Стенд для моделирования сейсмовоздействия явления землетрясения на модели сооружений

 

Изобретение может быть использовано в качестве учебной лабораторной установки в учебных заведениях строительных профилей, связанных с изучением основ строительной сейсмологии, и строительстве в сейсмически опасных районах, а также в качестве лабораторной установки в научно-исследовательских лабораториях того же профиля. Сущность: приближение работы стенда к реальным условиям воздействия землетрясения и расширение демонстрационных возможностей стенда за счет наглядности при демонстрации физической сущности изменения соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих силового воздействия по сейсмическому лучу. Стенд состоит из основания, к стойкам которого при помощи шарнирно-поворотного механизма с фиксатором крепится рама с жестко закрепленным ударным механизмом с приводом и сейсмоплатформой, с системой амортизации и рабочим столом, закрепленным на сейсмоплатформе также при помощи шарнирно-поворотного механизма с фиксатором. На стол устанавливают датчики и исследуемые объекты. 3 ил.

Изобретение относится к учебным лабораторным устройствам и может быть использовано в учебных заведениях строительных профилей, связанных с изучением основ сейсмологии и строительства в сейсмически опасных районах, а также в научно-исследовательских лабораториях того же профиля.

В основу разработки известного стенда положены изменения соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих силового воздействия по так называемому сейсмическому лучу из гипоцентра землетрясения - как функции расстояния от эпицентра землетрясения.

Известен ударный стенд СУ-1, содержащий корпус-станину, механизм привода и рабочий стол вертикально-возвратного движения, однако указанный стенд создает перегрузки за счет свободного падения массы рабочего стола и соударения стола с основанием и для демонстрации силового воздействия явления землетрясения непригоден.

Известен стенд с механическим возбуждением вибрации, содержащий подвижную виброплатформу, ударновибрационный механизм с приводом, позволяющий за счет эксцентрикового механизма создавать ударновибрационные воздействия на платформу в горизонтальной плоскости.

Указанный стенд является прототипом. Однако, указанный стенд, создавая возвратно-поступательные перемещения платформы, непригоден для демонстрации физической сущности явления землетрясения и силового воздействия по сейсмическому лучу.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем моделирования сейсмовоздействия явления землетрясения с учетом соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих по сейсмическому лучу.

На фиг. 1 представлен общий вид экспериментального образца стенда для моделирования сейсмовоздействия явления землетрясения на модели сооружений (фото); на фиг. 2 - кинематическая схема стенда; на фиг.3 - схема-график изменения составляющих силового воздействия по сейсмическому лучу.

Предлагаемый стенд состоит из жесткого основания 1, к стойкам которого при помощи второго шарнирно-поворотного механизма 2 с фиксатором крепится жесткая рама 3 с закрепленным ударным механизмом 4 с приводом 5 с сейсмоплатформой 6 на скользящих шарнирах с системой амортизации 7 и рабочим столом 8, закрепленном на сейсмоплатформе при помощи первого шарнирно-поворотного механизма 9 с фиксатором.

Стенд имеет три режима работы. Режимы работы стенда обеспечиваются совместной работой измерительной и регистрирующей аппаратуры, а также набором моделей сейсмостойких сооружений.

Первый режим работы. Демонстрация физической сущности силового явления землетрясения по сейсмическому лучу.

Для обеспечения работы первого режима на рабочем столе 8 крепятся датчики измерения силового воздействия в двух взаимно перпендикулярных направлениях (горизонтальном, в направлении движения и вертикальном). Рама 3 с ударным механизмом 4, приводом 5 и сейсмоплатформой 6 с системой амортизации 7 устанавливается строго в вертикальное положение при помощи второго шарнирно-поворотного механизма 2 и фиксируется.

Стенд готов к работе по первому режиму. Цикл работы заключается в следующем.

После синхронного включения регистрирующей аппаратуры и привода 5 ударного механизма 4, последний наносит резкий удар по сейсмоплатформе, которая приходит в поступательно-возвратное движение с затухающими колебаниями. Силовое воздействие измеряется и регистрируется в двух взаимно перпендикулярных направлениях (горизонтальном и вертикальном).

Далее циклы работы повторяются при других исходных положениях рамы 3, когда последняя последовательно фиксируется через определенное число градусов в направлениях сейсмического луча (например, через 15^о), при этом рабочий стол 8 всегда фиксируется строго в горизонтальном положении.

После построения результирующих силового воздействия по сейсмическому лучу моделируемого землетрясения получается аналог схемы-графика на фиг.3.

Второй режим работы. Демонстрация работы антисейсмических конструктивных решений на моделях сооружений.

Для обеспечения работы второго режима рама 3 с сейсмоплатформой 6 и рабочим столом 8 фиксируется в горизонтальном положении для создания условий максимального силового воздействия в горизонтальном направлении (согласно СНиП, нормы проектирования, расчетным является горизонтальная составляющая силового воздействия). На рабочем столе устанавливается сейсмостойкая конструкция модели здания и эталонная (обычная, несейсмостойкая). На моделях крепятся датчики измерения силового воздействия.

Стенд готов к работе по второму режиму.

Далее проводится серия воздействий ударным механизмом 4 по сейсмоплатформе 6 с постепенным увеличением силы ударного воздействия. Вначале разрушается эталонная модель, а затем с дальнейшим увеличением ударного воздействия может быть разрушена и демонстрируемая сейсмостойкая модель. Анализ количественных характеристик силовых воздействий позволяет судить об эффективности конструктивных антисейсмических мероприятий в зданиях.

В случае демонстрации работы антисейсмических конструктивных решений по разрушению моделей измерительная и регистрирующая аппаратура не используется (отключена).

Третий режим работы. Экспериментальные исследования сейсмостойкости конструктивных антисейсмических решений по специальным программам.

Первый и второй режимы работы стенда и являются сущностью изобретения.

Технический эффект от предлагаемого изобретения состоит в интенсификации учебных занятий по строительной сейсмологии, в повышении доходчивости и наглядности демонстрации физической сущности силового воздействия явления землетрясения на сооружения.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕЙСМОВОЗДЕЙСТВИЯ ЯВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ НА МОДЕЛИ СООРУЖЕНИЙ, содержащий основание, установленную в раме платформу и взаимодействующий с ней ударно-вибрационный механизм с приводом, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем моделирования сейсмовоздействия явления землетрясения с учетом соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих по сейсмическому лучу, он имеет рабочий стол для установки моделей объектов и датчиков, связанный посредством шарнирно-поворотного механизма с фиксатором горизонтального положения с платформой, а рама с платформой и ударным механизмом установлена на основании посредством второго шарнирно-поворотного механизма, имеющего фиксатор угла наклона платформы по направлению сейсмического луча от вертикального до горизонтального положения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3