EXPERIMENTAL TEST INSTALLATION OF BENDING REINFORCED CONCRETE BEAM ELEMENTS

Cover Page

Abstract


The article outlines a new technical solution related to the field of construction, in particular to the testing technique, the testing of materials and structures, and the application for conducting experimental studies of the strength and deformability parameters of reinforced concrete beam elements under static bending conditions. The experimental installation includes a pre-assembled booth, a loading mechanism, a force measuring device, a thrust element and a strap clamp. In this case, the stand contains a stop element, jacks, tensioning clamps, test specimen. The supporting element is composite and contains a base in the form of a channel and an amplifier in the form of a two-lobe. Clamping hooks are made in the form of tight fastened anchorages, equipped with roller supports. As a loading device, jacks are installed in the crevice-slot of the channel and secured by mounting screws to the base of the thrust element. The compact, simple and easy experimental installation with the increased reliability of the power device, tensioning clamps and roller bearings of the subject under bending of the concrete sample is offered.

Full Text

Испытания железобетонных конструкций осуществляются в значительных объемах и с разнообразными целями. По назначению испытания конструкции подразделяют на контрольные, вновь запроектированные, эксплуатационные, научно-исследовательские [1-3]. Контрольные испытания конструкций проводятся при серийном изготовлении конструкций и изделий. Цель испытания - контроль заводской продукции по ГОСТ 8829 [1, 4]. Испытания вновь запроектированных конструкций осуществляются с целью проверки соответствия новых конструкций проектным и нормативным требованиям по несущей способности, жесткости, трещиностойкости и огнестойкости. На эти испытания разрабатываются программы с обоснованием принятых рабочих схем опирания и загружения железобетонных конструкций [5-8]. Испытания эксплуатационных железобетонных конструкций проводятся для выяснения фактической несущей способности, жесткости, трещиностойкости и огнестойкости при необходимости увеличения нагрузки на несущие конструкции или при их повреждениях, ремонте, усилении [6, 9, 10]. Научно-исследовательские испытания проводятся для экспериментального изучения Д. А. Панфилов, Н. А. Ильин, С. С. Мордовский, Я. А. Бузовская 13 Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 3 на образцах конструкций положений по совершенствованию теории и методики расчета новых железобетонных конструкций. Исследовательские испытания являются составной частью экспериментально-теоретических и проектно-конструкторских разработок [1, 3, 4]. В процессе эксперимента изучается взаимная работа бетона и арматуры, влияние количества, качества и расположения арматуры на несущую способность, деформации, трещиностойкость, огнестойкость и огнесохранность конструкций, напряженное состояние в сечениях элементов, влияние стыковых соединений сборных элементов на выбор расчетной схемы и другие вопросы [3, 4, 10]. Научно-исследовательские испытания предусматривают разработку специальной рабочей программы испытаний, изготовление новой измерительной аппаратуры, стендов и необходимого оборудования [4, 5, 9]. Испытательные стенды относятся к основным видам при статических испытаниях железобетонных конструкций на изгиб. Различают стенды временные сборно-разборные и стационарные [4, 11]. К сборно-разборным стендам для испытания балочных элементов на изгиб относят простейшие стенды, которые содержат две опоры (в пределах пролета располагают страховочные опоры), высота опор 60-100 см, испытательная нагрузка - кирпич, бетонные изделия. Загружение длиномерных балок весовыми грузами является трудоемкой работой. При испытании на изгиб возможно загружение конструкций гидродомкратами [1, 2, 4]. Стационарные стенды применяются при испытаниях на изгиб двух видов - стенды с вертикальным или горизонтальным расположением испытываемой железобетонной конструкции [7, 8]. Основной частью испытательной установки является массивная железобетонная силовая плита, которая воспринимает усилие плиты от гидродомкрата. Усилие развивается тяговым домкратом, передается через тяжи и траверсы на испытываемую конструкцию. В целях снижения трудоемкости испытания конструкций применяются многоручьевые механизированные стенды [1, 3, 4]. В результате проведенного тематического патентного поиска по устройству стендов для испытания железобетонных конструкций на изгиб проведен анализ следующих патентов на изобретения и полезные модели: № 72 761 [12]; № 100855 [13], № 143 660 [14]; № 2 436 063 [15]; № 2 511 712 [16]; № 2530 470 [17]. В настоящей статье предложена компактная, простая и легкая экспериментальная установка с повышенной надежностью работы силового устройства, натяжных хомутов и катковых опор испытываемого на изгиб железобетонного образца. Установка выключает в себя сборно-разборный стенд, нагружающий механизм, силоизмерительное устройство, упорный элемент и хомуты-тяжи. Каждая шарнирная опора содержит каток в виде отрезка круглого сечения диаметром 20- 40 мм, длиной lk ≥ l0 (здесь l0 - ширина испытываемого образца, мм) и стальную опорную пластинку толщиной 6-10 мм, шириной 30-50 мм, укладываемую на испытываемый образец на строительном растворе. Круглый стальной стержень катковой неподвижной опоры испытываемого образца прикреплен к стальной опорной пластине при помощи одностороннего сварного шва. Гидродомкраты приняты облегченными грузоподъемностью 50-100 кН каждый. Гидродомкраты установлены и закреплены в пазу-ручье швеллера, который является основанием составного упорного элемента установки. Переносной сборно-разборный стенд обеспечивает возможность проведения исследовательского испытания образца как в горизонтальном, так и вертикальном положении установки. Компактная автономная и универсальная экспериментальная установка для испытания на изгиб железобетонных балочных образцов изготовлена без использования силового пола, упорный элемент установки выполнен составным из эффективных элементов стального проката (швеллер и двутавр), расстояние между упорным элементом и испытываемым образцом принято минимальным в зависимости от высоты облегченных гидродомкратов малой грузоподъемности (50-100 кН), с заглублением домкрата в паз-ручей основания упорного элемента (швеллера). Передача нагрузки на испытываемый образец осуществляется непосредственно от гидродомкратов вместо специально сконструированной системы катков [4]. Применение натяжного хомута, тяжи которого проходят через направляющие трубки, приваренные попарно к основанию упорного элемента, повышает надежность работы экспериментальной установки. Экспериментальная установка для исследовательского испытания на статический изгиб железобетонного балочного элемента включает в себя стальной составной упорный момент 1, натяжной хомут 2, стопорные гайки натяжения 3, пружинные шайбы 4, направляющие стальные трубки 5, сварные швы 6, упорные гайки 7, подвижные катковые опоры 8, испытываемый образец 9, неподвижную катковую опо- Градостроительство и архитектура | 2019 | Т. 9, № 3 14 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ру 10, гидродомкраты 11, установочные винты 12, ограничители 13, систему элементов для передачи нагрузки на испытываемый образец, металлические опорные пластины 14 и катки из круглой стали 8, 10 (рис. 1, 2). Экспериментальная установка для испытания образца на изгиб работает следующим образом. На боковую поверхность испытываемого образца 9 и на торцы катковых опор 8, 10 наносят центрирующие риски 17. В пазы швеллера упорного элемента 1 устанавливают гидродомкраты 11 и закрепляют их установочными винтами 12; на опорные части тяжей хомутов 2 устанавливают испытываемые об- Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследовательского испытания железобетонного балочного элемента на изгиб. Вид спереди Рис. 2. Схема экспериментальной установки для испытания на изгиб железобетонного балочного элемента. Вид сбоку (условные обозначения приведены на рис.1) Рис. 3. Детали составного упорного элемента экспериментальной установки: h - высота двутавровой балки; b - ширина полки двутавра; lт - длина отрезка двутавровой балки, мм; hш - высота швеллера; bш - ширина полки швеллера; lш - длина швеллера, мм; 5 - направляющая трубка разцы 9, натяжными хомутами 2 огибают испытываемый образец с упорным элементом 1 экспериментальной установки; навинчиванием стопорных натяжных 3 и упорных 7 гаек плотно прижимают хомуты 2 к упорному элементу 1 и испытываемому образцу 9; на образец прикладывается нагрузка, регулируемая по ее величине и скорости нагружения; прочностные и деформативные параметры образца 9 измеряют в заданном интервале времени. Детали составного упорного элемента экспериментальной установки приведены на рис. 3. Выводы. 1. Компактная автономная и универсальная экспериментальная установка для испытания на изгиб железобетонных балочных образцов изготовлена без использования силового пола. Упорный элемент установки выполнен составным из эффективных элементов стального проката (швеллер и двутавр). Расстояние между упорным элементом и испытываемым образцом принято минимальным в зависимости от высоты облегченных гидродомкратов малой грузоподъемности (50- 100 кН), с заглублением домкрата в паз-ручей основания упорного элемента (швеллера). 2. Применение натяжного хомута, тяжи которого проходят через направляющие трубки, приваренные попарно к основанию упорного элемента, повышает надежность работы экспериментальной установки. 3. Предложенный вариант экспериментальной установки, в отличие от известных, не требует наличия силового пола, имеет упрощенную конструкцию упорного элемента и системы подачи нагрузки на испытываемый образец, наиболее близко моделирует действительную работу испытываемых элементов за счет конструкции натяжного хомута.

About the authors

Denis A. PANFILOV

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Nikolay A. ILIYIN

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Sergey S. MORDOVSKY

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Yana A. BUZOVSKAYA

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

  1. Обследование и испытание сооружений / под ред. О.В. Лужина. М., 1987. 212 с.
  2. Патент № 2351910 RU, МПК G1 № 3/10. Экспериментальная установка для испытания балочных конструкций / В.И. Колчунов, Е.А. Скобелева, заяв. Орел ГТУ: 13.11.2007, опубл. 10.04.2009. Бюл. № 10.
  3. Золотухин Ю.Д., Юарбакадзе В.Ш., Герасимов И.Д., Страбахин Н.И. Испытание сооружений / под общ. ред. Ю.Д. Золотухина. Минск: Высшая школа, 1992. 272 с.: ил.
  4. Снежков Д.Ю., Леонович С.Н. Мониторинг возводимых и эксплуатируемых железобетонных конструкций неразрушающими методами: монография. Минск: БНТУ, 2016. 331 с.
  5. Гроздов В.Т. Техническое обследование строительных конструкций, зданий и сооружений. СПб.: Издательский дом КН+, 2000. 140 с.
  6. Гучкин И.С. Диагностика повреждений и восстановление эксплуатационных качеств конструкций. М.: АСВ, 2001.173 с.
  7. Добромыслов А.Н. Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам. М.: АСВ, 2008. 72 с.
  8. Balayssac J.-P., Garnier V. (Eds.) Non-destructive Testing and Evaluation of Civil Engineering Structures ISTE Press - Elsevier, 2018. 369 p/ (structures Durability in Civil Engineering Set).
  9. Малахова А.Н., Малахов Д.Ю. Оценка несущей способности строительных конструкций при обследовании технического состояния зданий. М.: МИСИ - МГСУ, 2017. 200 с.
  10. Юдина Л.В. Испытание и исследование строительных материалов. М.: АСВ, 2010. 200 с.
  11. Матюнин В.М. Оперативная диагностика механических свойств конструкционных материалов. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 100 с.
  12. Патент на полезную модель RU № 72 761, G 01 N 3/00. Стенд для испытания на трехточечный изгиб и сжатие /Костанов А.С., Иванов В.Н., Поспелов А.Б., заяв. 12.12.07; опубл. 07.04.08. Бюл № 12.
  13. Патент на ПМ RU № 100 255, G 01 N 3/00. Стенд для испытания ж/б элементов на поперечный изгиб / Плевков В.С., Балдин И.В., Уткин Д.Г. и др., заяв. 23.04.2010, опубл. 10.12.10. Бюл. № 22.
  14. Патент на ПМ RU № 143 660, G 01 N 3/08. Стенд для статических испытаний железобетонных элементов на изгиб / Плевков В.С., Однокопылов Г.И., Кудаков К.Х., и др., заяв. 07.04.14; опубл. 27.07.14. Бюл. № 21.
  15. Патент RU № 2 436 063, G 01 N 3/20. Стенд для испытания образцов при многоточном изгибе/ Лодус Е.В., Накифоров А.В., Полухин О.А., заяв. 02.08.10, опубл. 10.12.11. Бюл. № 34.
  16. Патент RU № 2 511 718, G 01 N 3/20. Стенд для испытания длинномерных образцов при изгибе /Лодус Е.В., Цирель С.В., заяв. 07.08.12; опубл. 10.04.14. Бюл. № 10.
  17. Патент RU № 2 530 470, G 01 N 3/20 (3/32). Способ испытания конструкций и установка для его осуществления / Анпилов С.М., Мурашкин В.Г., Латышева Е.В., и др., заяв. 09.01.13; опубл. 10.10.14. Бюл. № 28.

Statistics

Views

Abstract - 55

PDF (Russian) - 16

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2019 PANFILOV D.A., ILIYIN N.A., MORDOVSKY S.S., BUZOVSKAYA Y.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies