installed in the form of brackets or segments of rods 8. Holes of bushings from a steel pipe of circular cross section 3 filled with mounting foam or a wooden plug to prevent filling with concrete during the concreting process, while maintaining the possibility of passing steel bolts 10 through these holes to secure the removable cantilever structure. After that, the manufactured reinforcing cage with a U-shaped reinforcement structure (Fig. 3, 4) is placed in a pre-prepared formwork, and the sample is concreted. After 2-3 days, the element is stripped. There is a set of concrete strength within 28 days during hardening in normal natural conditions.

Съёмная консольная конструкция – 9 изготавливается путём приварки по периметру квадратной трубы – 12, выполненной из стальных пластин, соединённых между собой сварным угловым швом, к базовой стальной пластине консоли – 13 с отверстиями сварным угловым швом. Швы выполняются с помощью автоматической или полуавтоматической сварки, что важно для получения надёжного качественного соединения. Размер вылета квадратной трубы – 12 определяется величиной требуемого эксцентриситета приложения внешнего усилия. Ширина и высота квадратной трубы – 12 равны размеру высоты сечения железобетонного элемента в виде стойки. Толщина пластин для квадратной трубы – 12 и базовой стальной пластины консоли – 13 с отверстиями подбирается расчётом на прочность, жёсткость и устойчивость по действующим нормативным документам [3]. Толщина пластин для квадратной трубы – 12 принимается равной 8÷15 мм, базовой стальной пластины консоли – 13 с отверстиями – 20÷30 мм. Ширина базовой стальной пластины консоли – 13 с отверстиями превышает ширину квадратной трубы – 12 для создания сварного соединения с требуемым катетом шва. Расчёт сварного соединения с угловыми швами производится на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения шва [3]. Последовательность изготовления арматурного каркаса элемента с П-образной конструкцией усиления или съёмной консольной конструкции значения не имеет.Removable cantilever structure - 9 is made by welding around the perimeter of a square pipe - 12, made of steel plates connected to each other by a fillet weld, to the base steel plate of the console - 13 with holes by a fillet weld. The seams are made using automatic or semi-automatic welding, which is important for obtaining a reliable high-quality connection. The size of the overhang of a square pipe - 12 is determined by the value of the required eccentricity of the application of external force. The width and height of a square pipe - 12 are equal to the size of the height of the section of a reinforced concrete element in the form of a rack. The thickness of the plates for a square pipe - 12 and the base steel plate of the console - 13 with holes is selected by calculating the strength, rigidity and stability according to the current regulatory documents [3]. The thickness of the plates for a square pipe - 12 is taken equal to 8 ÷ 15 mm, the base steel plate of the console - 13 with holes - 20 ÷ 30 mm. The width of the base steel plate of the console - 13 with holes exceeds the width of the square pipe - 12 to create a welded joint with the required leg of the seam. The calculation of a welded joint with fillet welds is performed on the action of a moment in a plane perpendicular to the plane of the weld location [3]. The sequence of manufacturing the reinforcing cage of an element with a U-shaped reinforcement structure or a removable cantilever structure does not matter.

Отверстия в пластинах П-образной конструкции усиления и базовой стальной пластины консоли – 13 съёмной консольной конструкции выполняются одинакового диаметра с расположением таким образом, чтобы они совмещались при наложении. Это необходимо для пропуска через данные отверстия стальных болтов 10 для закрепления съёмной консольной конструкции 9. Количество отверстий в пластинах определяется количеством болтов, которое подбирается по расчётному усилию, воспринимаемому одним болтом в соединении, на срез, смятие, растяжение и действующему усилию [3].The holes in the plates of the U-shaped reinforcement structure and the base steel plate of the console - 13 of the removable console structure are made of the same diameter and located in such a way that they are aligned when applied. This is necessary to pass steel bolts 10 through these holes to secure the removable cantilever structure 9. The number of holes in the plates is determined by the number of bolts, which is selected according to the design force perceived by one bolt in the connection, for shear, crushing, tension and acting force [3].

Консольная конструкция устанавливается к обетонированному арматурному каркасу с П-образной конструкцией усиления на жёсткий цементно-песчаный раствор, выдерживается в таком положении в течение суток. Затем в отверстия, проделанные в П-образной конструкции усиления и базовой стальной пластины консоли – 13 съёмной консольной конструкции, устанавливаются болты с шайбами – 10 и соединение фиксируется посредством последовательного затягивания всех стальных гаек – 11. Далее железобетонный элемент выставляется в проектное положение в соответствии с заданным эксцентриситетом. До начала испытаний проверяется положение железобетонного элемента по вертикали в двух плоскостях, положение консольных конструкций относительно тела образца – железобетонного элемента. При этом необходимо обеспечение соосности верхней и нижней консолей с телом образца – железобетонного элемента.The cantilever structure is installed to a concreted reinforcing cage with a U-shaped reinforcement structure on a hard cement-sand mortar, and is kept in this position for a day. Then, bolts with washers - 10 are installed in the holes made in the U-shaped reinforcement structure and the base steel plate of the console - 13 of the removable cantilever structure, and the connection is fixed by sequentially tightening all steel nuts - 11. Next, the reinforced concrete element is set to the design position in accordance with given eccentricity. Prior to testing, the position of the reinforced concrete element is checked vertically in two planes, the position of the cantilever structures relative to the sample body - the reinforced concrete element. In this case, it is necessary to ensure the coaxiality of the upper and lower consoles with the body of the sample - a reinforced concrete element.

Таким образом, предложен железобетонный элемент в виде стойки для испытаний на сжатие, позволяющей обеспечить возможность загружения элемента с эксцентриситетом приложения внешней нагрузки, выходящим за пределы поперечного сечения элемента; снизить деформативность верхних и нижних частей железобетонного элемента (оголовков); осуществить равномерное распределение прикладываемой внешней нагрузки по поверхности образца железобетонного элемента; обеспечить надёжную анкеровку рабочей продольной арматуры.Thus, a reinforced concrete element is proposed in the form of a rack for compression tests, which makes it possible to load the element with an eccentricity of the application of an external load that goes beyond the cross section of the element; reduce the deformability of the upper and lower parts of the reinforced concrete element (heads); to carry out a uniform distribution of the applied external load over the surface of the sample of the reinforced concrete element; ensure reliable anchoring of the working longitudinal reinforcement.

Пример. Железобетонный элемент в виде стойки для испытания на внецентренное сжатие с эксцентриситетом приложения внешнего усилия 300 мм.Example. Reinforced concrete element in the form of an eccentric compression test stand with an external force application eccentricity of 300 mm.

Высота железобетонного элемента в виде стойки составляет 1 м. Класс бетона по прочности на осевое сжатие В40.The height of the reinforced concrete element in the form of a rack is 1 m. The class of concrete in terms of axial compressive strength is B40.

Рабочая продольная арматура S выполнена из двух стержней диаметром 22 мм класса А400, рабочая продольная арматура S` – два стержня диаметром 12 мм класса А400, поперечная арматура (хомуты) и поперечная арматура в виде скоб или отрезков стержней – диаметром 8 мм класса А240 с шагом по высоте элемента 160 мм. The working longitudinal reinforcement S is made of two rods with a diameter of 22 mm class A400, the working longitudinal reinforcement S` - two rods with a diameter of 12 mm class A400, transverse reinforcement (clamps) and transverse reinforcement in the form of brackets or segments of rods - with a diameter of 8 mm class A240 with a step element height 160 mm.

Для предотвращения разрушения бетона в оголовках железобетонного элемента, установлены стальные П-образные конструкции усиления, обеспечивающие равномерную передачу нагрузки на бетон, а также служащие для закрепления консольной конструкции на железобетонном элементе, для чего в их пластинах проделаны отверстия под болты ∅25 мм. Для болтов нормальной точности отверстия выполняют на 1мм больше диаметра болта. П-образная конструкция усиления представлена на фиг. 1 и 2. Втулки из стальной трубы круглого сечения выполнены с внутренним диаметром 34 мм. To prevent the destruction of concrete in the heads of the reinforced concrete element, steel U-shaped reinforcement structures were installed, which ensure uniform transfer of the load to the concrete, and also serve to fix the cantilever structure on the reinforced concrete element, for which holes for ∅25 mm bolts are made in their plates. For bolts of normal accuracy, holes are made 1 mm larger than the diameter of the bolt. The U-shaped reinforcement structure is shown in Fig. 1 and 2. Round steel tube bushings are made with an inner diameter of 34 mm.

П-образная конструкция усиления представляет собой две стальные пластины размером 240×200×10мм с шестью отверстиями ∅25мм и одну пластину сплошного сечения габаритами 200×190×10 мм. Пластины с отверстиями соединены с пластиной сплошного сечения посредством углового сварного соединения под углом 90° – «П»-образное соединение (узел А на фиг. 1). Условное обозначение соединения по [ГОСТ 5264-80] – У6. Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и сварного шва, а также их геометрические показатели даны в таблице 40 [ГОСТ 5264-80]. Между пластинами с отверстиями установлены втулки из стальной трубы круглого сечения для защиты рабочих болтов от бетонирования с целью последующих применений. The U-shaped reinforcement structure consists of two steel plates 240×200×10mm in size with six holes ∅25mm and one solid section plate with dimensions 200×190×10 mm. Plates with holes are connected to a solid section plate by means of a fillet welded joint at an angle of 90° - a “P”-shaped joint (node A in Fig. 1). Connection symbol according to [GOST 5264-80] - U6. The structural elements of the prepared edges of the parts to be welded and the weld, as well as their geometric parameters, are given in Table 40 [GOST 5264-80]. Bushings made of round steel pipe are installed between the plates with holes to protect the working bolts from concreting for subsequent applications.

К пластине с отверстиями приваривается в своем проектном положении рабочая продольная арматура S. Соединение выполняется согласно требований [ГОСТ 14098-91], в таблице 18 которых указаны геометрические характеристики сварного соединения данного типа.The working longitudinal reinforcement S is welded to the plate with holes in its design position. The connection is made in accordance with the requirements of [GOST 14098-91], Table 18 of which indicates the geometric characteristics of this type of welded joint.

Съёмная консольная конструкция является неотъемлемой частью железобетонного элемента для испытаний на сжатие. Она представляет собой квадратную трубу размерами 200×200×12 мм, прикреплённую к базовой стальной пластине консоли с отверстиями размерами 500×250×20 мм угловым швом с катетом 13 мм путем обварки по периметру профиля (фиг. 7 и 8). В базовой стальной пластине консоли с отверстиями проделаны шесть отверстий ∅25 мм, обеспечивающих соединение посредством болтового соединения с П-образной конструкцией усиления оголовка железобетонного элемента. Конструкция квадратной трубы выполнена из стальных пластин толщиной 12 мм (фиг. 7).The removable cantilever structure is an integral part of the reinforced concrete element for compression testing. It is a square pipe 200×200×12 mm in size, attached to the base steel plate of the console with holes 500×250×20 mm in size with a fillet weld with a 13 mm leg by welding along the profile perimeter (Fig. 7 and 8). In the base steel plate of the console with holes, six holes ∅25 mm were made, providing connection by means of a bolted connection with the U-shaped reinforcement structure of the reinforced concrete element head. The design of the square pipe is made of steel plates 12 mm thick (Fig. 7).

Расчёт съёмной консольной конструкции произведён с применением норм [3], как изгибаемого в одной из главных плоскостей железобетонного элемента. Сечение подобрано исходя из требуемого значения момента сопротивления сечения по сортаменту [ГОСТ 30245-94]. Так как консольная конструкция съёмная, то расчёт производился на максимальный изгибающий момент, возникающий при испытаниях образцов. The calculation of a removable cantilever structure was made using the standards [3] as a reinforced concrete element bent in one of the main planes. The section is selected based on the required value of the section modulus according to the assortment [GOST 30245-94]. Since the cantilever structure is removable, the calculation was made for the maximum bending moment that occurs during testing of the samples.

Расчёт сварного соединения с угловыми швами произведён на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения шва согласно пособию [Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП II-23-81)] и нормам [3]. Сечение, по которому произведён расчёт сварного соединения для данного сочетания стали, сварочной проволоки и способа сварки определено в соответствии с табл.2 [Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП II-23-81)] и является – по металлу шва.The calculation of a welded joint with fillet welds was made for the action of a moment in a plane perpendicular to the plane of the weld location in accordance with the manual [Manual for the calculation and design of welded joints in steel structures (to chapter SNiP II-23-81)] and standards [3]. The section by which the calculation of the welded joint for a given combination of steel, welding wire and welding method is determined in accordance with Table 2 [Manual for the calculation and design of welded joints in steel structures (to chapter SNiP II-23-81)] and is - according to weld metal.

В результате испытания было установлено, что разрушающая нагрузка на железобетонный элемент в виде стойки составляет 21,2 тонны. Эксперимент проводился в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории кафедры «Железобетонные конструкции» СамГТУ (г. Самара) в 2010-2011 гг.As a result of the test, it was found that the breaking load on the reinforced concrete element in the form of a rack is 21.2 tons. The experiment was carried out in the Branch Research Laboratory of the Department of Reinforced Concrete Structures of the Samara State Technical University (Samara) in 2010-2011.

Предложенное техническое решение для железобетонного элемента в виде стойки использовалось при проведении экспериментальных работ в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории кафедры «Железобетонные конструкции» СамГТУ (г. Самара).The proposed technical solution for a reinforced concrete element in the form of a rack was used during experimental work in the Branch Research Laboratory of the Department of Reinforced Concrete Structures of the Samara State Technical University (Samara).

Источники информацииSources of information

1. Патент RU 178561, МПК E04C 3/36 (2006.01). Строительный элемент в виде стойки. Кришан А.Л., Чернышова Э.П., Сабиров Р.Р., Астафьева М.А., заявл. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»: 20.10.2017, опубл. 09.04.2018, Бюл. №10.1. Patent RU 178561, IPC E04C 3/36 (2006.01). Building element in the form of a rack. Krishan A.L., Chernyshova E.P., Sabirov R.R., Astafieva M.A., Appl. Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Magnitogorsk State Technical University named after V.I. G.I. Nosov": 10/20/2017, publ. 04/09/2018, Bull. No. 10.

2. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 (с Изменением №1). – М.: Минстрой России. – 2018 – 119 с.2. SP 63.13330.2018. Concrete and reinforced concrete structures. Basic provisions. SNiP 52-01-2003 (with Amendment No. 1). – M.: Ministry of Construction of Russia. – 2018 – 119 p.

3. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (с Поправкой, с Изменением N 1). - М.: Минстрой России, 2019. – 145 с.3. SP 16.13330.2017. Steel structures. Updated edition of SNiP II-23-81* (as amended, with Amendment No. 1). - M.: Ministry of Construction of Russia, 2019. - 145 p.

Claims (4)

1. Железобетонный элемент в виде стойки, включающий в себя бетон и арматурный каркас, состоящий из рабочей продольной арматуры и поперечной арматуры, отличающийся тем, что он снабжён П-образными конструкциями усиления оголовков элемента, к которым с помощью болтового соединения прикреплены съёмные консольные конструкции, при этом каждая П-образная конструкция усиления выполнена из двух стальных пластин с отверстиями, приваренных под углом 90° к стальной пластине сплошного сечения параллельно друг к другу, и стальных трубок круглого сечения, расположенных между стальными пластинами с отверстиями и соединяющих между собой их отверстия; каждая съёмная консольная конструкция изготовлена в виде стальной квадратной трубы, присоединённой сварным швом по периметру к базовой стальной пластине консоли, снабженной отверстиями, расположенными вне зоны соединения с квадратной трубой, которые соответствуют отверстиям на стальных пластинах П-образной конструкции усиления.1. Reinforced concrete element in the form of a rack, including concrete and a reinforcing cage, consisting of working longitudinal reinforcement and transverse reinforcement, characterized in that it is equipped with U-shaped structures for reinforcing the head of the element, to which removable cantilever structures are attached by means of a bolted connection, wherein each U-shaped reinforcement structure is made of two steel plates with holes, welded at an angle of 90° to a solid steel plate parallel to each other, and round steel tubes located between the steel plates with holes and connecting their holes; each detachable cantilever structure is made in the form of a steel square tube, welded along the perimeter to the base steel plate of the console, provided with holes located outside the connection area with the square tube, which correspond to the holes on the steel plates of the U-shaped reinforcement structure. 2. Железобетонный элемент в виде стойки по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение элемента выполнено квадратным или прямоугольным.2. Reinforced concrete element in the form of a rack according to claim 1, characterized in that the cross section of the element is made square or rectangular. 3. Железобетонный элемент по п. 1, отличающийся тем, что поперечная арматура выполнена в виде хомутов и отрезков стержней.3. Reinforced concrete element according to claim 1, characterized in that the transverse reinforcement is made in the form of clamps and segments of rods. 4. Железобетонный элемент по п. 1, отличающийся тем, что поперечная арматура выполнена в виде хомутов и скоб.4. Reinforced concrete element according to claim 1, characterized in that the transverse reinforcement is made in the form of clamps and brackets.
RU2022113687A 2022-05-23 Reinforced concrete element in the form of a stand for compression testing RU2782378C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782378C1 true RU2782378C1 (en) 2022-10-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137892C1 (en) * 1998-07-14 1999-09-20 Воронежская государственная архитектурно-строительная академия Reinforcement framework for building structure
JP2006118162A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 East Japan Railway Co Seismically reinforced concrete member and method of manufacturing the same
JP2012102538A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Railway Technical Research Institute Reinforcement strengthening structure
RU137312U1 (en) * 2013-06-14 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" REINFORCED CONCRETE COLUMN
RU178561U1 (en) * 2017-11-20 2018-04-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова" Rack-shaped building element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2137892C1 (en) * 1998-07-14 1999-09-20 Воронежская государственная архитектурно-строительная академия Reinforcement framework for building structure
JP2006118162A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 East Japan Railway Co Seismically reinforced concrete member and method of manufacturing the same
JP2012102538A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Railway Technical Research Institute Reinforcement strengthening structure
RU137312U1 (en) * 2013-06-14 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" REINFORCED CONCRETE COLUMN
RU178561U1 (en) * 2017-11-20 2018-04-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова" Rack-shaped building element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105714984B (en) Square and special-shaped concrete-filled steel tube column with built-in round tube and tie bars and construction method thereof
EP3158139B1 (en) Pipe racks
KR101469150B1 (en) Rahmen bridge construction method using girder
KR101215060B1 (en) Steel reinforcement and concrete composite column having vertically coupling means and construction method using the same
KR101625136B1 (en) the self positioning joint structure between precast steel-concrete composite column and precast steel-concrete composite beam
Ramesh Behavior and design of earthquake-resistant dual-plate composite shear wall systems
Doung et al. Tensile strength and failure mechanism of internal diaphragms in wide flange beam-to-box column connections with concrete filling
JP5528792B2 (en) Beam through-hole reinforcing device and beam structure
RU2782378C1 (en) Reinforced concrete element in the form of a stand for compression testing
JP6796335B2 (en) Reinforcing support member for reinforcing bar cage, reinforcing bar cage using this, and structure of reinforcing bar cage
CN106639147A (en) Construction method of super high-rise building reinforced layer steel structure outrigger truss
RU214535U1 (en) Reinforced concrete element in the form of a rack
TW201739994A (en) Column-beam joint structure and steel reinforced concrete column
KR101625137B1 (en) the self positioning joint structure between precast steel-concrete composite column and precast steel-concrete composite beam
Morcous et al. Precast concrete deck-to-girder mechanical connection for accelerated bridge construction.
CN206376575U (en) The anchor ear connecting node of new increasing steel beam and former reinforced column
US9428870B2 (en) Pipe racks
CN211499464U (en) Steel pipe concrete composite column for high-rise building and reinforcing system thereof
RU2736587C1 (en) Method of group weldless connection of longitudinal rod reinforcement during installation of enlarged reinforced moulding blocks of complex technical objects from monolithic reinforced concrete
CA2952614C (en) Pipe racks
Burgan et al. An innovative form of steel-concrete (sc) structures for nuclear power plant
KR102109468B1 (en) Hybrid Beam System for Underground Parking Using Post Tension
Yang Structural Behaviour of Concrete-filled Elliptical Column to I-beam Connections
JPH1096260A (en) Joint and cocrete structural body
Iskander Strengthening of CHS T-joints Subjected to Brace Axial Compression Forces using Through Bolts