Установка для испытаний на статическую и динамическую нагрузку модели несущих конструкций каркасного здания

Полезная модель относится к строительству, в частности, к стендам для испытаний конструкций, и может быть использована для моделирования изменения напряженно-деформированного состояния конструкций в результате воздействия различных видов нагрузок. Установка для испытаний на статическую и динамическую нагрузку модели несущих конструкций каркасного здания представляет собой опорную раму, выполненную в виде рамной пространственной конструкции из металлических швеллеров, на которую устанавливается модель несущих конструкций каркасного здания - стальная сварная пространственная рама с заданным шагом пролетов и высотой этажа, с перекрытиями из стального листа определенной толщины или без них. Установка позволяет моделировать как динамические воздействия (вибрации) за счет использования линейного привода с программного изменяемой частотой, так и статические воздействия путем применения нагружающих устройств в виде системы винтовых домкратов, наборных грузов и рычагов, привода горизонтального. Параметры статических и динамических воздействий предварительно рассчитываются на основании математической модели, поведение системы контролируется датчиками, а результаты испытаний собираются и обрабатываются измерительно-вычислительным комплексом и в итоге сравниваются с результатами первоначального моделирования.

Полезная модель относится к строительству, в частности, к стендам для испытаний конструкций, и может быть использована для моделирования изменения напряженно-деформированного состояния конструкций в результате воздействия различных видов нагрузок.

В настоящее время для испытаний несущих конструкций зданий и сооружений используются различные установки, включающие как правило, опорную раму и источник воздействия на исследуемый объект.

Наиболее близким из известных аналогов является вибростенд для испытаний зданий и сооружений, их фрагментов, моделей-макетов, конструкций и оборудования на динамическую устойчивость и сейсмостойкость (Патент на полезную модель RU 100925). Недостатком устройства является отсутствие системы нагружения статической нагрузкой и, как следствие, невозможность проведения испытаний на статическую нагрузку.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью является создание установки для испытания модели несущих конструкций каркасного здания одновременно на статическую и динамическую нагрузки и предоставление возможности моделирования изменения напряженно-деформированного состояния каркасной конструкции в результате воздействия различных видов нагрузок.

Поставленная задача решается за счет разработанной конструкции установки, которая состоит из опорной рамы, системы динамического воздействия (реализуемой с помощью линейного двигателя), системы задания статической нагрузки (реализуемой посредством системы рычагов, домкратов, комплекта грузов, и горизонтального привода), измерительных датчиков, программируемого комплекса задания нагрузок и воздействий.

Техническое решение может быть проиллюстрировано вариантом выполнения установки и описанием работы устройства.

На фиг.1 представлена схема установки.

Установка для испытаний на статическую и динамическую нагрузку модели несущих конструкций каркасного здания представляет собой специально изготовленную каркасную конструкцию 1 - опорную раму, выполненную в виде рамной пространственной конструкции из металлических швеллеров. На опорную раму устанавливается модель несущих конструкций каркасного здания 2 - стальная сварная пространственная рама с заданным шагом пролетов и высотой этажа, с перекрытиями из стального листа определенной толщины или без них, система статических нагружающих устройств в виде системы винтовых домкратов 3, наборных грузов 4 и рычагов 5, привода горизонтального 7, системы динамического воздействия, реализованной в виде линейного привода 6, а также измерительные датчики и измерительно-вычислительный комплекс для сбора, преобразования, регистрации, обработки, передачи и представления информации, поступающей с датчиков (не показано).

Установка работает следующим образом.

Проведению физического эксперимента по нагружению модели несущих конструкций предшествует моделирование и расчетный анализ в программном комплексе конечно-элементного моделирования.

На основе результатов моделирования и расчетов выбираются параметры статической и динамической нагрузок в испытательном эксперименте для конкретной модели несущих конструкций, а также точки размещения датчиков.

Создание статической нагрузки на модель несущих конструкций каркасного здания осуществляется: нагружением перекрытий модели гирями наборного груза и/или перемещением штока винтового домкрата, соединенного с опорами модели, и/или перемещением штока привода горизонтального, соединенного с элементами модели, и/или нагружением рычага, прикрепленного к модели, гирями системы наборных грузов.

Источник динамического воздействия (вибрации) представляет собой линейный привод, соединенный с моделью несущих конструкций каркасного здания и имеющий возможность программного изменения частот генерируемых им колебаний через программируемый комплекс управления динамической нагрузкой.

Элемент системы статического воздействия в форме конструкции в виде рычага и наборных грузов показан на фиг.2.

Нагружение модели несущих конструкций приводит к возникновению изменения напряженно-деформированного состояния конструкции - возникновению перемещений, отклонений, прогибов, колебаний элементов конструкции, которые регистрируются датчиками и обрабатываются измерительно-вычислительным комплексом.

Установка для испытания модели несущих конструкций каркасного здания на механические нагрузки, включающая опорную раму, источник динамического воздействия (вибрации) и датчики, отличающаяся тем, что для проведения испытаний на статическую нагрузку включает набор грузов, систему рычагов, домкраты, привод горизонтальный, и на основании математической модели каркаса здания предварительно рассчитываются параметры динамических и статических нагрузок, точки приложения усилий и места размещения датчиков, а результаты испытаний обрабатываются измерительно-вычислительным комплексом и сравниваются с результатами моделирования.