Funkční vzorek: testovací rám pro spojitý nosník

Petr Frantík, David Lehký
Ústav stavební mechaniky, Fakulta stavební, VUT v Brně

Úvod

Pro potřeby dynamického testování spojitých dřevěných nosníků byl vyvinut testovací rám. Hlavními požadavky při návrhu a výrobě byla variabilita umístění podpor a zejména dodržení jejich správné funkce. U neposuvné podpory bylo nutné zajistit volnou rotaci, u posuvné podpory navíc možnost vodorovného posunu.

Obrázek 1: Testovací rám

Rozsah použití

Rozměry testovacího rámu a navržených podporových dílů umožňují testovat nosník o maximální vzdálenosti krajních podpor 2 m a s průřezem o šířce 50 mm a výšce 20 mm. Rám v současné době obsahuje jednu neposuvnou podporu a dvě posuvné podpory, přičemž všechny jsou volně stavitelné po délce nosníku. V současné době je pro rozmístění podpor připraveno několik pozic (viz schéma testovacího rámu na obrázku 3). Do budoucna je však možné snadno navrtat další otvory v požadovaných místech. Na testovacím rámu je možné zkoušet prostý či spojitý nosník o dvou polích. Neposuvná podpora může být realizována jako krajní či vnitřní.

Technická realizace

Hlavní nosná část rámu je tvořena válcovaných nosníkem tvaru "L", v kterém jsou předvrtány otvory pro připevnění podpor (krok 100 mm). Podpory jsou realizovány jako obdélníky z ploché oceli, do kterých je vyvrtán otvor 50 krát 20 mm. Těmito otvory prochází testovaný nosník. Ocelové rámy podpor jsou přes panty přišroubovány k hlavnímu nosníku. Panty jsou zde použity pro zajištění vodorovného posunu nosníku u posuvné podpory. Nedochází tedy k posunu samotného testovaného nosníku, nýbrž se vodorovně pohybuje celá podpora a to otáčením kolem pantu, jímž je přichycena k rámu. Neposuvná podpora se liší pouhým uchycením posuvné dvěma úhelníky k nosnému rámu.

Kloubové uchycení testovaného nosníku do podpor je realizováno pomocí stavitelných hrotů, které vychází z boční části podporových rámů a šroubováním se přichytí k bočním stěnám dřevěného nosníku. Tím je zafixován vodorovný posun kolmo k ose nosníku a zároveň je umožněno pootočení kolem vodorovné osy kolmé k ose nosníku.

Obrázek 2: Posuvná a neposuvná podpora

Obrázek 3: Schéma rámu

Obrázek 4: Schéma rámu - detaily

Příklad použití

Vyrobený testovací rám byl použit při analýze změn dynamických vlastností vlivem poškození u spojitého dřevěného nosníku o dvou polích. Tento experiment byl proveden v rámci projektu zabývajícího se identifikací poškození dynamicky namáhaných konstrukcí s využitím metod umělé inteligence. Testování bylo provedeno na sadě 9 nosníků, kdy každý byl poškozen naříznutím v jiném místě po své délce. Rozměry nosníku byly následující: délka 2 m, šířka 20 mm a výška 7 mm. Měření bylo prováděno pomocí pěti akcelerometrů (viz obr.1). Zaznamenávány byly časové řady zrychlení. Snímání bylo provedeno s časovým krokem přibližně 1,2207.10^-4 s, tj. 8192 vzorků za sekundu. Zatížení bylo provedeno pádem plastové kuličky o průměru 6 mm a váze 0,25 g z výšky přibližně 32 cm tak, aby došlo k jedinému střetnutí. Další podrobnosti o provedeném měření a výsledcích lze nalézt v [1].

Reference:
[1] Lehký, D. Jonášová, P. & Frantík, P. Experimentální ověření vlivu poškození na modální vlastnosti spojitého nosníku, 2011 (v přípravě).