ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания строительных конструкций и может быть использовано преимущественно для испытания балок, плит, колонн, ригелей на статическое, кратковременное динамическое, ударное воздействие.
Аналогом заявляемого устройства является машина испытательная, предназначенная для испытаний на сжатие и изгиб крупногабаритных объектов [Патент на полезную модель RU 75240, МПК G01N 3/08 (2006.01), опубл. 2008 г.], включающая в себя нагружающее устройство, состоящее из двух колонн, основания, траверсы, верхней и нижних плит, цилиндровой пары; установку насосную, систему управления и измерения, гидрокоммуникации, На верхней плите закреплена балка, позволяющая проводить испытания на изгиб, а нижняя плита оснащена дополнительной плитой с ограничительными роликами. В рабочую полость введен датчик давления со встроенным в него дросселем, в задачу которого входит стабилизация показаний измеряемых нагрузок, а для измерения перемещений применен датчик, корпус которого закреплен на основании, а подвижная часть - к движущейся части цилиндровой пары.
Данное устройство позволяет обеспечить исследование прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий для испытаний на сжатие и изгиб крупногабаритных объектов, но не позволяет обеспечить программное задание формы импульса силы или величины прогиба конструкции в процессе динамических испытаний строительных конструкций.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд для испытания железобетонных элементов на однократное кратковременное динамическое воздействие [Патент на полезную модель RU 76133, МПК G01N 3/00, G01N 3/08, G01N 3/30 (2006.01), опубл. 2008 г.]. Стенд содержит: смонтированные на силовом полу нагружающее устройство в виде копровой установки с двумя мачтами и опоры для железобетонного элемента, микроконтроллер, датчик ускорения, закрепленный непосредственно на грузе нагружающего устройства и подключенный к входу микроконтроллера, усилитель, вход которого подключен к выходу микроконтроллера, постоянные магниты, закрепленные на грузе нагружающего устройства, и электромагниты, соединенные с усилителем и закрепленные на обеих мачтах копровой установки на высоте, обеспечивающей их взаимодействие с постоянными магнитами при отскакивании груза непосредственно после удара, при этом мачты выполнены из немагнитного материала.
Стенд позволяет испытывать железобетонные элементы только на однократное кратковременное динамическое воздействие, но не позволяет обеспечить программное задание формы импульса силы или величины прогиба конструкции, стенд представляет источник повышенной опасности ввиду применения копровой установки.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей установки с повышением безопасности проводимых работ. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в формировании с помощью нагружающего устройства программируемой формы и амплитуды динамического и статического воздействия, приложенного к испытуемому образцу строительной конструкции, для различных схем приложения испытательной нагрузки.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемый стенд, как и прототип, содержит смонтированное на силовом полу нагружающее устройство и опоры для испытуемой строительной конструкции.
В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели нагружающее устройство выполнено в виде регулируемого электропривода, установленного на силовом полу или на дополнительно закрепленной на силовом полу станине установки, и кривошипно-шатунного механизма, кривошип которого одним концом жестко закреплен на валу регулируемого электропривода, а вторым через шатун связан с поршнем, установленным в сквозном корпусе, неподвижно закрепленном на силовом полу или на станине, с возможностью воздействия на испытуемую строительную конструкцию, установленную на опорах шарнирно, при этом конец поршня, обращенный к испытуемой конструкции, имеет сферическую форму.
Передача воздействия поршня может быть осуществлена через траверсу, дополнительно установленную на испытуемую строительную конструкцию в месте воздействия поршня.
Для вертикального воздействия на испытуемую строительную конструкцию поршень может быть установлен над испытуемой строительной конструкцией.
Для вертикального воздействия на испытуемую строительную конструкцию поршень может быть установлен снизу испытуемой строительной конструкции.
Для бокового воздействия на испытуемую строительную конструкцию поршень может быть установлен горизонтально.
Регулируемый электропривод снабжен редуктором.
На фиг. 1 показана конструкция установки для статических и динамических испытаний строительных конструкций с центральным приложением испытательного воздействия сверху вниз.
На фиг. 2 показана конструкция установки для статических и динамических испытаний строительных конструкций с центральным приложением испытательного воздействия сверху вниз и перераспределением испытательного воздействия с помощью дополнительной траверсы.
На фиг. 3 показана конструкция установки для статических и динамических испытаний строительных конструкций центральным приложением испытательного воздействия снизу.
На фиг. 4 показана конструкция установки для статических и динамических испытаний строительных конструкций центральным приложением испытательного воздействия сбоку.
Электромеханическая установка (фиг. 1, 2, 3, 4) содержит смонтированные на силовом полу 1 нагружающее устройство и опоры 2 для испытуемой строительной конструкции 3. Нагружающее устройство выполнено в виде регулируемого электропривода 4, установленного на силовом полу 1 или на дополнительно закрепленной на силовом полу 1 станине установки 5, и кривошипно-шатунного механизма, кривошип 6 которого одним концом жестко закреплен на валу электропривода 4, а вторым через шатун 7 связан с поршнем 8, установленным в сквозном корпусе 9, неподвижно закрепленном на силовом полу 1 или на станине 5 с возможностью воздействия на испытываемую строительную конструкцию 3, установленную на опорах 2 шарнирно, конец поршня 8, обращенный к испытуемой конструкции 3, имеет сферическую форму. Это позволяет сосредоточить приложенную нагрузку.
Передача воздействия поршня 8 может быть осуществлена через траверсу 10 (фиг. 2), дополнительно установленную на испытуемую строительную конструкцию 3 в месте воздействия поршня 8.
Для вертикального воздействия на испытуемую строительную конструкцию 3 поршень 8 может быть установлен над испытуемой строительной конструкцией 3 (фиг. 1).
Для вертикального воздействия на испытуемую строительную конструкцию 3 поршень 8 может быть установлен снизу испытуемой строительной конструкции 3 (фиг. 3).
Для бокового воздействия на испытуемую строительную конструкцию 3 поршень 8 может быть установлен горизонтально (фиг. 4).
Регулируемый электропривод 4 (фиг. 1, 2, 3, 4) может быть снабжен редуктором.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
Работа электромеханической установки при динамическом испытании возможна в двух режимах испытаний.
На основе расчетных данных изготавливается испытуемая строительная конструкция. На основе моделирования определяются расчетные значения и форма импульса для испытуемой строительной конструкции.
Испытуемая строительная конструкция 3 устанавливается на опоры 2. Устанавливается нагружающее устройство для выбранной схемы испытания с центральным приложением испытательного воздействия сверху вниз (фиг. 1), с центральным приложением испытательного воздействия снизу (фиг. 3) или конструкций с центральным приложением испытательного воздействия сбоку (фиг. 4). Установка позволяет проводить испытания и на внецентренное воздействие внешней силы. Для задания различных схем испытания фиг. 2 испытуемой строительной конструкции 3 на нее может устанавливаться траверса 10, в этом случае воздействие поршня прикладывается к центру траверсы и перераспределяется на испытуемую конструкцию в зависимости от положения точек опирания и размеров траверсы 10.
В первом режиме испытание проходит по исчерпанию несущей способности конструкции (фиг. 1). Для этого силовое воздействие с заданной формой импульса силы в точке касания поршня 9 и испытуемой конструкции 3 формируется регулируемым электроприводом 4 по программе работы моментного электропривода (параметр регулирования - момент на валу привода).
Во втором режиме испытание проходит по достижению испытуемой конструкцией 3 (фиг. 1) предельных деформаций или прогиба. Для этого силовое воздействие в точке касания поршня 9 и испытуемой конструкции 3 формируется регулируемым электроприводом 4 по программе работы позиционирования электропривода (параметр регулирования - угол поворота вала привода).
Конструкция подвергается воздействию программно заданного значения импульса силы (или прогиба). В зависимости от цели и программы испытаний на строительную конструкцию могут быть установлены датчики, например тензорезисторы, прогибомеры. Данные результатов эксперимента в случае наличия установленных датчиков регистрируются измерительной системой с заранее определеной частотой записи данных. Визуально оценивается ширина раскрытия трещин, их количество и прогибы конструкции. С помощью цифрового фотоаппарата регистрируется внешний вид конструкции, трещины и прогибы. Результаты испытания анализируются и сравниваются с расчетными данными.
В случае статических испытаний происходит пошаговое нагружение конструкции, при этом число шагов нагружения и величина суммарной нагрузки определяется расчетным путем или на основе моделирования. После каждого этапа нагружения регистрируется прогиб конструкции и регистрируется появление и ширина раскрытия трещин испытуемой конструкции. С помощью цифрового фотоаппарата регистрируется внешний вид конструкции, трещины и прогибы. После завершения испытания результаты испытания анализируются и сравниваются с расчетными данными.