Тензометрическое устройство для измерения деформаций арматуры железобетонных конструкций
Тензометрическое устройство для измерения деформаций арматуры преднапряженных и обычных железобетонных конструкций может найти применение при статических и динамических испытаниях указанных конструкций. Устройство состоит из двух проволочных тензорезисторов, которые с помощью изолированных проводов соединены с многоканальной измерительной системой по полумостовой схеме. Тензорезисторы расположены внутри железобетонной конструкции. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу. В месте спайки выводов проводов и решетки имеется подложка из липкой изоляционной ленты. Рабочий тензорезистор закреплен на арматурном стержне. Компенсационный тензорезистор закреплен на жесткой металлической подложке и вместе с ней помещен в слой диэлектрического материала. Сверху каждый тензорезистор защищен покрытием, выполненным из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент в соотношении 55:15:30. Тензорезистор, не связанный с арматурным стержнем, позволяет исключить влияние температуры на деформацию арматурного стержня и тем самым повысить достоверность полученных результатов 1 н.з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для получения данных о деформациях арматурного стержня при динамических и статических испытаниях преднапряженных и обычных железобетонных конструкций.
Известен многоэлементный тензорезистор по авт.св. СССР на изобретение 1786932, который может быть использован для определения деформаций конструкции при ее нагружении. Он содержит два, три или четыре однонаправленных тензорезистора, каждый из которых имеет проволочную чувствительную решетку и диэлектрическую основу, а также выводные проводники, подключенные к многожильному соединительному кабелю. Кроме того, используются диэлектрические подложки разъема и приемника. Вся конструкция через коммутатор подсоединена к многоканальной измерительной аппаратуре. С целью увеличения точности измерения, каждый тензорезистор выполнен из двух участков, разделенных промежутком в зоне пересечения продольных осей, а оба участка соединены последовательно. Хотя эта известная конструкция обладает повышенной точностью измерений деформаций, она позволяет проводить измерения на поверхности испытуемых образцов, но не позволяет исследовать деформации внутри железобетонного элемента, в частности проводить экспериментальные исследования с изучением деформаций арматурного стержня внутри преднапряженного железобетонного элемента при кратковременном динамическом нагружении.
За прототип принят тензодатчик по патенту РФ на полезную модель №62234. Тензодатчик, содержит проволочный рабочий тензорезистор,
включающий чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, которая закреплена с помощью клея на исследуемом образце из металла, пару изолированных проводов, предназначенных для соединения тензорезистора с измерительной системой, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, подложку из изоляционного материала, закрепленную на исследуемом образце под выводами решетки и изолированных проводов в месте их спайки, защитное покрытие для тензорезистора, выводов решетки и выводов изолированных проводов. Кроме того тензорезистор дополнительно содержит трубку из поливинилхлорида для размещения в ней пары изолированных проводов, тензорезистор расположен внутри железобетонной конструкции, при этом диэлектрическая основа приклеена к арматурному стержню, выводы решетки согнуты в виде гармошки, подложка выполнена из липкой ленты, а защитное покрытие - из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент, в процентном соотношении 55:15:30. В частных случаях подложка заявляемого тензодатчика выполнена из двух слоев скотча, а на арматурном стержне прочной нитью закреплена трубка, в которой помещены изолированные провода. Кроме того, выводы проводников с другой стороны (вторые выводы) герметизируются при помощи полиэтиленовой пленки.
Данная конструкция тензодатчика позволяет повысить готовность к испытаниям тензорезисторов на арматуре после изготовления железобетонной конструкции с 40-60% до 95-100%, а также увеличить живучесть (согласно ГОСТ 27.002-89) тензодатчика в процессе испытания конструкции до 50%, и получать достоверные значения деформации арматурного стержня во время динамических испытаний. Но при такой конструкции влияние температуры на показания тензорезисторов не могут быть скомпенсированы и становится невозможным безошибочно оценить деформации арматурного стержня в процессе длительного
деформирования преднапряженной железобетонной конструкции. Из-за влияния температуры возникают погрешности в измерении, что снижает достоверность проводимых исследований.
Задача полезной модели - расширить диапазон исследований преднапряженных железобетонных конструкций, как в статических, так и в динамических режимах испытаний, а также повысить достоверность производимых исследований. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в исключении влияния температуры и получении достоверного значения деформации арматурного стержня в процессе длительного деформирования преднапряженного железобетонного элемента, а также в процессе динамического испытания железобетонной конструкции.
Задача решена следующим образом: общим с прототипом является то, что тензометрическое устройство для измерения деформаций арматуры железобетонных конструкций, содержит тензодатчик, включающий проволочный рабочий тензорезистор, расположенный внутри железобетонной конструкции и состоящий из чувствительного элемента в виде решетки с согнутыми в виде гармошки выводами, которая приклеена на диэлектрическую основу, закрепленную тоже с помощью клея на арматурном стержне, пару изолированных проводов, помещенных в трубку из поливинилхлорида и соединенных с многоканальной измерительной системой, вторые выводы которых связаны с выводами решетки, подложку из липкой изоляционной ленты, закрепленной на исследуемом образце в месте спайки выводов проводов и решетки, и защитное покрытие для тензорезистора и спаянных выводов, выполненное из состава включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент в соотношении 55:15:30.
Но в отличие от прототипа это устройство: дополнительно содержит жесткую металлическую подложку, и проволочный компенсационный тензорезистор, расположенный внутри железобетонной
конструкции и состоящий из чувствительного элемента в виде решетки, приклеенный на диэлектрическую основу, пару изолированных проводов, помещенных в трубку из поливинилхлорида и соединенных с многоканальной измерительной системой, вторые выводы которых спаяны с выводами решетки, подложку из липкой изоляционной ленты, закрепленной на исследуемом образце в месте спайки выводов проводов и решетки, и защитное покрытие для тензорезистора и спаянных выводов, выполненное из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент в соотношении 55:15:30, при этом компенсационный тензорезистор приклеен на жесткую металлическую подложку и вместе с ней и спаянными выводами помещен в слой диэлектрического материала, например паралона или пенопласта, а защитное покрытие для компенсационного тензорезистора и спаянных выводов выполнено сверху этого слоя диэлектрического материала, кроме того, пары изолированных проводов обоих тензорезисторов соединены с многоканальной измерительной системой по полумостовой схеме.
В ходе подготовки к испытанию преднапряженного железобетонного элемента кроме воздействия влаги во время бетонирования образца, деформации за счет возможной деформации арматурного стержня в процессе изготовления и транспортировки экспериментального образца, влияния усадочных трещин в бетоне - происходит температурный дрейф измеренных значений деформаций арматуры, в процессе деформирования железобетонной конструкции. Наличие дополнительного компенсационного тензорезистора, не связанного с арматурным стержнем и защищенного от влаги позволяет использовать соединение по полумостовой схеме, что обеспечивает балансировку для каждого тензорезистора в многоканальной системе и расширяет диапозон измерения, что важно при испытаниях в области пластических деформаций, а также существенно уменьшает влияние температуры на
величины измеренных деформаций в процессе динамического испытания преднапряженной железобетонной конструкции.
Полезная модель пояснена чертежом. На котором приведен общий вид предлагаемого тензометрического устройства.
На арматурном стержне 1, на площадке 2, закреплен проволочный рабочий тензорезистор, который состоит из чувствительного элемента 3, выполненного в виде решетки и диэлектрической основы 4, а в месте выводов имеется диэлектрическая подложка 5 в виде двух слоев липкой ленты, например скотча. Возможно выполнение подложки из другой, обладающей изоляционными свойствами ленты. Изолированные провода 6, находятся в поливинилхлоридовой трубке 7. Выводы проводников 6 припаяны с одной стороны к согнутым в виде гармошки выводам 8 чувствительного элемента 3, а с другой стороны защищены от воды при помощи полиэтиленовой пленки 9. Поливинилхлоридовая трубка 7, прочно закреплена к арматурному стержню 1, нитью 10. Вся конструкция герметизирована раствором эпоксидной смолы, отвердителя и цемента 11.
Компенсационный тензорезистор состоит из чувствительного элемента 3 в виде решетки и диэлектрической основы 4, но наклеен не на арматурный стержень, а на металлическую подложку 12. В месте спаянных выводов проводников 6 и выводов чувствительного элемента 3 имеется диэлектрическая подложка 5. Вся конструкция компенсационного тензорезистора обернута диэлектрическим материалом 13 и сверху слоя диэлектрического материала герметизирована раствором эпоксидной смолы, отвердителя и цемента 11. Компенсационный тензорезистор как и рабочий помещен внутри железобетонной конструкции (железобетонная конструкция на чертеже не показана).
Изолированные провода 6 обоих тензорезисторов подсоединены к измерительной системе 14, через многожильный кабель 15 по полумостовой схеме.
Для получения данных о деформировании арматурного стержня 1 экспериментального преднапряженного железобетонного образца во время испытания рабочий и компенсационный тензорезисторы подключаются к многоканальной измерительной системе 14, через многожильный кабель 15. При деформировании конструкции, чувствительный элемент 3 рабочего тензорезистора деформируется, а измерительная система 14 через выводы рабочего тензорезистора 8 и изолированные провода 6 фиксирует показания разбаланса полумоста при сжатии (растяжении) рабочего тензорезистора при недеформируемом компенсационном тензорезисторе и одинаковом сжатии (растяжении) рабочего и компенсационного тензорезисторов при изменении температуры внутри образца, что обеспечивает термокомпенсацию измеряемых значений деформаций. Таким образом, исключается влияние температуры на итоговые показания измерительной системы, тем самым повышается достоверность полученных результатов.
Тензометрическое устройство для измерения деформаций арматуры железобетонных конструкций, содержащее тензодатчик, включающий проволочный рабочий тензорезистор, расположенный внутри железобетонной конструкции и состоящий из чувствительного элемента в виде решетки с согнутыми в виде гармошки выводами, которая приклеена на диэлектрическую основу, закрепленную тоже с помощью клея на арматурном стержне, пару изолированных проводов, помещенных в трубку из поливинилхлорида и соединенных с многоканальной измерительной системой, вторые выводы которых связаны с выводами решетки, подложку из липкой изоляционной ленты, закрепленной на исследуемом образце в месте спайки выводов проводов и решетки, и защитное покрытие для тензорезистора и спаянных выводов, выполненное из состава включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент в соотношении 55:15:30, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит жесткую металлическую подложку, компенсационный проволочный тензорезистор, расположенный внутри железобетонной конструкции и состоящий из чувствительного элемента в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, пару изолированных проводов, помещенных в трубку из поливинилхлорида и соединенных с многоканальной измерительной системой, вторые выводы которых спаяны с выводами решетки, подложку из липкой изоляционной ленты, закрепленной на исследуемом образце в месте спайки выводов проводов и решетки, и защитное покрытие для тензорезистора и спаянных выводов, выполненное из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент в соотношении 55:15:30, при этом компенсационный тензорезистор приклеен на жесткую металлическую подложку и вместе с ней и спаянными выводами помещен в слой диэлектрического материала, например паралона или пенопласта, а защитное покрытие для компенсационного тензорезистора и спаянных выводов выполнено сверху этого слоя диэлектрического материала, кроме того, пары изолированных проводов обоих тензорезисторов соединены с многоканальной измерительной системой по полумостовой схеме.
