Испытание зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рудненский индустриальный институт

Кафедра строительства и строительного материаловедения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Тема _____________________________________________

Дисциплина _______________________________________

Рудный 2012

Содержание

Введение

Влияние на работу тензорезистора внешних факторов

Рентгеновский метод измерения напряжений

Магнитные и электромагнитные методы контроля

Список литературы

Введение

В настоящее время все чаще эксперимент, результаты испытаний непосредственно входят в процесс расчета и проектирования и становятся их неотъемлемой составной частью. Конструирование новых форм сооружений c включением данных экспериментальных исследований, которые проводятся целенаправленно для данного случая, становится обычным в инженерной практике.

Велика роль прогрессивных методов и средств испытания и исследования в деле совершенствования контроля качества массовой продукции строительной индустрии (сборных конструкций из железобетона, металла, дерева и пластиков). Кроме того, очевидно, что развитие и совершенствование существующих методов расчета также невозможно без углубленного экспериментального изучения действительной работы материалов, конструкций и сооружений под эксплуатационными воздействиями. Все это определяет постоянно растущие объем и сложность исследовательских лабораторных и натурных испытаний; одновременно усложняются испытательные аппараты и измерительные приборы.

Влияние на работу тензорезистора внешних факторов

Тензорезимстор (от лат. tensus -- напряжённый и лат. resisto -- сопротивляюсь) -- резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов. Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр.

Изменение температуры окружающей среды существенно влияет на свойства клея. Клей размягчается при повышении температуры, уменьшается его прочность, что проявляется в виде снижения тензочувствительности тензорестора. Исследование влияния низких температур показало, что коэффициент тензочувствительности увеличивается незначительно вплоть до температуры -196С;этим увеличением можно пренебречь.

Влага, находящаяся в воздухе, проникает в большинство клеев и бумажную подложку тензорезистора, изменяя их объем и механические, диэлектрические свойства. Особенно велико влияние влаги на органические, целлулоидные клеи. Меньше - на клеи, изготовленных на базе искусственных смол, а на керамические эмали влага практически не действует.

Клей насыщенный влагой, увеличивается в объеме, и тензопроволока начинает испытывать растяжение. При определенном насыщении влагой ухудшается сцепление между тензонитью и клеем, а также между между тензорешеткой и исследуемой поверхностью. Показателем увлажнения в известной степени является величина сопротивления изоляции тензорешетки относительно конструкции, к которой она приклеена.

Защищать тензорезистор от действия влаги воздуха целесообразно даже в нормальных лабораторных условиях: при испытаниях в условиях высокой влажности тензометрирование без надежной гидроизоляции датчиков недопустимо. При этом гидроизолирующим составом как сами тензорезисторы, так и соеденительные провода на участке до10-15 мм. Из большого числа практикуемых средств гидроизоляции для измерений на поверхности строительных конструкций в течении 5-7 дней можно рекомендовать следующие составы.

Парафино-вазелиновая смесь приготовляется из технического вазелина и парафина путем смешивания в нагретом состоянии. Горячая смесь наносится 2-3слоями на подогретую и обезжиренную поверхность элемента с установленными тензорезисторами. Парафино-вазелиновые смеси обладают хорошей адгезией и пригодны для кратковренной гидроизоляции от действия атмосферных осадков, а также при испытаниях под водой, как при нормальном, так и высоком давлении.

Воск и восковые смеси также могут применяться как средство кратковременной гидроизоляции от атмосферных воздействий. Слой воска наносится в нагретом виде на теплую поверхность. Следует иметь в виду что при отрицательной температуре воск растрескивается, поэтому рекомендуется поверх воска следует наносить слой тавота или технического вазелина.

Карбинольно-цементная смесь представляет собой карбинольный клей с добавкой наполнителя- тонкомолотого портландцемента(обычно20-25%). Хорошо перемешенная масса наносится на подготовленную поверхность и отвердевает в течении суток при нормальных условиях.

Эпоксидно-цементная смесь состоит из эпоксидной смолы ЭД-5 или ЭД-6м (100 весовых частей), отверждаемой полиэтилен-полиамином (6-7 весовых частей). Наполнителем обыно служит портландцемент(50-60 весовых частей). Эпоксидно-цементная смесь наносится на очищенную поверхность элемента с тензорезистором и полимеризуется в течение 20-24 часов.

Следует отметить, что в настоящее время нельзя рекомендовать достаточно надежных способов гидроизоляции в тех случаях, когда конструкция со смонтированными тензорезисторами подвергается температурно-влажностной или автоклавной обработке.

Рентгеновский метод измерения напряжений

В основе рентгеновского метода определения напряжений лежит явление интерференции рентгеновского излучения при прохождении его через кристаллическую решетку материала. При падении рентгеновского излучения на материал, имеющий кристаллическую структуру, может происходить его интерференция при рассеивании на на кристаллической решетке регулярного строения, подобного тому, как это имеет место при прохождении монохрмотических световых лучей через дифракационную решетку с параметрами одного порядка с длиной света. В силу этого рентгеновский метод измерения напряжений может быть использован только при исследовании материалов, имеющих кристаллическую структуру.

Как и все тензометрические методы, рентгеновский метод определения напряжений основан на измерении деформаций.

В металле свободном от напряжений, расстояние между атомами во всех кристаллах одинаково, а характерный линейный размер кристаллической решетки. Изменение остается постоянной независимо от ориентации. Изменение напряженного состояния металла, обусловлено его упругими деформациями, вызывает и соответствующее изменение размеров кристаллической решетки. Таким образом, определяя изменения характерного размера кристаллической решетки, можно измерить величину упругих деформаций материала и, вводя температурную поправку, определить деформации. Зная соответствующие постоянные упругости и величину относительного удлинения, можно рассчитать напряжения.

Важной особенностью рентгеновского метода является то, что он позволяет определять напряжение в металле без «привязки» к его напряженному состоянию. Рентгеновский метод дает абсолютные значения напряжений. Он позволяет, например, измерить начальные и остаточные напряжения в предварительно напряженной арматуре определить остаточные напряжения в зоне сварного шва после его остывания - эти задачи трудно решить другими методами. В связи с тем что рентгеновским методом измеряются микроскопические деформации, то при развитии в материале пластических деформаций рентгеновским методом будет определяться только их упругая составляющая, обусловленная упругими деформациями кристаллической решетки. Таким образом, в отличие от других методов измерений деформаций применение рентгеновского метода дает возможность при развитии в металле пластических деформаций выделять упругую составляющую деформации.

Упругие деформации кристаллической решетки материала малы и, следовательно, изменения расстояния между плоскостями кристаллической решетки также малы. Поэтому их измерения должны производиться с максимальной точностью. При использовании способа отражения в сторону источника рентгеновского излучения точность измерения интерференционных колец на плоской фотопленке позволяет определять напряжения с точностью примерно на порядок ниже, чем при обычных тензометрических методах измерений деформаций

При измерении на рентгенограмме наиболее высокую точность удается получить, если для замеров воспользоваться микрофотометром- прибором, реагирующим на местную плотность потемнения пленки. При этом можно довольно точно найти положение максимума потемнения линии, что на глаз сделать намного труднее. При измерениях необходимо вводить поравку на усадку пленки при ее обработке. Это делается путем сопоставления расстояния, измеренного между контрольными вырезами на кассете и на обработанной пленке.

Рентгеновский метод определения напряжений находит многочисленные применения в исследовательской практике. Он применяется при определении остаточных напряжений при сварке, для исследования концентрации напряжений в образцах с надрезом, потому что с его помощью можно измерять деформации на поверхности с площадью до 0,1мм, а совмещение с киносъемкой дает возможность наблюдать во времени процесс изменения напряжений при нагрузке. Особенно большое значение этот метод имеет при излучении остаточных напряжений в образцах, нагружаемых переменной нагрузкой, так как не разрушая образец, можно измерять напряжения в нем и выделять при этом только упругие деформации.

Однако несмотря на то что рентгеновский метод по сравнению с другими методами обладает бесспорными преимуществами в определении остаточных напряжений, он не получил широкого распространения. Объясняется это прежде всего сложностью применяемой аппаратуры и невысокой точностью результатов измерений. Рентгеновский метод имеет еще один специфическую особенность затрудняющую его применение. Поскольку отражениерентгеновских лучей обладает изберательностью по отнашениюк плоскостям кристаллической решетки, возникает вопрос об упругой анизотропии кристаллов. Исследуемый материал в среднем изотропен, отдельные же его кристаллы анизотропны, и при определение напряжений это обстаятельство должно учитываться, так как отраженные лучи попадают на пленку не от любых плоскостей, а только от тех, которые имеют определенную кристаллографическую ориентировку. В связи с этим, при определении напряжений следует, строго говоря, пользоваться не средними значениями упругих констант металла которые свойственны соответствующим плоскостям кристаллов. Задача устранения указанных трудностей в целом еще не решена и поэтому рентгеновский метод определения напряжений нуждается в совершенствовании.

Магнитные и электромагнитные методы контроля

тензорезистор строительный материал стойкость напряжение

Магнитные методы контроля применяются для ферромагнитных материалов. Они основаны на измерении и анализе результатов взаимодействия электромагнитного поля с контролируемым объектом. При наличии в шве несплошностей, вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта, магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая магнитные потоки рассеяния Изделия контролируют в наложенном постоянном или переменном магнитном поле либо после намагничивания в остаточном поле. Намагничивают детали постоянным, импульсным униполярным, переменным или комбинированным магнитным полем. После контроля детали размагничивают нагревом выше точки Кюри или переменным магнитным полем с амплитудой, равномерно уменьшающейся от некоторой максимальной величины (равной или несколько большей амплитуды намагничивающего поля), до нуля.По приемам регистрации магнитных полей и их неоднородностей магнитные методы контроля подразделяют на магнитопорошковый, магнитографический, магнитоферрозондовый, индукционный, вихретоковый и др.

При магнитопорошковом методе на поверхность намагниченной детали наносят ферромагнитный порошок. Под действием магнитных полей частицы порошка скапливаются над дефектами. Возможно выявление тонких и мелких трещин с раскрытием больше 0,0025 мм и высотой не менее 0,025 мм. В стыковых сварных соединениях с усилением, выполненных автоматической сваркой, выявляются трещины с раскрытием не менее 0,01 мм и высотой не менее 0,1 мм, в соединениях, выполненных ручной сваркой, - соответственно 0,025 мм и 0,25 мм. Можно использовать порошки разного цвета. Для деталей с блестящей светлой поверхностью применяют черный порошок магнетита Fе3О4. При контроле деталей с черной поверхностью используют цветные, окрашенные или отожженные, кирпично-красные, серебристые или темно-коричневые порошки либо люминисцентные порошки, светящиеся при ультрафиолетовом облучении. Часто для удобства нанесения используют магнитные, в том числе магнитолюминисцентные, суспензии на масляно-керосиновой или водной основе (5...6 г мыла, 1 г жидкого стекла, 50... 100 г магнитного порошка на 1 л воды).

Подготовка деталей к контролю заключается в очистке их поверхностей от отслаивающейся ржавчины и грязи. Если применяется сухой метод контроля или используется водная суспензия, то контролируемые поверхности следует очистить от смазки и масла. Иногда перед выполнением контрольных операций контролируемые поверхности покрывают тонким просвечивающимся слоем белой краски или белого нитролака, чтобы черный порошок был лучше виден. Преимущества магнито-порошкового метода: высокая чувствительность к тонким и мелким трещинам, простота, оперативность и наглядность, возможность применения для деталей практически любых форм и размеров.

При магнитографическом методе магнитные поля рассеяния записывают на магнитную ленту, наложенную на участок контроля. Магнитные ленты состоят из основы толщиной 100 мкм, сделанной из триацетата или лавсана, и магнитного слоя толщиной 10...20 мкм, состоящего из окиси железа, взвешенной в лаке. Они могут использоваться многократно. Записи на ленте преобразуются в электрические сигналы и наблюдаются на экране дефектоскопа. В автоматических устройствах применяется непрерывная запись и воспроизведение с бесконечной магнитной ленты в виде петли.

Преимущества магнитографического метода контроля: высокая разрешающая способность (возможность выявления мелких дефектов), позволяющая регистрировать неоднородные магнитные поля, соизмеримые с размером частиц магнитного слоя ленты (порядка 1 мкм), возможность регистрации дефектов на сложных поверхностях и в узких зазорах. Недостатки: необходимость вторичного преобразования информации, регистрируются только составляющие магнитных полей вдоль поверхности ленты, сложность размагничивания и хранения ленты - необходимо предотвращать воздействие внешних магнитных полей.При магнитоферрозондовом методе используются датчики - феррозонды. Они имеют катушки, генерирующие магнитное поле, взаимодействующее с остаточным или наведенным полем контролируемой детали. При попадании дефекта в зону взаимодействия этих полей в катушках датчика возникнет электрический сигнал, по его величине судят о дефекте. Этот метод имеет высокую чувствительность, но для обеспечения достоверности результатов поверхность изделия должна иметь хорошую чистому обработки.

При индукционном методе для регистрации магнитных полей рассеяния, образующихся около дефектов в намагниченной детали, используют катушку, которую двигают вдоль шва с постоянной скоростью. Магнитным полем детали в катушке наводится электродвижущая сила (ЭДС). В местах рассеяния поля ЭДС изменяется - образуется электрический сигнал, по которому судят о дефекте. Катушка намотана на сердечнике из металла с высокой магнитной проницаемостью - вместе они составляют магнитную индукционную головку. Она проще феррозонда, так как не требует генератора для питания. Метод отличается повышенной надежностью, может работать в сильных магнитных полях, однако требует перемещения магнитной головки с постоянной скоростью вдоль направления магнитного поля, при этом щель рабочего зазора в сердечнике должна быть перпендикулярна к направлению движения. Поэтому его рационально применять в массовом производстве (при большой длине швов). Индукционный метод используется, например, для контроля сварных труб, перемещающихся относительно индукционной головки. Магнитные методы контроля широко применяются для ферромагнитных материалов, преимущественно для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в стыковых швах. Достоинства магнитных методов: высокая производительность, безвредность, экономичность. Основные недостатки: усиление шва существенно снижает чувствительность магнитных методов контроля. Объемные включения выявляются хуже, чем плоские трещиноподобные.

Электромагнитные методы неразрушающего контроля основаны на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте. К особенностям вихретокового метода неразрушающего контроля относят:

- электрическую природу сигнала и быстродействие, что позволяет легко автоматизировать контроль;

- значительную скорость и простоту контроля;

- отсутствие необходимости электрического и даже механического контакта преобразователя с контролируемым объектом;

- возможность контроля слоев металла небольшой толщины, а также быстро движущихся изделий.

Существуют три основных метода возбуждения вихревых токов в объекте:

- помещение изделия в катушку (метод проходной катушки);

- накладывание катушки на изделие (метод накладной катушки);

-помещение изделия между первичной и вторичной катушками (экранный метод).

При пропускании через катушку переменного тока определенной частоты магнитное поле этой катушки изменяет свой знак с той же частотой. Если поместить изделие в поле этой катушки, то в нем возбуждаются вихревые токи, поле которых оказывает действие на поле возбуждающей катушки.Существует несколько методов вихретокового контроля (ГОСТ 18353-79): амплитудный, фазовый, частотный, многочастотный. Наибольшее применение нашли амплитудный и частотный методы.

Широкое распространение получили дефектоскопы многоцелевого назначения типа ЭМИД. Эти приборы комплектуются набором проходных катушек - датчиков с внутренним диаметром от 5 до 100 мм, что позволяет контролировать многие изделия.

Список литературы

1. Аронов Р.И. Испытание сооружений: Учебное пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1974. - 187с.

2. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений: Учебное пособие. - М.: Высш. школа, 1975. - 252с.

3. Золотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций: Учебное пособие для вузов. - Мн.: Выш. школа, 1983. - 208с.

4. Лужин О.В., Злочевский А.В. и др. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов / Под ред. О.В.Лужина. - М.: Стройиздат, 1987. - 263с.

5. Факеев Н.П. Руководство к лабораторно-практическим работам по испытанию строительных конструкций и сооружений. - Изд. Томского университета. - Томск, 1997.- 292с.

6. Почтовик Г.Я., Злочевский А.Б., Яковлев А.И. Методы и средства испытания строительных конструкций. - М.: Высш. шк., 1973. - 160с.

Размещено на Allbest.ru