RU2547887C1 - Method of experimental determination of dynamic final loading in reinforced concrete frame-rod systems from sudden shutdown of linear connection - Google Patents

Abstract

FIELD: testing technology.

SUBSTANCE: invention relates to testing technology, in particular to testing planar and spatial reinforced concrete frame-rod structural systems. The method is implemented as follows. The constructive diagram in the form of a frame-rod system is mounted on a test stand, the support racks are fixed to the power floor, at that one of the racks is made telescopic of two metal pipes connected by the concrete dowel with preliminary calibrated shearing load. Then the source of the light beam is defined with the screen-receiver in one plane and a system of mirrors to structural elements in the relevant sections where it is necessary to make measurements of displacement increment. Then loading of the frame-rod system of the specified design static load is carried out through the load devices, thereby creating a sudden fragile breakdown of the concrete dowel of the telescopic rack and as a result, the shutdown of linear connection. Then according to counts of the beam reflected on the screen with the scale the measurements of displacement increment are carried out from the dynamic final loading of the system in the elements undistorted after exposure beyond design basis.

EFFECT: increase of the accuracy of determining the displacement increment in exorbitant conditions caused by sudden exposure beyond design basis.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к испытаниям пространственных и плоских железобетонных рамно-стержневых конструктивных систем.The invention relates to the field of construction, in particular to testing spatial and flat reinforced concrete frame-rod structural systems.

Известны способы испытания рамно-стержневых систем, заключающиеся в определении предельных деформаций сжатого и растянутого бетона, приращений прогибов ригелей в пролетах рамы (см. Комар, А.Г. Испытания сборных железобетонных конструкций: учеб. пособие для студентов ВУЗов / А.Г. Комар, Е.Н. Дубровии, Б.С. Кержнеренко, B.C. Заленский. - М.: Высш. Школа, 1980. - 269 с., стр.171-191); значении нагрузок и опорных моментов, характера трещинообразования и ширины раскрытия трещин при пошаговом статическим нагружении до момента разрушения конструкции (см. Комар, А.Г. Испытания сборных железобетонных конструкций: учеб. пособие для студентов ВУЗов / А.Г. Комар, Е.Н. Дубровии, Б.С. Кержнеренко, B.C. Заленский. - М.: Высш. Школа, 1980. - 269 с., стр.207-229).Known methods for testing frame-rod systems, which include determining the ultimate deformations of compressed and stretched concrete, increments of the deflection of the crossbars in the spans of the frame (see Komar, A.G. Tests of prefabricated reinforced concrete structures: textbook for students of universities / A.G. Komar , E.N. Dubrovia, B.S. Kerzhnerenko, BC Zalensky. - M .: Higher School, 1980. - 269 p., Pp. 171-191); the value of loads and supporting moments, the nature of crack formation and the width of crack opening during step-by-step static loading until the structure is destroyed (see Komar, A.G. Testing of prefabricated reinforced concrete structures: textbook for university students / A.G. Komar, E.N. Dubrovia, B.S. Kerzhnerenko, BC Zalensky. - M.: Higher School, 1980. - 269 p., Pp. 207-229).

Недостатки известных способов заключаются в том, что невозможно определить динамическое догружение в железобетонных элементах рамно-стержневых систем в запредельных состояниях, вызванных внезапным выключением линейной связи.The disadvantages of the known methods are that it is impossible to determine the dynamic loading in the reinforced concrete elements of the frame-rod systems in transcendental states caused by the sudden shutdown of the linear connection.

Наиболее близким решением к заявленному изобретению является пат. №2437074, МПК G01M 99/00, включающий способ определения динамических догружений, в частности приращений перемещений, в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи.The closest solution to the claimed invention is US Pat. No. 2437074, IPC G01M 99/00, including a method for determining dynamic loadings, in particular increments of displacements, in reinforced concrete frame-rod systems from the sudden shutdown of linear communication.

Недостаток (см. патент РФ №2437074, МПК G01M 99/00 опубл. в 2011 г.) приведенного способа заключается в том, что предлагаемый способ не позволяет строго определять все динамические параметры в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи и, в частности, параметры, имеющие инерционную составляющую (приращение перемещений и углы поворота).The disadvantage (see RF patent No. 2437074, IPC G01M 99/00 publ. In 2011) of the above method lies in the fact that the proposed method does not allow to strictly determine all dynamic parameters in reinforced concrete frame-rod systems from the sudden shutdown of linear communication and, in particular, parameters having an inertial component (increment of displacements and rotation angles).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в более точном определении линейных и угловых перемещений элементов железобетонных рамно-стержневых систем от внезапного выключения линейной связи.The problem to which the invention is directed, is to more accurately determine the linear and angular movements of the elements of reinforced concrete frame-rod systems from the sudden shutdown of linear communication.

Это достигается тем, что на испытательном стенде собирают конструктивную систему в виде плоской или пространственной рамно-стержневой системы, закрепляют опорные стойки, соединяют или монолитно бетонируют ригели и стойки, при этом одну из стоек изготавливают телескопической путем соединения двух металлических труб с помощью бетонной шпонки с заранее рассчитанным усилием на срез, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, создавая тем самым внезапное хрупкое разрушение бетонной шпонки и телескопической стойки - линейной связи. С помощью системы, состоящей из источника света, зеркал-отражателей, установленных на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экрана-приемника с измерительной шкалой, определяют разность отсчетов по отраженному от зеркала лучу до и после приложения динамического воздействия, вызванного внезапным выключением линейной связи.This is achieved by the fact that a structural system is assembled on the test bench in the form of a flat or spatial frame-rod system, the support posts are fixed, the crossbars and posts are connected or monolithically concrete, and one of the posts is made telescopic by connecting two metal pipes using a concrete key with pre-calculated shear force, load the frame-rod system with a given design static load, thereby creating a sudden brittle fracture of the concrete tongue and telescopic Coy rack - linear relationship. Using a system consisting of a light source, reflector mirrors mounted on structural elements in the appropriate sections where it is necessary to make measurements, and a receiver screen with a measuring scale, determine the difference in readings from the beam reflected from the mirror before and after the application of the dynamic effect caused by sudden shutdown of the line connection.

Технический результат заключается в исключении ошибок, возникающих от инерционной составляющей перемещений, и, соответственно, более строгом определении приращения перемещений в железобетонных рамно-стержневых системах, при возникновении динамического догружения от внезапного выключения линейной связи.The technical result consists in eliminating errors arising from the inertial component of the displacements, and, accordingly, a more rigorous determination of the increment of displacements in reinforced concrete frame-rod systems, in the event of dynamic loading from the sudden shutdown of linear communication.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен общий вид схемы испытания пространственной рамно-стержневой системы с жесткими узлами соединения ригелей и стоек при проектном нагружении; на Фиг.2 - вид схемы испытания пространственной железобетонной рамно-стержневой системы при запроектном воздействии, которое моделируется выключением из работы системы центральной стойки, состоящей из двух металлических труб 3 (на Фиг.1) и 4 (на Фиг.1, 2), соединенных при помощи бетонной шпонки 5 (на Фиг.1) с заранее прокалиброванным усилием на срез. Испытательная система для измерения приращения перемещений включает также источник света 10 (на Фиг.1, 2), зеркала-отражатели 8 (на Фиг.1, 2), установленные на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экран-приемник с измерительной шкалой 11 (на Фиг.1, 2). Нагружение системы осуществляется при помощи домкрата, рычажной системы или любого другого подходящего нагружающего устройства.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a test circuit of a spatial frame-rod system with rigid nodes connecting bolts and racks under design loading; figure 2 is a view of the test circuit of a spatial reinforced concrete frame-rod system with beyond design impact, which is modeled by turning off the central rack system consisting of two metal pipes 3 (in Fig. 1) and 4 (in Figs. 1, 2), connected by means of a concrete key 5 (in FIG. 1) with a pre-calibrated shear force. The test system for measuring the increment of displacements also includes a light source 10 (in Figs. 1, 2), mirror reflectors 8 (in Figs. 1, 2) mounted on structural elements in the corresponding sections where measurements are necessary, and a receiver screen with a measuring scale 11 (figure 1, 2). The system is loaded using a jack, a linkage system or any other suitable loading device.

Способ осуществляют следующим образом. Закрепляют опорные стойкив 1 (на Фиг.1, 2) с помощью опорной балки или силового пола 14 (на Фиг.1, 2). Соединяют или монолитно бетонируют ригели 2 (на Фиг.1, 2) и стойки 1 (на Фиг.1, 2). Одну из стоек - центральную выполняют в виде телескопической конструкции из двух металлических труб 3 (на Фиг.1), и 4 (на Фиг.1, 2), соединенных бетонной шпонкой 5 (на Фиг.1) с заранее рассчитанным усилием среза от приложения заданной проектной статической нагрузки. Загружают железобетонную рамно-стержневую систему и соответственно ее стойки заданной проектной статической нагрузкой при помощи домкрата 6 (на Фиг.1, 2) рычажной системы или любого другого подходящего нагружающего устройства через распределительную траверсу 7 (на Фиг.1, 2).The method is as follows. Fix the supporting posts 1 (in FIGS. 1, 2) using a support beam or a power floor 14 (in Figs. 1, 2). The crossbars 2 (in Figs. 1, 2) and struts 1 (in Figs. 1, 2) are connected or cast in situ. One of the racks - the central one is made in the form of a telescopic structure of two metal pipes 3 (in Fig. 1), and 4 (in Figs. 1, 2) connected by a concrete key 5 (in Fig. 1) with a pre-calculated shear force from the application specified design static load. The reinforced concrete frame-rod system and, accordingly, its racks are loaded with the specified design static load using the jack 6 (in Figs. 1, 2) of the linkage system or any other suitable loading device through the distribution beam 7 (in Figs. 1, 2).

В результате внезапного хрупкого разрушения прокалиброванной под заданную нагрузку бетонной шпонки 5 (на Фиг.1, 2) телескопической стойки, состоящей из двух металлических труб 3 (на Фиг.1) и 4 (на Фиг.1, 2), и, как следствие, выключения линейной связи и последовавших при этом внезапных структурных изменений в пространственной рамно-стержневой системе, возникает динамическое догружение в ригелях и стойках, при этом часть элементов конструктивной системы может разрушиться.As a result of sudden brittle fracture of a concrete key 5 calibrated under a given load (in Fig. 1, 2) of a telescopic stand consisting of two metal pipes 3 (in Fig. 1) and 4 (in Fig. 1, 2), and, as a result Turning off the linear connection and the subsequent sudden structural changes in the spatial frame-rod system, dynamic loading occurs in the crossbars and racks, while some of the elements of the structural system can be destroyed.

В процессе внезапного возникновения динамического догружения в оставшихся неразрушенными от указанных воздействий стойках и ригелях на первой (максимальной) полуволне колебаний определяют с помощью зеркал-отражателей динамические параметры - приращения перемещений элементов системы.In the process of the sudden occurrence of dynamic loading in the racks and crossbars remaining intact from the indicated actions, the dynamic parameters — increments of displacements of the system elements — are determined using reflector mirrors on the first (maximum) half-wave.

Зеркала-отражатели 8 (на Фиг.1, 2) жестко крепятся на боковую поверхность конструктивных элементов рамы в тех сечениях, где необходимо произвести измерения приращения перемещений, таким образом, чтобы его плоскость была перпендикулярна оси конструктивного элемента рамы, т.е. лежала в плоскости поперечного сечения элемента. В плоскости, параллельной плоскости зеркала 9 (на Фиг.1, 2), устанавливается источник луча света 10 (на Фиг.1, 2) и экран-приемник со шкалой измерения 11 (на Фиг.1, 2), располагая их в данной плоскости строго друг над другом по линии 12 (на Фиг.1, 2). Луч света 13 (на Фиг.1, 2) от источника направляется на зеркало, отражается и попадает на шкалу измерения, фиксируется делениями этой шкалы. При деформировании конструкции ригеля рамы жестко закрепленное на его боковой поверхности зеркало будет перемещаться в пространстве, повторяя перемещения сечения элемента, как следствие, будет изменяться и направление отраженного луча света, что будет фиксироваться на шкале измерений, и, тем самым, определяется приращение перемещений сечений при динамических догружениях элементов конструктивной системы.Mirror-reflectors 8 (in FIGS. 1, 2) are rigidly mounted on the lateral surface of structural elements of the frame in those sections where it is necessary to measure the increment of displacements, so that its plane is perpendicular to the axis of the structural element of the frame, i.e. lay in the plane of the cross section of the element. In a plane parallel to the plane of the mirror 9 (in FIGS. 1, 2), a light source 10 is installed (in Figs. 1, 2) and a receiver screen with a measurement scale of 11 (in Figs. 1, 2), placing them in this plane strictly above each other along line 12 (in Fig.1, 2). A ray of light 13 (in FIGS. 1, 2) from a source is directed to a mirror, is reflected and falls on a measurement scale, is fixed by divisions of this scale. When the frame bolt structure is deformed, the mirror rigidly fixed on its lateral surface will move in space, repeating the element section cross-section movements, as a result, the direction of the reflected light beam will also change, which will be fixed on the measurement scale, and thereby, the increment of section cross sections will be determined at dynamic loading of structural system elements.

Данный способ позволяет с большей точностью измерять приращения перемещений элементов конструкции при проведении экспериментальных исследований деформирования железобетонных рамно-стержневых систем в запредельных состояниях от структурных изменений, вызванных внезапным выключением линейной связи, исключая при этом ошибки, возникающие от инерционной составляющей перемещений, получаемые при измерении перемещений механическими приборами. Это позволит повысить точность измерений приращения перемещений в элементах конструктивной системы при рассматриваемых воздействиях и, тем самым, более точно оценивать живучесть конструкций в запредельных состояниях.This method allows more accurate measurement of the increments of displacements of structural elements during experimental studies of the deformation of reinforced concrete frame-rod systems in transcendental states from structural changes caused by the sudden shutdown of the linear connection, eliminating the errors arising from the inertial component of displacements obtained when measuring displacements by mechanical devices. This will improve the accuracy of measurements of the increment of displacements in the elements of the structural system under the considered effects and, thereby, more accurately assess the survivability of structures in transcendental states.

Claims (1)

Способ экспериментального определения динамических догружений в железобетонных рамно-стержневых системах от внезапного выключения линейной связи характеризуется тем, что на испытательном стенде собирают конструктивную систему в виде плоской или пространственной рамно-стержневой системы закрепляют опорные стойки, соединяют или монолитно бетонируют ригели и стойки, при этом одну из стоек изготавливают телескопической путем соединения двух металлических труб с помощью бетонной шпонки с заранее рассчитанным усилием на срез, загружают рамно-стержневую систему заданной проектной статической нагрузкой, создавая тем самым внезапное хрупкое разрушение бетонной шпонки и телескопической стойки - линейной связи, при этом с помощью системы, состоящей из источника света, зеркал-отражателей, установленных на элементы конструкции в соответствующих сечениях, где необходимо произвести измерения, и экрана-приемника с измерительной шкалой определяют разность отсчетов по отраженному от зеркала лучу до и после приложения динамического воздействия, вызванного внезапным выключением линейной связи. The method of experimental determination of dynamic loadings in reinforced concrete frame-rod systems from the sudden shutdown of linear communication is characterized by the fact that a structural system is assembled on a test bench in the form of a flat or spatial frame-rod system, support stands are fixed, crossbars and racks are connected or monolithically concrete, with one made of telescopic racks by connecting two metal pipes using a concrete key with a pre-calculated shear force, load t frame-rod system with a given design static load, thereby creating a sudden brittle fracture of the concrete key and telescopic stand - linear communication, while using a system consisting of a light source, reflective mirrors mounted on structural elements in appropriate sections, where necessary take measurements, and the receiver screen with a measuring scale determines the difference in readings from the beam reflected from the mirror before and after the application of the dynamic effect caused by a sudden turn-off linear relationship it.

Images