Последовательность тензометрических испытаний внутренних элементов железобетонных конструкций | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (87) апрель-1 2015 г.

Дата публикации: 29.03.2015

Статья просмотрена: 623 раза

Библиографическое описание:

Жуков А. Н., Фадина А. А. Последовательность тензометрических испытаний внутренних элементов железобетонных конструкций // Молодой ученый. — 2015. — №7. — С. 126-129. — URL https://moluch.ru/archive/87/16644/ (дата обращения: 20.10.2018).

В современных условиях, когда строительные конструкции имеют зачастую сложную форму, в результате чего достоверность и точность расчетов таких конструкций снижается, исследование прочностных и деформационных характеристик строительных конструкций целесообразно проводить с использованием тензорезистивных методов.

Получение достоверных результатов экспериментальных исследований обеспечивается измерением деформаций. При деформации электропроводящих материалов происходит изменение их удельного электрического сопротивления и, как следствие, — изменение сопротивления чувствительного элемента датчика. Переход от деформаций к напряжениям осуществляется посредством специальных зависимостей, в частности для тензометрических систем через закон Гука.

,

где  — относительная деформация,  — модуль упругости.

Рассмотрим применение тензометрических методов исследования строительных конструкций на примере тензометрической станции ММТС.64.01. Предварительный этап исследований заключается в тарировке тензометрической станции. Для тарировки применяется стандартная тарировочная балочка с поперечным сечением 30х6 мм и длиной 340 мм. Схема устройства для тарировки представлена на рис.1. Использовались 4 датчика на бумажной основе, наклеенные в зоне чистого изгиба тарировочной балочки (растяжение). Для тарировки применялись проволочные тензорезисторы с базой 20мм на бумажной основе.

Целью данного испытания является выявление процента погрешности при измерении тензостанции по отношению к эталонным деформациям, задаваемым тарировочной балкой. Прогиб балки измерялся индикатором часового типа с точностью 0,01 мм. Известно, что при прогибе в 1мм на поверхности балки, в зоне чистого изгиба, возникают относительные деформации, равные e=60х10–5. В соответствии с законом Гука эталонные напряжения, возникающие на поверхности балочки в зоне чистого изгиба,  Зафиксированное напряжение на поверхности тарировочной балочки составило 131,34 МПа. Отношение полученных тензостанцией напряжений к эталонным напряжениям равно 131,34/123,6=1,06, следовательно, тензостанция завышает напряжения на 6 %. Погрешность измерения равна 6 %, что вполне приемлемо. При переходе к напряжениям должна производиться корректировка полученных значений путем деления на коэффициент 1,06.

Рис. 1. Схема тарировочного испытания, где 1– тарировочная балка; 2 — индикатор часового типа; 3 — тензорезистор; 4 — модуль подключения кабелей; 5 — интерфейсный блок; 6 — персональный компьютер

 

После тарировки тензометрической станции разрабатывается схема исследований и подготавливается исследуемая конструкция. Для исследования напряжений на арматуре каркаса необходимо наклеить тензометрические датчики на наиболее нагруженные по предварительным оценкам места конструкции. Тензорезисторы выполнены из константановой проволоки на бумажной основе с базой 20 мм (сопротивление R=201,4 Ом, коэффициент тензочувствительности К=2,19). Соединение тензодатчика с кабелем измерительной станции выполнено с помощью клеммы в пластиковой оболочке через провод типа МГТФ диаметром 0,7 мм. Кабели изготовлены из проводов МГТФ и БПВЛ. Общий вид тарировочной установки приведен на рис.2.

Рис. 2. Общий вид тарировочной установки

 

Наклейка датчиков, которые будут впоследствии находиться внутри железобетонной конструкции, производится в следующей технологической последовательности [1]:

-                   поверхность арматуры зачищается наждачной бумагой № 100;

-                   поверхность промывается техническим ацетоном до полной очистки;

-                   кисточкой наносится тонкий слой клея БФ–2 на подготовленную поверхность арматуры и тензорезистор;

-                   в течение 30–40 секунд клей на поверхности арматуры и тензодатчика подсушивается феном при температуре 100–110 0С;

-                   наносится следующий слой клея на поверхность арматуры;

-                   тензодатчики приклеивается к арматуре продольно (соосно);

-                   на датчик укладывается полиэтиленовая пленка и прижимается резиновым валиком для удаления излишка клея;

-                   производится просушка клея феном в течение 10–15 минут, после чего конструкции досушиваются в естественных условиях в течение 3–5 дней.

Для исследования напряжённо–деформированного состояния консоли датчики, приклеенные на арматуру, гидроизолируют следующим образом:

-                   выводы датчиков изолируют термоусадочной трубкой диаметром 2 мм, которая при нагревании открытым огнем уменьшается в размере в несколько раз, тем самым отсекая доступ влаги к тензорезистору (рис.3а);

-                   на каждый датчик наносится слой силиконового герметика (рис.3б);

-                   от проникновения влаги каждый тензорезистор должен быть защищён изоляционной лентой (рис.3в), вследствие чего герметик при обжатии изоляционной лентой расширяется и заполняет все пустоты.

Рис.3 Последовательность гидроизоляции тензорезисторов: а — вид проводов, обжатых термоусадочной трубкой; б — вид датчика, обработанного силиконовым герметиком; в — вид датчика, защищённого изоляционной лентой

 

Для записи данных изменения деформаций с тензорезисторов использовалась «Многоканальная тензометрическая станция ММТС–64.01» производства НИИ им. Чаплыгина, г. Новосибирск (рис.4).

Описание: C:\Users\Alexander\Desktop\Аспирантура\Диссертация\эксперимент\Эксперимент трубобетон 1\IMG_2438.JPG

Рис. 4. Общий вид тензометрической системы

 

Микропроцессорная многоканальная тензометрическая система ММТС–64.01 обеспечивает сбор и измерение электрических сигналов с тензодатчиков, наклеенных на рабочую арматуру с целью контроля за упругими деформациями арматурных стержней, работающим в испытываемой конструкции, в дальнейшем относительные деформации регистрируют средствами вычислительной техники. Система ММТС–64.01 обеспечивает измерение по следующим схемам включения датчиков:

-                   измерение по схеме «1/4 мост»;

-                   измерение по схеме «термопреобразователь»;

-                   измерение по схеме «мост»;

-                   измерение по схеме «1/2 мост».

Тензометрическая система ММТС–64.01 рассчитана на работу в условиях умеренного климата при температурах окружающего воздуха от 10 ºС до 35 ºС, относительной влажности воздуха до 80 % при температуре + 25ºС, атмосферном давлении от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм. рт. ст.).

Тензометрическая система ММТС–64.01, поставляемая по ТУ–02/2062.01.01, удовлетворяет требованиям ГОСТ 12997–84 в части к ним относящимся. Программное обеспечение для обслуживания ММТС–64.01 требует для работы операционную систему не ниже Windows XP.

Для проведения эксперимента в таблицу необходимо внести следующие данные:

-                   адреса датчиков в системе, начиная с n–го датчика, в зависимости от номера подключенного кабеля (шлейфа). Если подключение осуществляется с первого разъема, то с 1-го датчика, если со второго разъема — с 8-го датчика и т. д.;

-                   диапазон, характерный для этого типа датчиков (высчитывается автоматически);

-                   коэффициент тензочувствительности равный 2,19 (из паспорта датчика);

-                   модуль упругости для стали 206000МПа (21000 кг/мм2);

-                   коэффициент Пуассона для стали, равный 0,3;

-                   номинал сопротивления датчиков, равный 200 Ом.

Остальные столбцы таблицы принимаются в соответствии с рекомендациями инструкции по эксплуатации [1].

Таким образом, тензометрическая система готова к проведению физического эксперимента. К моменту проведения исследования необходимо подготовить план проведения испытаний, в котором определены шаг нагружения, время выдерживания конструкции под нагрузкой для стабилизации деформаций и напряжений, максимальная и минимальная расчетная нагрузки и другие необходимые для исследования данные [2].

 

Литература:

 

1.                  Жуков А. Н. Восстановление работоспособности смешанных каркасов зданий первого класса ответственности диссертация … кандидата технических наук: 05.23.01; [Место защиты: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства] — Пенза, 2013. — 201 с.

2.                  Жуков А. Н. Экспериментальное исследование по восстановлению консолей колонн с использованием балансирного устройства // Молодой ученый. 2012. № 3. С. 37–40.

Основные термины (генерируются автоматически): тензометрическая система, бумажная основа, тензометрическая станция, чистый изгиб, поверхность арматуры, общий вид, напряжение, изоляционная лента, термоусадочная трубка, силиконовый герметик.


Похожие статьи

Схема проведения испытаний по восстановлению...

Для обработки данных с датчиков (тензорезисторов) применяется тензометрическая система ММТС-64.01.

поверхность зачищалась наждачной бумагой № 100

Рис.3 Общий вид конструкции перед испытанием.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

Перемещение по поверхности осуществляется с использованием системы колес (двух или более), распологаемых за полюсами

Рис. 9. Восемнадцатиканальный ручной преобразователь для контроля плоских поверхностей: а) вид снизу; б) вид в сборе с блоком контроля.

Расчет напряженно-деформированного состояния...

На основе линейной теории оболочек исследуется НДС от действия различных вариантов нагрузок, обеспечивающих

Систему дифференциальных уравнений (2) можно представить в виде: (3).

Рис. 2. График осевых напряжений на внутренней поверхности трубы.

Причины пробоя изоляции силовых кабелей | Статья в журнале...

При многократных изгибах кабеля, связанных из разматыванием, прокладкой, протяжкой в трубах и т.д., в местах возникших гофр

При большом количестве совпадений слой изоляции становится неустойчивым к выгибаниям. На бумажных лентах, расположенных под...

Математическая модель процесса гибки с растяжением

Рис. 3. Распределение напряжений по высоте сечения образца.

Уточненная на основе (1) математическая модель позволила повысить эффективность управления

Определены виды нарушений нормального процесса, разработаны рекомендации по их предупреждению.

Оценка механических свойств металла по твердости при...

Основными объектами системы газораспределения являются наружные газопроводы

В большинстве случаев общий алгоритм принятия решения о продлении эксплуатации сводится к

Наибольшее практическое применение получили портативные приборы, в основе которых...

Проведение оперативного неразрушающего контроля устьевой...

Одним из видов нефтепромыслового оборудования является устьевая арматура.

Общие технические требования» [5], Федеральных нормах и правилах в области

Измерительная система неразрушающего теплового контроля двухслойных полимерно-металлических изделий.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

Высокая эффективность таких систем, имеющих целью

1.1. Измерения скорости потока на основе перепада давления.

Частота импульсов преобразуется блоком частотомера в пропорциональную ей величину напряжения и по линии связи поступает на поверхность, где...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Схема проведения испытаний по восстановлению...

Для обработки данных с датчиков (тензорезисторов) применяется тензометрическая система ММТС-64.01.

поверхность зачищалась наждачной бумагой № 100

Рис.3 Общий вид конструкции перед испытанием.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

Перемещение по поверхности осуществляется с использованием системы колес (двух или более), распологаемых за полюсами

Рис. 9. Восемнадцатиканальный ручной преобразователь для контроля плоских поверхностей: а) вид снизу; б) вид в сборе с блоком контроля.

Расчет напряженно-деформированного состояния...

На основе линейной теории оболочек исследуется НДС от действия различных вариантов нагрузок, обеспечивающих

Систему дифференциальных уравнений (2) можно представить в виде: (3).

Рис. 2. График осевых напряжений на внутренней поверхности трубы.

Причины пробоя изоляции силовых кабелей | Статья в журнале...

При многократных изгибах кабеля, связанных из разматыванием, прокладкой, протяжкой в трубах и т.д., в местах возникших гофр

При большом количестве совпадений слой изоляции становится неустойчивым к выгибаниям. На бумажных лентах, расположенных под...

Математическая модель процесса гибки с растяжением

Рис. 3. Распределение напряжений по высоте сечения образца.

Уточненная на основе (1) математическая модель позволила повысить эффективность управления

Определены виды нарушений нормального процесса, разработаны рекомендации по их предупреждению.

Оценка механических свойств металла по твердости при...

Основными объектами системы газораспределения являются наружные газопроводы

В большинстве случаев общий алгоритм принятия решения о продлении эксплуатации сводится к

Наибольшее практическое применение получили портативные приборы, в основе которых...

Проведение оперативного неразрушающего контроля устьевой...

Одним из видов нефтепромыслового оборудования является устьевая арматура.

Общие технические требования» [5], Федеральных нормах и правилах в области

Измерительная система неразрушающего теплового контроля двухслойных полимерно-металлических изделий.

Методы измерения скорости потока в скважинной геофизике

Высокая эффективность таких систем, имеющих целью

1.1. Измерения скорости потока на основе перепада давления.

Частота импульсов преобразуется блоком частотомера в пропорциональную ей величину напряжения и по линии связи поступает на поверхность, где...

Задать вопрос