УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения опорных реакций образцов, и может быть использована для. исследования и измерения опорных реакций железобетонных элементов при статическом и кратковременном динамическом нагружении, в частности при ударе.
Аналогом заявляемого устройства является устройство для измерения нагрузок по заявке РФ на изобретение №2003125576, бюллетень №5, дата публикации 20.02.2005. Устройство содержит закрепленные на основании (силовом полу) упругие элементы (силоизмерительные элементы) с тензорезисторами, соединенными с регистрирующей аппаратурой, и силопередающую плиту, соединенную с упругими элементами. Четыре упругих элемента выполнены в виде трубчатого бруса с продольной осью, перпендикулярной силопередающей плите и соединенных одним концом с основанием, а вторым - с силопередающей плитой, при этом упругие элементы расположены по окружности, центр которой совпадает с центром силопередающей плиты и декартовой системы координат. Каждый упругий элемент равноудален от осей координат, лежащих в плоскости силопередающей плиты.
Это устройство позволяет измерять нагрузку, действующую по трем взаимно перпендикулярным осям и моменты относительно этих осей, т.е. позволяет исследовать опорные реакции при статическом нагружении.
Однако данное устройство не позволяет получать опорные реакции при кратковременном динамическом нагружении железобетонных элементов, в частности при ударе, поскольку силоизмерительные элементы выполнены из трубчатого бруса с наклеенными на него тензорезисторами, а такая конструкция при ударе недостаточно надежна.
За прототип принято устройство для измерения опорных реакций (патент на полезную модель КГ №55469). Устройство содержит опорную плиту, жестко закрепленную на силовом полу, и силопередаюшую плиту со стойками, которые приварены к силопередающей плите. Стойки выполнены с вырезами, в которых установлены ролики. Для измерения опорных реакций устройство содержит: четыре силоизмерительных датчика тензометрического типа, на головки каждого из которых одеты с обеих сторон крепежные пластины, с помощью которых датчики закреплены с одной стороны с силопередающей плитой, а с другой стороны - с опорной плитой. Силоизмерительные датчики тензометрического типа размещены по углам силопередающей плиты. Силопередающая плита является одновременно опорной плитой для стоек и соединена с опорной плитой, закрепленной на силовом полу, с помощью тяжей. Устройство также содержит регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиками.
Это устройство позволяет измерить опорные реакции при ударах, то есть при кратковременных динамических нагрузках железобетонных элементов.
Однако данное техническое решение не позволяет предоставить полные и достоверные данные, поскольку указанные силоизмерительные датчики, расположенные под силопередающей плитой, ввиду своей конструктивной особенности имеют податливость, что снижает измеряемые значения опорной реакции и увеличивает погрешность результатов эксперимента при кратковременном динамическом нагружении.
Задача полезной модели - повышение жесткости силовой схемы устройства для измерения опорных реакций и упрощение его конструкции.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении более точной информации о величине опорной реакции при кратковременном динамическом и статическом нагружении.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемое устройство для измерения опорных реакций, как и прототип, содержит первую опорную плиту, жестко закрепленную на силовом полу, и расположенную над ней вторую опорную плиту. На верхней поверхности второй опорной плиты жестко и симметрично относительно ее оси закреплены стойки. Стойки, как и в прототипе, выполнены с вырезами, в которых установлены опорные ролики для размещения испытуемого образца. Устройство содержит также силоизмерительные датчики тензометрического типа, соединенные с регистрирующей аппаратурой.
В отличие от прототипа вторая опорная плита со стойками жестко, например, посредством болтовых соединений, закреплена на первой опорной плите, закрепленной на силовом полу. В отличие от прототипа силоизмерительные датчики размещены на стойках и каждый силоизмерительный датчик выполнен в виде полумоста из двух тензорезисторов, один из которых, рабочий, установлен на стойке по направлению опорной реакции, а другой, компенсационный, в непосредственной близости от рабочего и перпендикулярно ему. Каждый силоизмерительный датчик теплоизолирован, например с помощью теплоизоляционных пластин.
В частном случае при проведении испытаний экспериментального образца на ударные нагрузки использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, максимальные значения показаний которых превышают значения силы, используемой при ударе, не менее, чем в десять раз.
Необходимость работы силоизмерительных датчиков тензометрического типа в предельной зоне до 10% от максимальной динамической силы удара, действующей на опору, вызвана тем, чтобы повысить долговременную сохраняемость характеристик датчика при многократных импульсных воздействиях в процессе эксплуатации [С.А. Спектор «Электрические измерения физических величин. Методы измерений» Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1987, с. 194].
Достижению технического результата способствует устойчивое положение второй опорной плиты со стойками на первой опорной плите и установка силоизмерительных датчиков на часть конструкции стойки, которая обладает минимальной податливостью, что позволило исключить из силовой цепи стенда четыре силоизмерительных датчика и тем самым упростить конструкцию и повысить в целом жесткость заявляемого устройства и за счет этого получить более точную информацию о величине опорной реакции при кратковременном динамическом нагружении.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежами.
На фиг. 1 приведен общий вид устройства для испытаний.
На фиг. 2 показана вторая плита со стойками и вырезами в них.
На фиг. 3 показана стойка с силоизмерительным датчиком и теплоизоляционными пластинами.
Конструкция устройства содержит силовой пол 1 с закрепленной на нем первой опорной плитой 2 посредством тяжей 3, на которой закреплена вторая опорная плита 4, посредством болтовых соединений 5, снабженная стойками с вырезами 6, в которых установлен опорный ролик 7, для размещения на нем испытуемого образца (на фиг. 1 позицией 8 обозначен вектор испытательного силового воздействия), причем стойки 6 жестко закреплены на верхней поверхности второй опорной плиты 4 симметрично относительно ее оси. Измерение происходит посредством силоизмерительных датчиков тензометрического типа 9 с максимальным значением показаний, превышающих значение силы 8, используемой при ударе, не менее, чем в десять раз, ориентированные по оси приложения опорной реакции, подключенные к регистрирующующей аппаратуре (на чертежах не показана) и защищенные теплоизоляционными пластинами 10. Силоизмерительный датчик 9 выполнен полумостовым и содержит рабочий тензорезистор, расположенный на стойке вдоль вертикальной оси (по оси действия опорной реакции), и компенсационный тензорезистор, установленный перпендикулярно рабочему и расположенный в непосредственной близости от него.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
Работа устройства заключается в следующем. Ударная, нагрузка 8 создается массой падающего груза. Энергия передается через ролики 7 на стойки 6. Вызванная нагрузкой 8 деформация в месте наименьшего расчетного сечения стойки 6 фиксируется силоизмерительными датчиками тензометрического типа 9, подключенными к регистрирующей аппаратуре (на чертежах условно не показана). Значение величины опорной реакции определяется как среднеарифметическое значение произведений показания ЭВМ и тарировочных коэффициентов датчиков 9, полученных на этапе предварительных испытаний.
Устройство может быть использовано для определения величины опорной реакции как при кратковременном динамическом нагружении так и при статическом воздействии. В последнем случае статическая нагрузка, как и при динамическом испытании, передается через ролик 7 на стойки 6, фиксируется силоизмерительными датчиками 9, и регистрируется подключаемой к датчикам 9 аппаратурой.