Стенд для испытания конструкций на воздействие нагрузок
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от явт. сви,.(етсльствя ¹
К,!. 42!<, 21 01
Заявлено 04.Х.1965 (ЛЪ 1030398) 29-14) с I! P и (. 0(.;I I I I ((< н и с 3! 3 Я 5! в ки Лв
Приоритет
Оп3бликовано 14.1.1967, Б)оллстсиь J¹ 3 (IIIÊ 6 01гп
Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
У,! К 620.178 53.00 .54 (08<ч.8),(;Jr;I Of!3 Î,.!и!<Ов
Автор и зоб р сто I I J I 5!
Зая;3!iтс ли
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
НА ВОЗДЕЙСТВИЕ НАГРУЗОК
Изобретение нреднязнячсно для:(снытяний линейных, плоских и простpa!!cT!)PJIJtb!x конcTpvKL(I(L(и сооружений ны воздействие динамических нагрузок и, 13 частности, может быть использовано для экспериментальных иссле;сований сейсмостойких зданий и сооружений.
I I3J3PCTfIhIP Стенды )3K.TIOчаlот CHIO!3310 и 1ит<; с укрепленной на ней с помощью упругих опор платфорх(ой, рамы со смонтиро|)анными на них тра!3ерсамн, передающими на платформу усилие гидравлических .1омкратов и упругих пружинных батарей через силош.!е Т5!ги с хрупкими элементами, i! расположеннt.fc II3;(после,lним:I ножи и грузы.
Для обеспечеш!я возмо?кности динымичсcK)!x испытаний на силовой плите описына ем отo стенда смо)пировяны вибрыциоиное устройство н гидропульсирующая установка, штоки пульсирующих домкратов которой воздействуют (!
1!лятформу.
HpII этом упругие опоры платформы могут быть выполнены с подставками, к которым прикреплены с помощью пружин переменной жесткости и шарниров стержневые подвески, чем обеспечиьается возможность исныта|шя конструкций ири поступяте Ib! Ibix и вращательнhtx колебаниях !3 трех взаимно нерпендикулярп!х няправле)н(ях, а в торцы и!Токов пульсирующих домкратов могут быть вмонтирова1 ы шариковые опоры.
I,, !51 Iloi!Ыl!!p!1!!5! с J pнеиli |!Сзяl)исимОсти колебаний платформы и 1)ер!икалш(ой плоскости
I!3 силовой плитс стенда вокруг платформы хlожно разместить;((.Мнфсриы((стройствя. ,1емвферн((е \ còð Jt(cò. 3;I выполнены с прикрепленi!ûx(JI к платформc ри(1)ленными плаСТИИЯ МИ, C(3000 (Ifb(I(KOIiPII, K !?K:(0!I ИЗ КОТОРЫХ размещсч! Ме?кду симмстри i!lo расположенными вертикальными и ружии а м(! с тяга м)1;1 тря10 JIepcaми, смо IT!ipoi!;!I!(ib(3!:i с «озможност!ио вертикял!и!огo !!еремещеш я по направляющим опор, закрен,1еш(ых ия i!ловой плите.
ПО(3)>!н!С" 1! ИР CTPÏ(Н:! I P Ы !(И JJ AI(JCTJ J ИОС1 3 !1 20 верх!1;!Ми Kot(L(iìif KOTÎpi ix позlещсиы консоли, укреплеш(ые на платформе. Е)я фиг. 1 изображен описываемый сте!!д в ! ланс; JI J фиг. 2 то же, продольный разрез i(0 А; !I
25 нлянс; иа фиг. 4 - то же, поперечный разрез; )гя фиг. 5- — то же, продольный разрез:1 разрез по Ь--Б; на фиг. 6 показана кинематическая с х с м < I и ч ! т ф О p x I b(13 д В l х II p О P K ц и я х; н я ф! г . 7схемы гидропульс|!рующей уст;шовкн; II; 30 фиг, 8 сс разрез по В- В. 191175 Согласно ii)о()рe)ен )(о, стен (для испытаний конструкций (ш воздействие нагрузок включает силовую плиту 1 с укрепленной на ней с помощью упругих опор 2 платформой 8. раму 4 со смонтированными на них траверсами 5, передающими на платформу усилие гидравлических домкратов 6 и упругих пружинных батарей 7 через силовые тяги 8 с хрупким н элементамн 9. На силовой плите стенда смонтированы внбрационное устройство 10 II п(дропульснруюьцая установка 11. Упругие опоры платформы выполнены с подставками 12, к которым прикреплены с помогцью пружин 18 переменной жесткости и шарниров стержневые подвески 14. Передача веса платформы )га по;(ставки через опорныс пружины позволяет платформе, овершать вертикальные колебания по оси Z. :хроме того, этн пружины позволяют платфор::е также )i вра(цятьс5! вокруг осей х и у. С целью имитации частот основания соору5.:(Ð)()(5i НрН зем 1BTp5(cc(IHH, а такОке нспользо i,àH HH эффекта резонанса прп вынужде?(Иых !.олебаниях, с боковых и торцовых сторон платформы установлены опорные ямортнзятоj. ы 15 переменной жесткости, позволяю?ци« : енять частоты (период) свободных колебаний платформы. Для создания затухающих свободных колебаний, а также гашения вынужденных колебяi ий по направлениям х, у и вращательных колеоаний вокруг оси Z с боковых сторон платформы созданы демпферные устройства 16. В качестве основного силового источника .-,ля вынужденных колебаний платформы приI!ята гидропульсируюшая установка 11. В кя)естве же дополнитель:)ых вибрационных установок принято вибрационное устройство, закрепленное на силовой плите, а также вибромашины, закрепленные на платформе по середине и на торцах. Платформа может быть изготовлена в виде свар loH или клепаной цельной конструкции Однако предпочтительно выполнение платформы из однотипных сборных элементов 1/, ! 8, 19, 20 на болтах. Подвеска платформы осуществлена тяк))м образом, что обеспечивает ей возможность пос(упательных колебаний по двум главны:. направлениям х, у, вертикальных колеба,(5(по направлению Z и вертикальных колебаний 130круг тех же осей (),, Q и Q,Как видно нз чертежа (см. фиг. 3), от каждой упругой опоры идет пара стержневых подвесок, которые i()I>I(H,)x)H концами прикреплены к платформе. Верхними концами подвеска опирается на шарнир 21, благодаря чему устраняются опорные сопротивления при врягц:1тельных колебаниях платформы. Шарн((р либо опирается непосредственно на подставку, лl бо при помощи пружин 18. Подвеска выполнена в виде усеченной и):р»миды и жестко закреплена к проему силовой плиты посредством рам 22 и болтов. При iioОЬ!Х I(0,1 ()» II) I5) X и:! ()ТфОР Х! Ы НОДС) Я ВКН I3OC((P iн)(ъ)а(от сп)н(ь 13ертнкяс(ьн i (о I)al p(зк i. 0(lорн(ыс пру>кипы нужны для создания вергикяльиых колебании платформы по нанрявле,)ию Z н «ращятел(п)ых вокруг осей х н у. Для измене((ия частоты этих колебаний меняют жесткость или количество пру5К5)н, На силовой плите стенда вокруг платфор.,(ы рязме (ены демнферные устройства, выiiî IlIcIIlIhIc с прикрепленными к последней рифл II(lbliU)I пластинами, c?3000@)lb)H конец (а;к,.io)< нз которых размещен между симметрнч (о расположенными верт;(кальнымн пружин»ми 28 с тягами и тра))ерсамн, смонтнро)3анными с нозмои(постыл вертикального перемещения Ilo направляюгцим опор 24, закрепленных i!à сиi0I3O?) llJIHTC. Демпферное устройство позволяет платформе беспрепятственно производить вертикальное поступательное колебание н вращательные колебания относительно х и у (Q, Q,.), оказывая сопротивление трением только горизонтальным колебаниям платформы, в том числе «р((?цательных(((.„), ) вокруг оси Z, т. е. оно является гасителем, колебаний в горизонтальной плоскости. Для вертикальных жс колебаний в качестве демпфера служат вес платформы и ))ертикяс(ьные пружины. Путем подбора я(естР Ости и ъ(ощ)locTH демнфе1)ных пружин, я TBKже величины их об)кати5(можно менять силу Tppi(ll5I демпферного устройства. В качестве основного силового источника ;(ля создания вынужденных поступательных и «ращательных колебаний нлатфорх(ы, принята п(дропульсяционная установка, обеспечивающая большую скорость распространения волновых импульсов пульсации, позволяющая быстро добиваться синхронности работы пульси4О рующих домкратов в разных точках и направлениях платформы. Пульсирующие домкраты 25 воздействуют на платформу, Для создания беспрепятственных поступательных и вращательных пространственных колебаний плат46 формы i) торцы поршней п(дропульсирующих домкратов вмонтированы вращающиеся шариковые опоры 26. Для повышения степени независимости поступательных и вращательных колебаний платформы в вертикальной плоскости iia силовой плите стенда смонтированы опорные амортизаторы 15. Они выполнены с закрепленными н)(>кними концами к плите, парными плоскими пружи55 нами 27, между «ерхними концами которых помещены консоли 28, укрепленные на платформе. Каждая плоская пру>кина оказывает упругое сопротивление только при движении плат60 формы l3 направлении, перпендикулярном к плоскости данной пру»(iiiibi. Л!ен5(я свободную длину, толщину и количество пластин в пружине можно изменить общую жесткость нх для данного направления и тем самым менять 66 частоты с))обоlныx колебанн)! платформы. о 191175 1 1! к 1(cl!с чгlстот!1 cooст»(.и, !»!х iio. !Cod il ll и ся xillx упруг;Ix пластин, без учета массы платформы, ия всем диапазоне изменения частот знлчителыю выше частот свободных и вьшуждеин»1х колебаний платформы, поэтому воздействис платформы иа пружины при ее колебании можно считать статическим. Это означает, что при колебании платформы левал пружина совершает колебателbíыс движеíll в такт платформе только в левую сторону, и» переходя вправо и, наоборот, правая — только в правую сторону от нейтрально-исходного положения глатформы. Дл)! co3;EBIIIIEI четкой схемы работы пружин и создания возмогкиости беспрепятствешгого перемещения платформы в вертикальной плоскости ме)кду пружинами и консолями платформы ставят стальные шарики 29. Работа стенда для испытания конструкций на воздействие нагрузок протекает следующим образом. Свободные колебания с различными частотами соз,чяются с помощью опорных пружин и опорных амортизаторов переменной жесткости. 1(олебания создаются двояко: а) платформа предварительно смещается в заданном направлении или иа заданный угол, затем внезапным разломом хрупкого элемента она приходит в состояние свободного колебания силами инерции платформы с грузом и силами упругих пружин; б) к платформе в состоянии покоя прилагается импульс. С этой целью к платформе с обеих противоположных сторон посредством домкратов, пружинных батарей и траверс через си:!оные тяги прилагают равные по величине и противоположные по направлению горизонтальные силы. Путем разновременного среза хрупких элементов, включенных в силовые тяги, можно получить силовой импульс с заданным промежутком времени. Разновремеииость среза хрупких элементов регулируется разностью высог падения ударных грузов (Q 1Q ). Одновременность же начала падения этих грузов обеспечивается отрывом сое.EIiiièòåëüного каната 80 этих грузов. При этом можно прилонсить посс!едовательпо два и более импульса. Для создания вращательного импульса к платформе прилагается импульс пары сил. Приложение к платформе указанных импульсов, поступательных и врашательных, в горизонтальной плоскости, после которых следуют свободные или вьшу)кденные колебания пл !т(рормы, близко будет имитировать поведение осиовашгя сооружения при землетрясениях. 3 1>! ! 1 ж . 1 с . I i! i. i K o, I (> О 11 и и и, l El T (P o P 31 hi в»1 3 1>! 1>2101 сл в 0(. I 10 111 1 ()»! 11;!РОГ!мльcl1 Pх Eoщllми ил ii.,1и, приложенными к с>оковым узлам платформы. klл стен.l(>1Огу T ()hlT» П0,1 ilc tbl 1эазличн»1с сочетания пу;и сирующих cEI;I с рлзлггч!!»(м; комбипац1!лми импульсивных сил. Предмет изобретения 1. Стенд l,, III испытания коист1эукций ll2 Воздействиес нагрузок, включающий силовую плиту с укреплегшой ил ией с помощью упруг! х опор платформой, рлмы со смоитироваш)ыми ил иих траверсами, передагощими иа платфор15 му усилие гидравлических домкратов и упругих пр жиипых Оятяреи !ерез силовые тяги с хрупкими элементами, и расположенные шд последними ножи и грузы, от>гичагогиггггся fp,.", что, с цел»к) обеспечения возможности диия20 мических испытаний, иа силовой плите стенд(! смонтированы вибрационное устройство и гкдропульсирующая установка, штокп пульсируюIEE Ix домкратов которой воздействуют ил платформу. 25 2. Стенд по п. 1, от!и (агогг(ггйся тем, что, с целью обеспечения возх!0>кности испытанил конструкций ири поступательных и вращательных колебаниях в трех взаимноперпендикуляриых направлениях упругие опоры платформы 30 выполнены с подставками, к которым прикреплены с помощью пружин переменной жесткости и шарниров стержневые подвески. 3. Стенд по пп. 1» 2, oibãi(÷àþII(I(ï(:ÿ тем, ;то H торцы штоков пульсирующих домкратов 35 вмо пировагi»i игариковые опоры. 4. Сте!(д ио пп. 1- 3 от.ги"(агоиггшс г тем, гго> с целью nol)bliilpllllH степени везли!симости колебаний платформы в вертикл Ih»OII плоскости, ня силовой плите стен;(л вокруг плат40 формы размещены демпфериые устройства, выпо iiieiiiihip с прикрепленными к последиеи рифле 1ыми пластинами, свободи! !й конец катк;ой из которы.: размещен между симметрично расположеilnûìè вертикаль! Iûми nружilnàìn с 45 тягами и траверсами, смонтированными с возмо>!сnîcTüþ вертикалыгого перемещения по наI!ð2â7ÿIoEEEим опор, зякреи 7ciilll>lx пл силовой плите. 5. Стенд по пп. 1 — -1, от>ги>(агоггггг(гся тем, что, 50 с целью повышения степени независимости 110ступателы!ых и вращательных колебаний платформы и вертикальной плоскости, ия силовой плите стенда смонтированы опорные амортизаторы, выполненные с закрепленными пи>к IHMII 55 к(щцами к плите, парными плоскими пружинами, между верхними концами которых помеIl1pIlhi консоли, ук13сп.lепные на пллтфорх>!е. Rue 7 Фа г.8 Составитель Л. Ларина Ре IBY10p Л. Г. Герасимова Техред А. А. Камышникова Корректоры: В. В. Крылова и А. М. Смак Заказ 62777 Тираж 535 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова, 2
