СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОПОГЛОЩЕНИЯ ПОДАТЛИВОЙ ОПОРЫ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания образцов податливых опор при кратковременном динамическом нагружении.
Аналогом заявляемого устройства является стенд для испытания железобетонных элементов на кратковременный динамический изгиб (патент на полезную модель RU №85233). Стенд состоит из смонтированных на силовом полу копровой установки с грузосбрасывателем, опор для железобетонного элемента и податливых опор, установленных между опорами железобетонного элемента и силовым полом. На железобетонном элементе через металлические прокладки установлена загрузочная траверса с прикрепленным к ней силоизмерителем. Для получения данных о деформации железобетонного элемента и податливых опор используется комплекс измерительных приборов.
Данный стенд позволяет исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки с учетом работы податливых опор. Однако при использовании данного стенда нет возможности получить точную информацию о величине энергопоглощения податливой опорой при кратковременном динамическом нагружении.
За прототип принят стенд для испытания балок на кратковременный динамический изгиб (патент на полезную модель RU №92537). Стенд содержит смонтированные на силовом полу копровую установку с грузосбрасывателем, жесткие опоры для железобетонного элемента, смонтированные на силовом полу, в вырезах которых установлены ролики (подвижный и неподвижный), загрузочную траверсу с закрепленным на ней силоизмерителем, установленную через металлические прокладки на железобетонном элементе, податливые опоры, установленные между жесткими опорами и железобетонным элементом и датчики опорных реакций, установленные на жестких опорах. Податливые опоры выполнены в виде сминаемых вставок и расположены внутри сборных каркасов из металлических пластин, соединенных вертикальными направляющими. Нижняя пластина сборного каркаса установлена на ролике соответствующей жесткой опоры, а верхняя пластина закреплена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения. Наличие сборного каркаса позволяет упростить монтаж и замену податливых опор, варьировать их количество и степень податливости.
Данный стенд позволяет исследовать параметры, которые характеризуют напряженно-деформированное состояние железобетонной балки в момент изгиба под действием кратковременной динамической нагрузки, обеспечивает получение полной информации о величине опорной реакции при наличии податливых опор. Однако данное техническое решение не позволяет выделить энергопоглощение податливой опоры, при кратковременном динамическом нагружении, поскольку силовая цепь включает элементы стенда: железобетонный испытательный образец, траверсу, которые также поглощают часть энергии удара и не позволяют точно оценить энергопоглощение податливой опоры.
Необходимость определения энергопоглощения податливой опоры при кратковременном динамическом нагружении вызвана необходимостью обеспечения максимальной сохранности конструкции от динамического воздействия, и его величина учитывается при проектировании конструкций.
Задача полезной модели - определение энергопоглощения единичной податливой опоры при кратковременном динамическом нагружении.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении точной информации о величине энергопоглощения податливой опоры при кратковременном динамическом нагружении для конкретного конструктивного исполнения податливой опоры.
Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.
Заявляемый стенд, как и прототип, содержащий смонтированную на силовом полу копровую установку с грузом и с направляющими хода груза, жесткую опору, закрепленную на силовом полу, силоизмеритель и сборный каркас, выполненный из двух металлических пластин, соединенных между собой посредством вертикальных направляющих, при этом податливая опора размещена между этими металлическими пластинами, а пластина, расположенная сверху податливой опоры, закреплена на вертикальных направляющих с возможностью вертикального перемещения.
В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели жесткая опора выполнена в виде опорной пластины и расположена между направляющими копровой установки под грузом, силоизмеритель установлен на опорной пластине, а сборный каркас - на силоизмерителе.
В частном случае сборный каркас стенда согласно заявляемой полезной модели может дополнительно содержать еще одну металлическую пластину, установленную на вертикальных направляющих сборного каркаса с возможностью вертикального перемещения сверху пластины, расположенной на податливой опоре, и демпфирующую прокладку, состоящую, например, из трех резиновых пластин и размещенную внутри сборного каркаса между верхней и средней пластинами.
Испытание податливой опоры отдельно позволяет изучить области работы податливых опор, снижает погрешности эксперимента при испытании железобетонных конструкций за счет испытания только податливой опоры без испытуемого железобетонного образца, дополнительных опор, траверс по прототипу, что обеспечивает получение точной информации о величине энергопоглощения податливой опоры различных конструктивных решений. Наличие демпфирующей прокладки позволяет варьировать длительность ударного импульса.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведен общий вид стенда для испытаний с использованием демпфирующей прокладки.
Конструкция стенда установлена на силовом полу 1, для обеспечения жесткого закрепления. Она включает направляющие копровой установки 2, груз 3, силоизмеритель 4, который жестко крепится к силовому полу 1 через опорную пластину 5. На силоизмеритель 4, который фиксирует величину динамической нагрузки, установлен сборный каркас состоящий из нижней металлической пластины 6, средней металлической пластины 7 и верхней металлической пластины 8. Между нижней пластиной 6 и средней пластиной 7 вставлена податливая опора 9, между средней пластиной 7 и верхней пластиной 8 вставлена демпфирующая прокладка 10. Для достижения времени действия ударного импульса эквивалентного действию сейсмического импульса, равного 20…50 мс, целесообразно выполнение демпфирующей прокладки из резиновых пластин необходимого количества. Нижняя пластина 6 и средняя пластина 7 имеют сквозные отверстия под болты 11, болты 11 закручиваются в верхней металлической пластине 8 имеющей резьбовые отверстия. Болты 11 являются направляющими сборного каркаса, позволяющими перемещаться пластинам 7, 8 во время испытания только по вертикали.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
Работа устройства заключается в следующем. Ударная нагрузка создается массой падающего груза 3. Силу удара можно варьировать путем изменения массы груза 3 и высоты падения груза. Груз 3 без демпфирующей прокладки 10 падает на металлическую пластину 7 или, при наличии демпфирующей прокладки 10, на верхнюю металлическую пластину 8, которые двигаясь по болтовым направляющим 11, включают в работу податливую опору 9, обеспечивая ее сжатие. После чего импульс удара от сжатой податливой опоры 9 через металлическую пластину 6 передается на силоизмеритель 4, который фиксирует величину динамической нагрузки. Тем самым обеспечивается получение точной информации об энергопоглощении одной испытанной податливой опоры 9. Эта информация может быть использована при проектировании строительных конструкций с податливыми опорами и их испытанием на динамическое нагружение.