11. Приборы и методы динамических испытаний строительных конструкций

Основные виды динамических нагрузок. Динамическими нагрузками считают нагрузки, у которых меняется либо величина, либо точка приложения.

Вибрационная нагрузка, переменная по величине и действующая в определенной точке.

Ударные нагрузки (при падении тяжелых тел, при работе копра, мощных молотов).

Подвижная вибродинамическая нагрузка (комбинация вышеприведенных двух видов динамических нагрузок и одновременно изменяющих точку приложения.

Испытание сооружений и конструкций вибрационной нагрузкой дает возможность выявить их фактическую работу в реальных эксплуатационных условиях. Но вибрационная нагрузка не всегда создает все динамические характеристики, поэтому приходится проводить добавочные ударные испытания, при которых записывают виброграммы затухающих колебаний. По ним определяют: частоту и период колебаний; коэффициент затухания колебаний; приведенную массу испытываемого объекта.

Для выявления наихудшего сочетания нагрузок сначала испытывают конструкцию и сооружение под действием одной нагрузки. Затем постепенно увеличивают их число и одновременно изменяют скорости нагружающих механизмов (в пределах рабочего диапазона). Например, при испытании подкрановых балок должны быть учтены сочетания действующих нагрузок: вертикальная нагрузка – вес крана и поднимаемого груза; поперечное торможение или действие вертикальных нагрузок плюс нагрузка от продольного торможения крана.

Создание ударных нагрузок: с помощью падения тяжелого груза; подвешенной снизу груз мгновенно снимают и конструкция начинает колебаться; для создания горизонтальной динамической нагрузки применяют: таран, подвешенный на тросе к неподвижной конструкции.

Вибрационные нагрузки создают виброустановками. В результате динамических испытаний в конструкциях возникают колебания свободные (собственные) и вынужденные.

Свободные колебания – такие колебания, которые совершает конструкция или ее элемент после того, как она будет выведена из состояния равновесия и предоставлена сама себе.

Процесс колебательного движения конструкции записывают специальными приборами – динамическими прогибомерами, осциллографами. Эта запись называется виброграммой (осциллограммой).

Вынужденные колебания – результат действия динамической нагрузки.

Простые колебания (одного тона) – с постоянной амплитудой

Сложная виброграмма при действии динамических нагрузок Если частота возбуждающей силы совпадает с чистотой собственных колебаний конструкции, то наступает резонанс, который сопровождается резким увеличением амплитуды колебаний

Виброграмма свободного затухания	- последующие амплитуды; - период колебаний; - частота колебаний
Виброграмма резонанса

Для изучения колебательного процесса конструкции требуется регистрация и измерение следующих основных параметров: частоты, амплитуды, скорости и ускорения.

Приборы для регистрации колебательного процесса делятся на две группы: основные и вспомогательные.

Основные приборы: вибрографы – приборы, измеряющие и записывающие линейные перемещения колеблющегося элемента; сейсмографы – для записи колебаний грунта от землетрясений или взрыва

Вспомогательные приборы: амплидудомеры (индикаторы, маятники), частотомеры, вибрографы (динамический прибомер Гейгера, виброграф Гейгера, ручной виброграф ВР-1), осциллографы.