теоретичний матеріал до теми 2

4. Оцінка деформативності і стійкості конструктивних елементів будівлі

4.2. Інструментальне оцінювання деформацій будівлі.

Інструментальний контроль за деформуванням несучих конструкцій в процесі експлуатації здійснюється за допомогою геодезичних приладів – теодоліта, нівеліра, а також прогиномірів і тензометрів. Межі деформацій і прогинів обумовлюються різновидом матеріалу, виду конструкції і регламентуються будівельними нормами.

Відхилення від вертикалі, а також викривлення у вертикальній площині можна виміряти як за допомогою схилу й лінійки, так і геодезичної зйомки.
У разі деформування перекриттів, стін і споруди загалом (загальні деформації) вимірювати їх зручно назовні будівлі. Сутність геодезичного контролю полягає в періодичній перевірці розташування окремих точок, позначених закріпленими марками, стосовно нерухомих знаків і у визначенні взаємних переміщень по вертикалі й горизонталі. Горизонтальні переміщення конструкцій визначають за допомогою теодоліта методом створу, тобто за створними лініями, закріпленими нерухомими позначками. Вертикальні переміщення (просідання конструкцій) визначають за допомогою методу геометричного нівелювання стосовно нерухомо закріплених знаків.

Вимірювання великих прогинів (десятки міліметрів) можна здійснити трубчастим нівеліром чи іншими пристроями.

У місцях, незручних для геометричного нівелювання, зокрема й усередині будівлі, проводять гідростатичне нівелювання, що базується на принципі сполучених посудин.

Спосіб гідростатичного нівелювання ґрунтується на визначенні взаємного перевищення точок, що перевіряються, за рівнем стояння підфарбованої рідини в сполучених посудинах. Застосовується для побудови профілів і спостереженням за осіданнями споруди. Метод доцільний у важкодоступних умовах, коли інші геодезичні методи незастосовні.

Рисунок - ГІДРОСТАТИЧНЕ НІВЕЛЮВАННЯ .

1 - шланги від посудини з водою; 2 - трубки;

Динамічні деформації можна заміряти прогиномірами з точністю до 0,001 мм. Прогиноміри використовують для вимірювання місцевих деформацій, коли у вузлах і конструкціях відбуваються зміщення або повороти, подовження або стиснення елементів. Прогиномір встановлюють упритул до конструкції та закріплюють нерухомо на опорі. У разі виникнення прогину або деформації пересувний блок рухається, переміщення стрижня приводить до обертання колеса, що фіксується на шкалі (рис. 1).

Рисунок 1 - Прогиномір Максимова

Прогиномір а) Максимова б) Аїстова

При випробуванні конструкцій фіброві деформації вимірюють для визначення та аналізу напруженого стану елементів і вузлів конструкції. Слід зазначити, що немає способів безпосереднього вимірювання напружень у матеріалі. їх визначають за формулою залежно від значнення відносної деформації. Відносні деформації визначаються тензометруванням. Ці деформації мають дуже малі величини і для їхнього вимірювання використовують тензометри. Тензометрами вимірюють деформації (подовження чи укорочення) матеріалу на певній довжині, що зветься базою приладу.

Тензометри є прилади для виявлення місцевих лінійних деформацій у конструкціях (розтягування й стискання однієї конструкції або взаємне переміщення двох суміжних). За величиною деформації можна визначити величину напружень у матеріалі, тобто оцінити несучу здатність конструкції.
Тензометр Гугенбергера. Він становить механічний прилад, що забезпечує збільшення в 1 200 разів. Тензометр вимірює лінійну деформацію волокна на ділянці між ножем і призмою, що відбивається на шкалі з ціною одного міліметрового поділу, що дорівнює 0,001 мм. Прилад кріпиться до випробуваної конструкції струбцинами. База тензометра дорівнює 20 мм, але за допомогою подовжувачів її можна значно збільшити (рис. 2).

Рисунок 2 - Тензометр Гугенбергера: а – перша модель; б – друга модель
Виокремлюють механічні, оптичні й електричні тензометри (використовуються для оцінки малих деформацій і розтягувань до 10…6 мм).
Принцип роботи електричних тензометрів базується на здатності провідників змінювати електричний опір під час стиснення або розтягування, унаслідок чого за змінюванням опору можна судити про відносне деформування конструкцій. База дротяних тензорезисторів становить від 5 до 30 мм.

Компаратори.

Компаратори залежно від принципу роботи і конструктивної схеми бувають механічними і оптичними. Їх встановлюють на конструкцію лише в процесі зняття відліків. Принцип полягає в порівняні відстані між двома рисками або мітками на конструкції, нанесеними до та після навантаження. Різниця між ними і є величиною деформації.

Найбільшого розповсюдження отримав механічний компаратор. Його перевагою є те, що він дає змогу проводити тривалі дослідження за деформованим станом споруди чи конструкції.

Рисунок 3- Компаратори

Клинометри. Їх використовують для вимірювання кутів повороту перерізів елементів конструкцій. Головною їхньою частиною може слугувати чутливий рівень, який у разі деформації виходить із горизонтального положення (клинометр Стопані), або важіль з двома закріпленими прогиномірами, за різницею відліків яких визначають кут повороту перетину (важільний клінометр ЛІБІ).

Рисунок 4 - Схема важільного клінометра: 1- прогиномір; 2 - дріт; 3 - важіль; 4 - конструкція