RU152733U1

RU152733U1 - STAND FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR BENDING WITH STATIC LOADING

Info

Publication number: RU152733U1
Application number: RU2014145061/28U
Authority: RU
Inventors: Олег Григорьевич Кумпяк; Георгий Иванович Однокопылов; Никита Владимирович Мещеулов; Ольга Олеговна Кондратенко
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-06-20

Abstract

Стенд для испытания железобетонных элементов на изгиб при статическом нагружении, содержащий смонтированные на силовом полу вертикальные направляющие с закрепленной на них с возможностью вертикального перемещения и фиксации упорной траверсой, которая через металлический шар упирается в гидравлический домкрат, загрузочную траверсу, динамометрические опоры для железобетонного элемента, закрепленные на силовом полу, в вырезах которых установлены ролики, причем в вырезе одной опоры - неподвижно, а в вырезе другой опоры - с возможностью горизонтального перемещения; и датчики опорных реакций, выполненные в виде тензорезисторов, наклеенных на динамометрических опорах, отличающийся тем, что он дополнительно содержит силоизмеритель, установленный между гидравлическим домкратом и загрузочной траверсой, а динамометрические опоры установлены на силовом полу с возможностью продольного перемещения и последующей жесткой фиксации, причем на каждой динамометрической опоре установлено по два датчика опорных реакций, расположенных на ее боковых противоположных поверхностях, при этом каждый датчик опорных реакций выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего, наклееного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на динамометрической опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от рабочего тензорезистора, кроме того, тензорезисторы каждого полумоста закрыты теплоизоляционной пластиной.Bench for testing reinforced concrete elements for bending under static loading, containing vertical rails mounted on the power floor with a vertical guide fixed to them with the possibility of vertical movement and fixing, which, through a metal ball, rests on a hydraulic jack, loading crosshead, torque support for the reinforced concrete element, fixed on the power floor, in the cutouts of which the rollers are installed, and in the cutout of one support - motionless, and in the cutout of the other support - with the possibility of horizontal movement; and support reaction sensors made in the form of strain gauges glued to dynamometer supports, characterized in that it further comprises a force meter installed between the hydraulic jack and the loading beam, and dynamometric supports are mounted on the force floor with the possibility of longitudinal movement and subsequent rigid fixation, and each dynamometric support has two sensors of support reactions located on its lateral opposite surfaces, with each sensor supporting The reactions are made in the form of a half-bridge, consisting of two strain gauges, a worker glued along the axis of application of the support reaction, and a compensation one, glued to the dynamometer support perpendicular to the worker and in the immediate vicinity of the working strain gauge, in addition, the strain gauges of each half-bridge are closed by a heat-insulating plate.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике в области строительства и может быть использована при испытании элементов строительных конструкций при статическом нагружении.The utility model relates to testing equipment in the field of construction and can be used in testing elements of building structures under static loading.

Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания на трехточечный изгиб (патент RU №72761, G01N 3/08, опубл. 27.04.2008 г.). Стенд для испытания на трехточечный изгиб содержит основание, колонны, траверсу, электродвигатель, муфту, винт с редуктором, элементы фиксации, датчик силы, верхние и нижние опоры, направляющие, конечные выключатели, блок управления, уголок, центрирующие втулки.An analogue of the claimed device is a test bench for three-point bending (patent RU No. 72761, G01N 3/08, publ. 04/27/2008). The three-point bend test bench contains a base, columns, a crosshead, an electric motor, a coupling, a screw with a reducer, fixing elements, a force sensor, upper and lower supports, guides, limit switches, a control unit, a corner, and centering sleeves.

Известное техническое решение позволяет исследовать прочностные свойства твердых материалов путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок.Known technical solution allows to study the strength properties of solid materials by applying compressive static loads to them.

Однако стенд, выполненный по известному техническому решению, не позволяет исследовать работу элементов при статическом изгибе от двух сосредоточенных сил, действующих, например, симметрично относительно центра испытываемого элемента. В частности не обеспечивается возможность передачи нагрузки в заданные точки элемента, а также затруднена возможность измерения опорных реакций в процессе нагружения и значений перемещений балки в отдельных ее точках.However, the stand, made according to the well-known technical solution, does not allow to study the operation of the elements under static bending from two concentrated forces acting, for example, symmetrically with respect to the center of the element being tested. In particular, it is not possible to transfer the load to predetermined points of the element, and it is also difficult to measure support reactions during loading and the values of beam displacements at its individual points.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении (патент RU №100255, G01N 3/00, опубл. 10.12.2010 г.). Конструкция стенда для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении смонтирована на силовом полу и состоит из двух динамометрических опор для железобетонного элемента, силовых направляющих штанг, загрузочной траверсы, гидравлического домкрата и упорной траверсы. Динамометрические опоры при помощи анкерных болтов (по четыре анкерных болта на каждую опору) крепятся к силовому полу, тем самым обеспечивается их жесткое опирание. Наклеенные на стойки опор тензорезисторы (датчики опорных реакций) позволяют измерять опорные реакции. Динамометрические опоры выполнены необходимой высоты для обеспечения возможности расположения под испытываемым элементом системы измерительных приборов, таких, как датчиков перемещения, позволяющих фиксировать изменение перемещений балки в различных ее точках в процессе нагружения. Расстояние между динамометрическими опорами ограничено длиной силового пола. Силовые штанги одним концом закреплены при помощи гаек к силовому полу, а на свободные концы силовых штанг с возможностью вертикального перемещения установлена упорная траверса, местоположение которой по высоте обеспечивается гайками-фиксаторами. Загрузочная траверса установлена на испытуемую конструкцию через распределительные металлические пластины с подвижной (шарнирной) и неподвижной опорами. Подвижная опора установлена со стороны неподвижного ролика, а неподвижная опора - со стороны подвижного ролика. На загрузочной траверсе установлен гидравлический домкрат, который соединен с насосной станцией. В гидравлический домкрат упирается упорная траверса. Сопряжение гидравлического домкрата с упорной траверсой - шарнирное, через металлический шар. Испытуемый образец опирается на ролик, установленный в вырезе динамометрической опоры неподвижно, и ролик, установленный в вырезе опоры подвижно.The closest device adopted for the prototype is a bench for testing reinforced concrete elements for transverse bending under static loading (patent RU No. 100255, G01N 3/00, publ. 10.12.2010). The design of the test bench for reinforced concrete elements for transverse bending under static loading is mounted on the power floor and consists of two dynamometric supports for the reinforced concrete element, power guide rods, loading beam, hydraulic jack and thrust beam. Torque supports with anchor bolts (four anchor bolts for each support) are attached to the power floor, thereby ensuring their rigid support. Strain gages (sensors for support reactions) glued to the support posts allow measuring support reactions. Torque supports are made of the required height to ensure the possibility of arranging measuring instruments, such as displacement sensors, under the tested element of the system, which make it possible to record changes in beam movements at its various points during loading. The distance between the torque supports is limited by the length of the power floor. The power rods at one end are fixed with nuts to the power floor, and on the free ends of the power rods with the possibility of vertical movement, a thrust beam is installed, the location of which is provided by the fixing nuts in height. The loading traverse is mounted on the test structure through metal distribution plates with movable (articulated) and fixed supports. The movable support is installed on the side of the fixed roller, and the fixed support is on the side of the movable roller. A hydraulic jack is installed on the loading traverse, which is connected to the pump station. The resistant crosshead rests against the hydraulic jack. The coupling of the hydraulic jack with the thrust traverse is articulated through a metal ball. The test specimen rests on a roller mounted motionlessly in the cutout of the dynamometer support, and a roller mounted movably in the support cutout.

Известное техническое решение позволяет провести процесс тарирования датчиков и приборов по отдельности для каждого датчика, что приводит к накоплению соответствующей датчику погрешности. При обработке результатов испытаний показания каждого датчика умножаются на тарировочный коэффициент, полученный при тарировании.The known technical solution allows the calibration process of the sensors and devices separately for each sensor, which leads to the accumulation of the corresponding sensor errors. When processing the test results, the readings of each sensor are multiplied by the calibration coefficient obtained during calibration.

Недостатком данного технического решения является повышенная погрешность тарировочных коэффициентов, применяемых датчиков, например, тензорезисторов, прогибомеров, датчиков перемещения. Этот недостаток сказывается на точности испытаний железобетонных элементов.The disadvantage of this technical solution is the increased error of the calibration coefficients used by the sensors, for example, strain gages, deflection meters, displacement sensors. This disadvantage affects the accuracy of testing reinforced concrete elements.

Задача полезной модели - повышение точности испытаний путем повышения точности тарирования измерительных приборов при испытании железобетонного элемента.The objective of the utility model is to increase the accuracy of tests by increasing the accuracy of the calibration of measuring instruments when testing a reinforced concrete element.

Технический результат при реализации полезной модели заключается в устранении знакопеременной погрешности тарировки всех измерительных приборов непосредственно перед испытанием железобетонного элемента.The technical result in the implementation of the utility model is to eliminate the alternating calibration error of all measuring devices immediately before the test of the reinforced concrete element.

Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.The technical result and the solution of the problem are achieved as follows.

Заявляемый стенд, как и прототип, содержит смонтированные на силовом полу вертикальные направляющие с закрепленной на них с возможностью вертикального перемещения и фиксации упорной траверсой, которая через металлический шар упирается в гидравлический домкрат; загрузочную траверсу, динамометрические опоры для железобетонного элемента, закрепленные на силовом полу, в вырезах которых установлены ролики, причем в вырезе одной опоры неподвижно, а в вырезе другой опоры - с возможностью горизонтального перемещения, и датчики опорных реакций в виде тензорезисторов, наклеенных на динамометрических опорах.The inventive stand, as well as the prototype, contains vertical rails mounted on the power floor with a vertical traverse mounted on them with the possibility of vertical movement and fixing, which rests against a hydraulic jack through a metal ball; loading traverse, dynamometric supports for a reinforced concrete element, mounted on the power floor, in the cutouts of which the rollers are installed, moreover, in the cutout of one support is motionless, and in the cutout of the other support - with the possibility of horizontal movement, and support reaction sensors in the form of strain gauges glued to dynamometric supports .

В отличие от прототипа стенд дополнительно содержит силоизмеритель, установленный между гидравлическим домкратом и загрузочной траверсой, а динамометрические опоры установлены на силовом полу с возможностью продольного перемещения с последующей жесткой фиксацией, причем на каждой динамометрической опоре установлено по два датчика опорных реакций, расположенных на противоположных боковых поверхностях соответствующей динамометрической опоры. Каждый датчик опорных реакций выведен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего, наклеенного по оси приложения опорной реакции, и компенсационного, наклеенного на динамометрической опоре перпендикулярно рабочему и в непосредственной близости от него. Кроме того, каждый датчик опорных реакций закрыт теплоизоляционной пластиной.Unlike the prototype, the stand additionally contains a force meter installed between the hydraulic jack and the loading traverse, and the torque supports are mounted on the power floor with the possibility of longitudinal movement with subsequent rigid fixation, with two support reaction sensors located on opposite lateral surfaces on each torque support appropriate torque support. Each support reaction sensor is displayed in the form of a half-bridge, consisting of two strain gauges, a worker glued along the axis of application of the support reaction, and a compensation one glued to the dynamometer support perpendicular to the worker and in the immediate vicinity of it. In addition, each support reaction sensor is covered by a heat-insulating plate.

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

Полезная модель пояснена чертежами. На фиг. 1 изображен вид сбоку заявляемого стенда в процессе испытания железобетонного элемента (вертикальный разрез). На фиг. 2 - вид заявляемого стенда перед испытанием при проведении тарировки измерительных приборов, используемых при испытании железобетонного элемента (вертикальный разрез).The utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a side view of the inventive stand in the process of testing a reinforced concrete element (vertical section). In FIG. 2 is a view of the inventive stand before testing during calibration of measuring instruments used in testing a reinforced concrete element (vertical section).

Конструкция стенда смонтирована на силовом полу 1 и состоит из двух вертикальных направляющих 2, упорной траверсы 3, которая через металлический шар 4 упирается в гидравлический домкрат 5, загрузочную траверсу 6, установленную на динамометрические опоры 7, закрепленные на силовом полу 1, в вырезах которых установлены ролики 8, причем в одном вырезе неподвижно, а в другом - с возможностью горизонтального перемещения. Силоизмеритель 10, установлен между гидравлическим домкратом 5 и загрузочной траверсой 6. На динамометрические опоры 7 установлены датчики опорных реакций 11, каждый из которых выполнен в виде полумоста, состоящего из двух тензорезисторов, рабочего 9, наклеенного по оси приложения опорной реакции в месте конструкции динамометрической опоры 7 и компенсационного 12, наклеенного перпендикулярно и в непосредственной близости от рабочего тензорезистора 9. Датчики опорных реакций наклеены на боковых противоположных поверхностях динамометрической опоры 7.The design of the stand is mounted on the power floor 1 and consists of two vertical guides 2, a thrust beam 3, which, through a metal ball 4, abuts against a hydraulic jack 5, a loading beam 6 mounted on a torque support 7, mounted on the power floor 1, in the cutouts of which are installed rollers 8, and in one cutout motionlessly, and in another - with the possibility of horizontal movement. A force meter 10 is installed between the hydraulic jack 5 and the loading traverse 6. The support reaction sensors 11 are installed on the dynamometer bearings 7, each of which is made in the form of a half bridge consisting of two strain gauges, a worker 9 glued along the axis of the support reaction application in the place of construction of the dynamometric support 7 and compensation 12, glued perpendicularly and in the immediate vicinity of the working strain gauge 9. Sensors of support reactions are glued on opposite lateral surfaces by a dynamometer Oh support 7.

Тензорезисторы 9, 12 каждого полумоста 11 закрыты теплоизоляционной пластиной. Для изменения расстояния между динамометрическими опорами 7 в силовом полу 1 выполнены продольные вырезы (каналы) для перемещения этих опор. После чего они крепятся в нужном положении к силовому полу 1.Strain gages 9, 12 of each half-bridge 11 are closed with a heat-insulating plate. To change the distance between the torque supports 7 in the force floor 1, longitudinal cuts (channels) are made to move these supports. Then they are fixed in position to the force floor 1.

Работа устройства заключается в следующем. Гидравлический домкрат 5 подключают к насосной станции при помощи соединительных шлангов, по которым подается масло на поршень домкрата. При подаче масла в гидравлический домкрат 5, поршень выдвигается. Поскольку гидравлический домкрат 5 располагается между упорной траверсой 3 и через силоизмеритель 10 загрузочной траверсой 6, то возникает распор, так как упорная траверса 3 с вертикальными направляющими 2 и силовым полом 1 создают замкнутую раму. Опирание упорной траверсы 3 на гидравлический домкрат 5 производится через металлический шар 4, что обеспечивает точную передачу нагрузки.The operation of the device is as follows. The hydraulic jack 5 is connected to the pump station using connecting hoses, through which oil is supplied to the piston of the jack. When applying oil to the hydraulic jack 5, the piston extends. Since the hydraulic jack 5 is located between the thrust beam 3 and through the load meter 10 of the loading beam 6, a spacer occurs, since the thrust beam 3 with vertical guides 2 and the power floor 1 create a closed frame. The support of the thrust crosshead 3 on the hydraulic jack 5 is made through a metal ball 4, which ensures accurate load transfer.

Нагружение при тарировке (фиг. 2) реализуется с помощью загрузочной траверсы 6 и перераспределяется через ролики 8, установленные в вырезах динамометрических опор 2, на динамометрические опоры 7. Действие нагрузки фиксируется тензорезисторами 9, 12 полумоста 11, установленными на динамометрических опорах 7.The load during calibration (Fig. 2) is realized using the loading crosshead 6 and redistributed through the rollers 8 installed in the cutouts of the torque supports 2 to the torque supports 7. The load is fixed by strain gauges 9, 12 of the half-bridge 11 mounted on the torque supports 7.

Гидравлический домкрат 5 включен последовательно с силоизмерителем 10 и далее последовательно с двумя динамометрическими опорами 7, расположенными параллельно. Такая схема включения позволяет привязать тарировочные коэффициенты силоизмерителя 10 и датчиков опорных реакций 11 динамометрических опор 7 к значению эталонного приложения нагрузки, создаваемой гидравлическим домкратом 5, что позволяет устранить знакопеременную погрешность тарировки измерительных приборов.The hydraulic jack 5 is connected in series with the load meter 10 and then in series with two dynamometric bearings 7 located in parallel. This switching scheme allows you to bind the calibration coefficients of the load meter 10 and the sensors of the support reactions 11 of the torque supports 7 to the value of the reference load application created by the hydraulic jack 5, which eliminates the alternating error in the calibration of measuring instruments.

Каждый полумост тензорезисторов 9 закрыт теплоизоляционной пластиной 12, чтобы исключить влияние температурных перепадов на точность показаний тензорезисторов.Each half-bridge of the strain gauges 9 is closed by a heat-insulating plate 12, in order to exclude the influence of temperature differences on the accuracy of the readings of the strain gauges.

После тарировки силоизмерителя и датчиков опорных реакций упорную траверсу 3 приподнимают, убирают загрузочную траверсу 6, а динамометрические опоры 7 устанавливают на силовом полу 1 в положении, позволяющем разместить концы железобетонного элемента 13 (фиг. 1). После этого опоры 7 жестко с помощью крепежных элементов фиксируют на силовом полу. Укладывают железобетонный элемент 13. На нем размещают загрузочную траверсу 6, предпочтительно через металлические пластины. Опускают упорную траверсу 3, нагружая железобетонный элемент 13 с помощью гидравлического домкрата 5. Величина опорных реакций фиксируется путем обработки показаний датчиков опорных реакций 11. Переход к абсолютным единицам при обработке результатов экспериментов производится путем умножения показаний измерительной системы для каждого датчика на тарировочный коэффициент, полученный при тарировке.After calibrating the force meter and the sensors of the support reactions, the thrust crosshead 3 is raised, the loading crosshead 6 is removed, and the dynamometric bearings 7 are mounted on the power floor 1 in a position that allows the ends of the reinforced concrete element 13 to be placed (Fig. 1). After this, the supports 7 are rigidly fixed with fasteners to the power floor. A reinforced concrete element 13 is laid. A loading beam 6 is placed on it, preferably through metal plates. The thrust beam 3 is lowered, loading the reinforced concrete element 13 using a hydraulic jack 5. The magnitude of the support reactions is fixed by processing the readings of the sensors of the support reactions 11. The transition to absolute units when processing the results of experiments is done by multiplying the readings of the measuring system for each sensor by the calibration coefficient obtained at calibration.

Claims

Bench for testing reinforced concrete elements for bending under static loading, containing vertical rails mounted on the power floor with a vertical guide fixed to them with the possibility of vertical movement and fixing, which, through a metal ball, rests on a hydraulic jack, loading crosshead, torque support for the reinforced concrete element, fixed on the power floor, in the cutouts of which the rollers are installed, and in the cutout of one support - motionless, and in the cutout of the other support - with the possibility of horizontal movement; and support reaction sensors made in the form of strain gauges glued to dynamometer supports, characterized in that it further comprises a force meter installed between the hydraulic jack and the loading beam, and dynamometric supports are mounted on the force floor with the possibility of longitudinal movement and subsequent rigid fixation, and each dynamometric support has two sensors of support reactions located on its lateral opposite surfaces, with each sensor supporting The reactions are made in the form of a half-bridge, consisting of two strain gauges, a worker glued along the axis of application of the support reaction, and a compensation one, glued to the dynamometer support perpendicular to the worker and in the immediate vicinity of the working strain gauge, in addition, the strain gauges of each half-bridge are closed by a heat-insulating plate.