Учебная модель здания

 

Изобретение относится к учебным и демонстрационным моделям и может быть использовано для проведения лабораторных работ по курсам "Строительные конструкции", "Испытания сооружений". Целью изобретения является возможность наглядной демонстрации (визуализации) деформирования каркаса здания от различных внешних воздействий. Цель достигается тем, что все элементы модели здания (балки, плиты, колонны) выполнены упругими из композиционного низкомодульного материала с регулируемым предварительным натяжением, изменяющим жесткость этих элементов в зависимости от величины натяжения, при этом модель снабжена системой измерительных приборов, загрузочных устройств и приспособлений, имитирующих различные внешние воздействия, устройством для фотографирования деформированного вида модели через прозрачный экран с силуэтным недеформированным контуром здания. 1 ил.

Изобретение относится к учебным и демонстрационным моделям и может быть использовано для проведения лабораторных работ по курсам: "Строительные конструкции", "Испытания сооружений", а также для развития у обучаемых инженерной интуиции.

Ближайшим аналогом (прототипом) является изобретение [1] Модель состоит из станины с монтажной плитой, пространственного здания, планшета с прозрачной пластиной и чертежом-разрезом здания.

Недостатком данной модели является то, что все элементы здания жесткие, недеформируемые. Это не позволяет демонстрировать работу конструкции и ее деформации под разными нагрузками.

Целью изобретения является возможность наглядной демонстрации деформирования каркаса здания от различных внешних воздействий: от собственного веса, снега, крановых и ветровых воздействий, осадки опор и т.д.

Указанная цель достигается тем, что в учебной модели здания, содержащей расположенную на станине монтажную плиту для установки пространственной модели здания, все элементы модели здания балки, плиты, колонны выполнены упругими из композиционного низкомодульного материала с регулируемым предварительным натяжением, изменяющим жесткость этих элементов в зависимости от величины натяжения, в частности все элементы модели здания выполнены из набора деревянных деталей с резиновыми прокладками и натягивающим устройством с помощью металлического продольного стержня, при этом модель снабжена системой измерительных приборов, загрузочных устройств и приспособлений, имитирующих различные внешние воздействия, устройством для фотографирования деформированного вида модели через прозрачный экран с силуэтным недеформированным контуром здания.

Для демонстрации деформирования модели зданий из бетона, железобетона, из камня и других массивных материалов использован низкомодульный материал, который позволяет сохранить, с одной стороны, объемные формы элементов здания, а с другой иметь значительные по величинам деформации, отличающиеся наглядностью (видимые глазом). С целью обеспечения жесткости этих элементов (балок, колонн, плит) их выполняют армированными металлическими стержнями, натяжением которых повышается жесткость элементов, т.е. есть возможность изменения (регулирования, настройки жесткости) в зависимости от демонстрационных целей. (На чертеже дан наглядный пример).

В качестве низкомодульного материала могут быть использованы некоторые пластмассы, резиноподобные материалы, а также комбинированные (композиционные) материалы и конструкции. В предложенном решении использованы комбинации деревянных элементов с резиновыми прокладками (см. чертеж) и натягивающим устройством с помощью металлического продольного стержня. Все эти элементы дешевы, технологически просты (не требуют специальных устройств) и им легко может быть придана необходимая форма.

Путем выбора количества прокладок и их размеров, а также натяжения металлического стержня легко регулируется жесткость элементов.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями позволяет сделать вывод, что предложенная модель отвечает требованиям на предмет "Существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежом, где представлен общий вид модели.

Учебная модель состоит из модели здания 1, станины с монтажной плитой 2, загрузочного устройства и приспособления 3, измерительного прибора 4, прозрачного экрана с силуэтом 5 и фотоаппарата 6.

Модель работает следующим образом.

Демонстрируется недеформированная модель со всеми ее составляющими, осуществляется нагружение (имитирующее снег, торможение крана, ветровое воздействие, осадку колонн или совокупность этих воздействий), проводится наблюдение деформированного вида и измерения деформаций и фотографическая фиксация.

Технико-экономический эффект.

Предложенное новое техническое решение "Учебная модель здания" по сравнению с прототипом позволяет наглядно демонстрировать деформирование каркаса здания: от внешних природных условий (снег, ветер), под нагрузкой от собственного веса, торможения крана просадки отдельных опор колонны и т.д.

Изобретение расширяет методические демонстрационные возможности, развивает инженерную интуицию, позволяет лучше уяснить пространственную взаимосвязь (работу) элементов здания между собой, а также решать задачи активного регулирования напряженно-деформированного состояния каркаса здания.

Формула изобретения

Учебная модель здания, содержащая расположенную на станине монтажную плиту для установки пространственной модели здания, отличающаяся тем, что все элементы модели здания балки, плиты, колонны выполнены упругими из композиционного низкомодульного материала с регулируемым предварительным натяжением, в частности, все элементы учебной модели здания выполнены из набора деревянных деталей с резиновыми прокладками и натягивающим устройством с помощью металлического продольного стержня, модель снабжена системой измерительных приборов, загрузочных устройств и приспособлений, устройством для фотографирования деформированного вида модели через прозрачный экран с силуэтным недеформированным контуром здания.

РИСУНКИ

Рисунок 1