RU156844U1 - STAND FOR TESTING COMPRESSED REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH SHORT DYNAMIC TURNING - Google Patents

Abstract

Стенд для испытания сжатых железобетонных элементов с кратковременным динамическим кручением, содержащий опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента, гидравлический домкрат, оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки, металлическую прокладку с шаровым сегментом, расположенную между оголовником и гидравлическим домкратом, и устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента, расположенное вблизи оголовника и соединенное с измерительно-вычислительным комплексом, отличающийся тем, что устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента включает балку, закрепленную на железобетонном элементе перпендикулярно продольной его оси, подвижную каретку, установленную на балке, и датчик линейных перемещений, жестко закрепленный на силовом полу, при этом шток датчика линейных перемещений шарнирно закреплен на каретке.Test bench for compressed reinforced concrete elements with short-term dynamic torsion, containing supports for placing the reinforced concrete element mounted on the power floor, cross beams mounted on additional supports on both ends of the reinforced concrete element and connected by strands, a bearing fixed on the support, tightly worn on one of the ends of the reinforced concrete element, mounted on the corresponding support and resting against the traverse metal shoe for hard jamming of the second end of the reinforced concrete about the element, a hydraulic jack, a headband with a lever for applying shock load, a metal gasket with a spherical segment located between the headband and the hydraulic jack, and a device for measuring the twist angle of a reinforced concrete element located near the headband and connected to a measuring and computing complex, characterized in that a device for measuring the twist angle of a reinforced concrete element includes a beam fixed to the reinforced concrete element perpendicular to its longitudinal axis , a movable carriage mounted on the beam, and a linear displacement sensor rigidly mounted on the power floor, while the rod of the linear displacement sensor is pivotally mounted on the carriage.

Description

Полезная модель относится к области динамических исследований материалов, а более конкретно - к испытательной технике, а именно - к машинам для испытания сжатых железобетонных образцов с кручением, возникающим при воздействии кратковременной динамической нагрузки.The utility model relates to the field of dynamic research of materials, and more specifically to testing equipment, namely, to machines for testing compressed reinforced concrete samples with torsion arising from a short-term dynamic load.

Известен стенд по патенту РФ на полезную модель №48225. Это устройство содержит: опорные элементы, смонтированные на силовом полу, дополнительные опоры, расположенные по обе стороны от нагружающего устройства, дополнительные траверсы, установленные на дополнительных опорах, тяжи, концы которых закреплены в дополнительных траверсах, три металлические пластины, ролики, загружающую траверсу, силоизмеритель и домкрат. Нагружающее устройство выполнено в виде копровой установки, мачты которой снабжены ограничителем движения груза. Один ролик размещен неподвижно в вырезе одного опорного элемента, другой - в вырезе второго опорного элемента с возможностью горизонтального перемещения, две металлические пластины размещены на роликах, а третья закреплена на выпусках арматуры железобетонного элемента. Траверсы выполнены с отверстиями для пропуска выпусков арматуры железобетонного элемента. Домкрат установлен между третьей металлической пластиной и дополнительной траверсой. Опоры для дополнительных траверс выполнены с возможностью регулирования их высоты.Known stand on the patent of the Russian Federation for utility model No. 48225. This device contains: support elements mounted on the power floor, additional supports located on both sides of the loading device, additional traverses installed on additional supports, cords, the ends of which are fixed in additional traverses, three metal plates, rollers, loading traverse, load meter and a jack. The loading device is made in the form of a pile rig, the masts of which are equipped with a load limiter. One roller is placed motionless in the cutout of one support element, the other in the cutout of the second support element with the possibility of horizontal movement, two metal plates are placed on the rollers, and the third is fixed to the outlets of the reinforced concrete element. Traverses are made with holes for skipping releases of reinforced concrete element reinforcement. A jack is installed between the third metal plate and the additional traverse. Supports for additional traverses are made with the possibility of adjusting their height.

Данная установка позволяет испытывать железобетонные элементы на косое внецентренное кратковременное динамическое растяжение, но не позволяет исследовать работу железобетонного элемента при возникновении крутящего момента и действии продольной сжимающей силы.This setup allows testing reinforced concrete elements for oblique eccentric short-term dynamic tension, but it does not allow investigating the operation of a reinforced concrete element in the event of a torque and the action of longitudinal compressive force.

Известен стенд для испытания железобетонных элементов на сжатие с кратковременным динамическим кручением по патенту РФ на полезную модель №56617, который позволяет испытывать железобетонные элементы на одновременное действие крутящего момента, возникающего при ударной нагрузке и продольной сжимающей силы. Для этого стенд по патенту №56617 содержит смонтированные на силовом полу опоры для размещения железобетонного элемента, на один из концов которого плотно надеты оголовник с рычагом для принятия ударной нагрузки и подшипник, а второй конец железобетонного элемента жестко закреплен в металлическом башмаке. Кроме этого, стенд содержит траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединены между собой тяжами, и гидравлический домкрат, расположенный между оголовником и траверсой. Гидравлический домкрат и металлический башмак упираются в траверсы. Для центрирования усилия сжатия служит металлическая прокладка, выполненная в виде шарового сегмента и помещенная между оголовником и домкратом. Динамическое нагружение осуществляется через рычаг, прикрепленный к оголовнику.A known bench for testing reinforced concrete elements for compression with short-term dynamic torsion according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 566617, which allows you to test reinforced concrete elements for the simultaneous action of the torque that occurs when the shock load and longitudinal compressive force. To do this, the stand according to patent No. 56617 contains supports mounted on the power floor to accommodate a reinforced concrete element, on one end of which a headband with a lever for accepting shock loads and a bearing are tightly mounted, and the second end of the reinforced concrete element is rigidly fixed in a metal shoe. In addition, the stand contains traverses mounted on additional supports at both ends of the reinforced concrete element and connected by strands, and a hydraulic jack located between the headband and the traverse. The hydraulic jack and metal shoe abut against the yoke. To center the compression force, a metal gasket is used, made in the form of a spherical segment and placed between the headband and the jack. Dynamic loading is carried out through a lever attached to the headband.

Стенд позволяет измерить угол поворота элемента при помощи жестко закрепленных тяжей с последующим измерением их отклонения при помощи прогибомеров. Изменение угла поворота при одновременном действии продольной сжимающей силы и крутящего момента производится косвенным путем. При таком измерении угла поворота снижается точность измерения, а тем самым снижается достоверность информации при исследовании железобетонного образца.The stand allows you to measure the angle of rotation of the element using rigidly fixed cords with the subsequent measurement of their deviation using the deflection meters. A change in the angle of rotation under the simultaneous action of longitudinal compressive force and torque is made indirectly. With such a measurement of the angle of rotation, the measurement accuracy is reduced, and thereby the reliability of the information in the study of a reinforced concrete sample is reduced.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд для испытания железобетонных элементов на сжатие с кратковременным динамическим кручением по патенту РФ на полезную модель №61881, который в сравнении со стендом по патенту №56617 позволяет получить более достоверную информацию об угле закручивания железобетонного элемента. Это устройство по прототипу содержит: опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента, гидравлический домкрат, оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки, металлическую прокладку с шаровым сегментом, расположенную между оголовником и гидравлическим домкратом. Стенд содержит силоизмеритель, устройство для измерения угла закручивания в виде интегрального датчика ускорения, закрепленного со стороны оголовника на торце железобетонного элемента и соединенного с измерительно-вычислительным комплексом.The closest device adopted for the prototype is a bench for testing reinforced concrete elements for compression with short-term dynamic torsion according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 61881, which, in comparison with the stand according to patent No. 566617, allows to obtain more reliable information on the angle of rotation of the reinforced concrete element. This prototype device contains: supports for placing a reinforced concrete element mounted on a power floor, traverses mounted on additional supports from both ends of the reinforced concrete element and connected by strands, a bearing mounted on a support, tightly worn on one end of the reinforced concrete element, mounted on corresponding to a support and a metal shoe abutting in the traverse for hard pinching of the second end of the reinforced concrete element, a hydraulic jack, a headband with a lever for I shock load, a metal gasket with a spherical segment, disposed between the end cap and the hydraulic jack. The stand contains a force meter, a device for measuring the twist angle in the form of an integral acceleration sensor, mounted on the end of the reinforced concrete element from the side of the headband and connected to the measuring and computing complex.

Стенд позволяет измерить угол поворота испытуемого элемента. Однако интегральный датчик, примененный в этом техническом решении выполняется на основе микромеханического инерциального датчика, в котором повышение точности определения угла прямо пропорционально времени его определения, что в условиях кратковременного динамического воздействия однозначно приводит к снижению частоты дискретизации съема данных и снижению достоверности информации при исследовании железобетонного образца.The stand allows you to measure the angle of rotation of the test element. However, the integrated sensor used in this technical solution is based on a micromechanical inertial sensor, in which increasing the accuracy of determining the angle is directly proportional to the time of its determination, which under conditions of short-term dynamic exposure unambiguously leads to a decrease in the sampling rate of data acquisition and a decrease in the reliability of information in the study of a reinforced concrete sample .

Задача полезной модели - повышение точности определения угла закручивания испытуемого железобетонного элементаThe objective of the utility model is to increase the accuracy of determining the angle of twist of the tested reinforced concrete element

Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в повышении достоверности информации об угле поворота с повышенной точностью и без снижения частоты дискретизации съема данных.The technical result, the achievement of which the problem is aimed at, is to increase the reliability of information about the angle of rotation with increased accuracy and without reducing the sampling rate of the data acquisition.

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

Общим с прототипом является то, что заявляемое устройство содержит: опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента, гидравлический домкрат, оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки, металлическую прокладку с шаровым сегментом, расположенную между оголовником и гидравлическим домкратом, устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента, расположенное вблизи оголовника и соединенное с измерительно-вычислительным комплексом.In common with the prototype is that the claimed device contains: supports for placing a reinforced concrete element mounted on a power floor, traverses mounted on additional supports on both ends of the reinforced concrete element and connected by strands, a bearing fixed on a support, tightly worn on one end a reinforced concrete element mounted on an appropriate support and resting against a traverse metal shoe for hard pinching of the second end of the reinforced concrete element, a hydraulic jack a trap with a lever for applying shock load, a metal gasket with a spherical segment located between the headband and the hydraulic jack, a device for measuring the twist angle of the reinforced concrete element, located near the headband and connected to the measuring and computing complex.

В отличие от прототипа: устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента включает балку, закрепленную на железобетонном элемента перпендикулярно продольной его оси, подвижную каретку, установленную на балке, и датчик линейных перемещений, жестко закрепленный на силовом полу, при этом шток датчика линейных перемещений шарнирно закреплен на каретке.Unlike the prototype: a device for measuring the twist angle of a reinforced concrete element includes a beam mounted on a reinforced concrete element perpendicular to its longitudinal axis, a movable carriage mounted on the beam, and a linear displacement sensor rigidly fixed to the force floor, while the linear displacement sensor rod is pivotally fixed on the carriage.

При падении испытательного груза прикладывается усилие на рычаг с последующим движение рычага и закручиванием испытуемого элемента и угловым движением балки с углом поворота а пропорциональным ходу подвижного элемента-штока датчика линейного перемещения Δh, так как датчик линейного перемещения жестко закреплен на силовом полу. При этом:When the test load falls, a force is applied to the lever, followed by the movement of the lever and twisting of the test element and the angular movement of the beam with an angle of rotation a proportional to the stroke of the movable rod element of the linear displacement sensor Δh, since the linear displacement sensor is rigidly fixed to the power floor. Wherein:

α=arctg Δh/L,α = arctan Δh / L,

где: L - расстояние от продольной оси железобетонного элемента до оси установки датчика линейного перемещения.where: L is the distance from the longitudinal axis of the reinforced concrete element to the axis of installation of the linear displacement sensor.

В заявляемом техническом решении разрешение по амплитуде и частоте съема данных не связаны между собой, как в случае технического решения прототипа, и ограничены только точностью аналого-цифрового преобразователя измерительной системы и ее быстродействием, что позволяет повысить точность и достоверность данных об угле закручивания - повышением требований к измерительной системе.In the claimed technical solution, the resolution in amplitude and frequency of data acquisition is not interconnected, as in the case of the technical solution of the prototype, and is limited only by the accuracy of the analog-to-digital converter of the measuring system and its speed, which allows to increase the accuracy and reliability of data on the angle of twisting - increasing requirements to the measuring system.

Полезная модель пояснена чертежами. На фиг. 1 приведен общий вид, на фиг. 2 - вид сверху.The utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a general view; FIG. 2 is a plan view.

Конструкция стенда установлена на опорах 1, которые закреплены анкерами 2 на силовом полу 3 для обеспечения жесткого закрепления испытываемого образца. Экспериментальный образец 4 закреплен жестко в металлическом башмаке 5 и подшипнике 6, которые смонтированы к опорам 1. Центрирование испытываемого образца 4 в подшипнике 6 осуществляется при помощи деревянных прокладок. Расчетная схема - консоль с дополнительным шарниром. Для передачи сжимающей нагрузки на экспериментальный образец 4 предусмотрен металлический оголовник 7. Центральное приложение продольной сжимающей силы осуществляется при помощи металлической прокладки с шаровым сегментом, который помещают между гидравлическим домкратом 8 и металлическим оголовником 7. Гидравлический домкрат 8 упирают в траверсу 9, которая тяжами 10 соединена со второй траверсой 11. Для создания крутящей нагрузки в экспериментальном образце 4 использован рычаг 12, прикрепленный к оголовнику 7. Для измерения угла поворота в непосредственной близости от металлического оголовника 7 установлено устройство для измерения угла закручивания элемента, состоящее из балки 13, закрепленной перпендикулярно продольной оси элемента 4, на которой установлена подвижная каретка 14, к которой шарнирно закреплен шток датчика линейных перемещений 15, другой конец датчика жестко закреплен на силовом полу 3.The design of the stand is installed on the supports 1, which are fixed by anchors 2 on the power floor 3 to ensure rigid fastening of the test sample. Experimental sample 4 is fixed rigidly in a metal shoe 5 and bearing 6, which are mounted to the supports 1. The centering of the test sample 4 in the bearing 6 is carried out using wooden gaskets. The design scheme is a console with an additional hinge. To transfer the compressive load to the experimental sample 4, a metal ogolovnik 7 is provided. The central application of longitudinal compressive force is carried out by means of a metal gasket with a spherical segment, which is placed between the hydraulic jack 8 and the metal ogolovnik 7. The hydraulic jack 8 is abutted in the crosshead 9, which is connected by strands 10 with the second traverse 11. To create a torque load in the experimental sample 4, a lever 12 is used, attached to the headband 7. To measure the angle of rotation in In the immediate vicinity of the metal headgun 7, a device for measuring the angle of rotation of the element is installed, consisting of a beam 13 fixed perpendicular to the longitudinal axis of element 4, on which a movable carriage 14 is mounted, to which the rod of the linear displacement sensor 15 is pivotally mounted, the other end of the sensor is rigidly fixed to the power floor 3.

Вначале при помощи гидравлического домкрата 8 в экспериментальном образце 4 создается продольная сжимающая нагрузка. Затем испытываемый образец 4 выдерживают под этой нагрузкой приблизительно десять минут. По истечении этого времени прикладывается ударная нагрузка на рычаг 12. Ударная нагрузка создается массой падающего груза. При этом в железобетонном образце 4 действуют продольная сжимающая сила и крутящий момент. Шарнирное соединение штока датчика линейного перемещения с кареткой не ограничивает перемещения штока при повороте железобетонного элемента, что способствует повышению достоверности получаемой информации. Силу удара можно регулировать увеличением или уменьшением высоты падения груза, а также изменением массы груза.First, using a hydraulic jack 8 in the experimental sample 4 creates a longitudinal compressive load. Test sample 4 is then held under this load for approximately ten minutes. After this time, an impact load is applied to the arm 12. The impact load is created by the mass of the falling load. In this case, a longitudinal compressive force and torque act in the reinforced concrete sample 4. The swivel connection of the rod of the linear displacement sensor with the carriage does not limit the movement of the rod when the reinforced concrete element is rotated, which helps to increase the reliability of the information received. The force of impact can be adjusted by increasing or decreasing the height of the load, as well as by changing the mass of the cargo.

Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии экспериментального образца используется комплекс стандартных измерительных приборов, подключенных к измерительно-вычислительному комплексу.To obtain data on the stress-strain state of the experimental sample, a set of standard measuring instruments connected to a measuring and computing complex is used.

Claims (1)

Стенд для испытания сжатых железобетонных элементов с кратковременным динамическим кручением, содержащий опоры для размещения железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, траверсы, установленные на дополнительных опорах с обоих концов железобетонного элемента и соединенные между собой тяжами, закрепленный на опоре подшипник, плотно надетый на один из концов железобетонного элемента, закрепленный на соответствующей опоре и упирающийся в траверсу металлический башмак для жесткого защемления второго конца железобетонного элемента, гидравлический домкрат, оголовник с рычагом для приложения ударной нагрузки, металлическую прокладку с шаровым сегментом, расположенную между оголовником и гидравлическим домкратом, и устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента, расположенное вблизи оголовника и соединенное с измерительно-вычислительным комплексом, отличающийся тем, что устройство для измерения угла закручивания железобетонного элемента включает балку, закрепленную на железобетонном элементе перпендикулярно продольной его оси, подвижную каретку, установленную на балке, и датчик линейных перемещений, жестко закрепленный на силовом полу, при этом шток датчика линейных перемещений шарнирно закреплен на каретке.

Test bench for compressed reinforced concrete elements with short-term dynamic torsion, containing supports for placing the reinforced concrete element mounted on the power floor, cross beams mounted on additional supports on both ends of the reinforced concrete element and connected by strands, a bearing fixed on the support, tightly worn on one of the ends of the reinforced concrete element, mounted on the corresponding support and resting against the traverse metal shoe for hard jamming of the second end of the reinforced concrete about the element, a hydraulic jack, a headband with a lever for applying shock load, a metal gasket with a spherical segment located between the headband and the hydraulic jack, and a device for measuring the twist angle of a reinforced concrete element located near the headband and connected to a measuring and computing complex, characterized in that a device for measuring the twist angle of a reinforced concrete element includes a beam fixed to the reinforced concrete element perpendicular to its longitudinal axis , a movable carriage mounted on the beam, and a linear displacement sensor rigidly mounted on the power floor, while the rod of the linear displacement sensor is pivotally mounted on the carriage.

Images