Измерительные приборы для статических испытаний и область их применения

При испытании строительных конструкций статическими нагрузками измеряются как действующая сила, так и основные виды деформаций: прогибы (перемещения), продольные фибровые деформации, углы поворота конструкций и ее элементов, сдвиги отдельных элементов конструкции или их волокон относительно друг друга, кроме того, контролируется изменение напряженного состояния и свойств самого материала конструкции под действием внешней нагрузки.

При статических испытаниях используют прибор, как с непосредственным отсчетом значений измеряемой величины, так и измерительные преобразователи, позволяющие осуществлять измерения дистанционно, что на практике существенно расширяет возможности инженерного эксперимента. Указанные преобразователи позволяют автоматизировать процесс измерения и регистрации значений контролируемых величин и выполнять измерения в местах, недоступных для приборов с непосредственным отсчетом.

При значительном количестве установленных датчиков и приборов, а также в случае необходимости проведения неоднократных измерений, на практике в настоящее время возможно создание следящих электронных систем с автоматическим опросом и автоматической регистрацией показаний приборов с непосредственным вводом исходных данных проводимых испытаний в ЭВМ и проведением математической обработки полученных результатов.

Силоизмерительные приборы

При испытании строительных конструкций статическими нагрузками, создаваемыми грузовыми механизмами - домкратами, лебедками, талями или талрепами; измерение интенсивности нагрузки осуществляют динамометрами. На практике различают два вида динамометров стационарные и переносные.

Стационарные динамометры прим. в основном для поверки рабочих переносных динамометров. Указанные динамометры называются образцовыми. Образцовые динамометры должны иметь государственное свидетельство с таблицей зависимостей между нагрузками и показаниями индикатора для нескольких реперных точек.

По конструктивным особенностям рабочие динамометры подразделяются на пружинные. гидравлические и электрические. В зависимости от способа регистрации измеряемой силы различают динамометры со стрелочным указателем, со счетным приспособлением и записывающие.

Динамометры со стрелочным указателем используют, главным образом, для измерения статических усилий, а счетно-регистрирующие и записывающие - для переменных усилий. Динамометры, имеющие записывающий устройства, называются динамографами.

В последнее время все шире стали применяться электромеханические динамометры с тензорезисторной измерительной системой. Рассмотренные динамометры обладают очень высокой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых усилий. Одновременно они очень компактны по размерам и сопрягаемы с существующей вычислительной техникой, позволяющей автоматизировать все операции, связанные с измерениями и обработкой пол. результатов.

17. Приборы для линейных измерений

При испытаниях ДК приходится измерять перемещения порядка нескольких сантиметров. Перемещения различных точек мет. конструкций колеблются в зав. от размеров испыт. объектов - от нес-ких миллиметров до десятков миллиметров. Наиболее жесткими являются ж.б конс., где перемещения относ. большие. Повышенные требования пред.-ся при наблюдении за характером затухания приращения перемещений во времени в ходе выдерживания нагрузки. Необходимы измерения с точностью: порядка миллиметра - для ДК; десятых и сотых миллиметра - для мет.; тысячных миллиметра - для ж.б несущих и ограждающих конструкций.

Для удовлетворения всех этих треб. и достижения мак. объективности и достоверности вып. измерений необх. приборы с высокими метрологическими характеристиками.

Приборы для измерения перемещений наз. прогибомерами. В зав. от назначения прогибомеры м. иметь различную конструкцию. М. б. простейшие устройства, позволяющие замерять перемещения загруженных строительных конструкций с точностью не выше 0,1...1 мм. При больших перемещениях такая точность бывает достаточной. В др случаях, когда требуется высокая точность измерений, достигающая 0,01мм и выше, используются более чувствительные приборы со сложными измерительными устройствами. Сущ. элементарные прогибомеры - устройство, представляющее собой две планки, одна из которых закреплена на ж.б. основании, а другая - на конструкции. Точность измерений невысокая. Для измерения деформаций и перемещений с точностью до 0,1...0,2 мм прим. рычажные прогибомеры.

Для измерения небольших по абсолютной величине перемещений прим. индикаторы часового типа, к-ые устанавливаются на неподвижной опоре с упором подвижного измерительного стержня в испытываемую конструкцию или закрепляются на испытываемой конструкции с упором подвижного стержня в какую-либо неподвижную точку. Поэтому очень часто индикаторы наз. контактными прогибомерами. На практике прим: с ценой деления 0,01мм и пределом измерения 0...50мм; 0...25мм; 0...10мм; 0...5мм; 0...2мм; с ценой деления 0,001мм и пределом измерения 0...1мм.

Клинометры

Углы наклона элементов, подлежащие определению при испытаниях в пределах расчетных нагрузок не велики. В большинстве случаев приходится учитывать доли градуса и минуты, а при испытаниях особо жестких ж.б. конструкций - и секунды. Приборы и приспособления, прим. для измерения столь малых углов, должны обладать высокой чувствительностью. При загружениях за пределами расчетных нагрузок, в особенности при приближении к стадии разрушения, угловые перемещения начинают резко возрастать, и для определения их оказываются более целесообразно геодезические методы и фотосъемка. Прим. след. способы измерения малых углов перемещения: способ жесткого рычага, клинометр с уровнем, клинометр с отвесом – маятником, оптический клинометр.

Тензометры

Тензометры применяются для измерения линейных деформаций поверхностных волокон элементов конструкций при статических испытаниях.

Величина измеренной тензометром деформаций м. б. исп. для вычисления приращения напряжения по закону Гука при известном значении модуля упругости материала или для определения модуля упругости при известном значении напряжения.

По конструктивному признаку можно выделить четыре разновидности тензометров: - механические, - электрические, - струнные, - тензорезисторные.

В настоящее время для измерения деформаций при испытаниях сооружений, строительных конструкций и деталей наиболее широко используются тензорезисторные тензометры, в основу которых положены тензорезисторы различной конструкции.

Тензорезисторы предназначены для дистанционных измерений деформаций.

При испытаниях строительных конструкций используют проволочные, фольговые и полупроводниковые тензорезисторы.

Тензорезисторы, применяемые при испытаниях сооружений, должны давать возможность измерения деформаций в диапазоне до 10^-5 при исследовании упругой стадии работы материала - до (5...7).10^-3 и упруго-пластической до 10^-1 и более. Необходимым условием является также стабильность показаний тензорезисторов, их влагостойкость т.п.