Устройство для измерения опорных реакций
Полезная модель может найти применение при динамических испытаниях железобетонных образцов, в частности при ударах. Технический результат заключается в измерении опорных реакций при испытании железобетонных элементов, выявлении и определении изменений их направления при воздействии на них динамической нагрузки, тем самым в повышении точности исследований. Для измерения опорных реакций устройство содержит четыре силоизмерительных датчика тензометрического типа, соединенных с силопередающей плитой. Для установки силоизмерительных датчиков на силовом полу используется опорная плита, а также крепление опорной плиты. Для прижатия силопередающей плиты к датчикам и всей конструкции к опорной плите используются тяжи. А для размещения экспериментального образца служит ролик, который закреплен в стойках с вырезами, жестко закрепленых на силопередающей плите. Нагрузка, поданная на экспериментальный образец, передается через ролик, стойки с вырезами, силопередающую плиту и силоизмерительные датчики, которые преобразуют ее и передают на регистрирующую аппаратуру, интегрированную в персональный компьютер.
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 кратковременном динамическом нагружении, в частности при ударе. Возможно также использование при статической нагрузке.
Аналогом заявляемой модели является опора из стенда для испытания железобетонных элементов на косое внецентренное кратковременное динамическое растяжение по патенту РФ на полезную модель №48225. Она содержит установленную на силовом полу опорную плиту, крепление опорной плиты, стойки с вырезами, в которые установлены ролики для опирания экспериментального образца. Кроме этого она содержит силопередающую плиту из траверсы и пластины и силоизмеритель, установленный на пластину. Траверса и пластина установлены сверху испытуемого образца.
Наличие этой опоры в стенде, а также тяжей, домкрата и нагружающего устройства дают возможность испытывать железобетонные элементы на косое внецентренное растяжение при возникновении кратковременных динамических нагрузок. Кроме этого данное устройство позволяет определять только одну, вертикальную, составляющую опорной реакции.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, 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 упругие 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 бруса с наклеенными на него тензорезисторами, а такая конструкция при ударе недостаточно надежна.
Задача полезной модели - измерить опорные реакции при ударах, то есть при кратковременных динамических нагрузках железобетонных элементов, тем самым расширить область их исследования.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель при решении поставленной задачи, заключается в определении направления действия опорных реакций, выявлении и определении изменений их направления при воздействии на опору ударов, то есть с учетом импульсного характера приложения нагрузки. За счет этого повысить точность исследований опорных реакций, используя заявляемое устройство
Задача решена следующим образом.
Общим с прототипом является то, что заявляемое устройство содержит четыре силоизмерительных элемента, закрепленных на силовом полу, силопередающую плиту, закрепленную на силоизмерительных элементах
перпендикулярно их продольным осям, а также регистрирующую аппаратуру, с которой соединены силоизмерительные элементы.
В отличие от прототипа устройство содержит в качестве силоизмерительных элементов силоизмерительные датчики тензометрического типа, и они размещены по углам силопередающей плиты симметрично относительно ее осей, при этом силопередающая плита снабжена стойками с вырезами, в которых установлен опорный ролик для размещения на нем образца, при этом стойки жестко закреплены на верхней поверхности силопередающей плиты симметрично относительно ее оси, а опорная и силопередающая плиты соединены тяжами. Отличием от прототипа является также то, что для измерения опорных реакций при ударе использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, максимальные значения показаний которых превышают значение силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз, а регистрирующая аппаратура дополнительно соединена с компьютером.
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 использование опорного ролика, поскольку его выпуклость дает возможность отцентрировать испытываемый железобетонный образец на опоре, и силоизмерительные датчики, соединенные с регистрирующей аппаратурой и компьютером, которые позволяют быстро и точно оценить опорные реакции, возникающие в устройстве от нагрузки, в качестве которой используется удар. Кроме того использование четырех датчиков позволяет анализировать
направления приложения воздействия. Тяжи служат для прижатия силопередающей плиты к опорным элементам, что также сказывается на повышении точности исследований.
Полезная модель пояснена чертежами. На фиг.1 приведен общий вид устройства с датчиком измерения опорных реакций; на фигуре 2 - вид его спереди, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - вид сбоку.
Конструкция устройства установлена на силовом полу 1. Для обеспечения жесткого закрепления (фиг.1) служит опорная плита 2, которая жестко закреплена при помощи креплений 3 к силовому полу 1. Опорный ролик 4 лежит на металлических стойках с вырезами 5, 6 которые приварены к силопередающей плите 7. Головки каждого из четырех силоизмерительных датчиков 8 с крепежными пластинками 9, 10 одеты с обоих сторон силоизмерительных датчиков 8 (на чертежах показано соединение для одного датчика), и закреплены с одной стороны к силопередающей плите 7, а с другой - к опорной плите 2, а опорная и силопередающая плиты соединены между собой тяжами 11, 12.
Устройство работает следующим образом. Динамическая нагрузка на экспериментальный образец, создаваемая при помощи копровой установки, передается на предлагаемое устройство центрировано через ролик 4, стойки с вырезами 5, 6, силопередающую плиту 7 и головки каждого силоизмерительного датчика 8 с крепежной пластинкой 9, 10. Нагрузка распределяется по четырем силоизмерительным датчикам и при помощи тензометрии силоизмерительных датчиков показания передаются на регистрирующее устройство, то есть на измерительную систему, интегрированную в персональный компьютер. При статическом нагружении устройство работает аналогично.
1. Устройство для измерения опорных реакций, содержащее закрепленные на силовом полу четыре силоизмерительных элемента, силопередающую плиту, установленную на этих элементах перпендикулярно их продольной оси, регистрирующую аппаратуру, с которой соединены силоизмерительные элементы, отличающееся тем, что в качестве силоизмерительных элементов использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, и они размещены по углам силопередающей плиты симметрично относительно ее осей, при этом силопередающая плита снабжена стойками с вырезами, в которых установлен опорный ролик для размещения на нем образца, причем стойки жестко закреплены на верхней поверхности силопередающей плиты симметрично относительно ее оси, кроме того, опорная и силопередающая плиты соединены между собой посредством тяжей.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для измерения опорных реакций при ударе использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, максимальные значения показаний которых превышают значение силы, используемой при ударе не менее чем в десять раз.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистрирующая аппаратура дополнительно соединена с компьютером.
