Ультразвуковий спосіб вимірювання подовження стрижневої арматури залізобетонної конструкції
Власники патенту UA 2459200:
Використання: для виміру подовження стрижневої арматури залізобетонної конструкції. Сутність полягає в тому, що через стрижень арматури пропускають ультразвуковий сигнал, вимірюють фазу сигналу на виході зі стрижня при ненавантаженому та навантаженому станах, а подовження стрижня визначають за формулою
де Δφ=φ2-φ1; φ1 - фаза сигналу на виході зі стрижня арматури при його ненавантаженому стані; φ2 - фаза сигналу на виході зі стрижня арматури при його навантаженому стані; с - швидкість проходження ультразвуку в арматурі; f – частота сигналу. Технічний результат: підвищення точності вимірювання подовження арматури, зниження енерговитрат, а також можливість контролю подовження арматурного стрижня у готовій залізобетонній конструкції. 2 іл.
Винахід відноситься до галузі неруйнівного контролю будівельних залізобетонних конструкцій і засноване на визначенні несучої здатності конструкції на основі визначення зміни подовження арматури.
Відомий спосіб вимірювання сили натягу арматури за величиною її подовження, в якому для вимірювання довжини арматури застосовуються: лінійки металеві вимірювальні за ГОСТ 427-75; рулетки металеві вимірювальні згідно з ГОСТ 7502-69; штангенциркулі за ГОСТ 166-73 (ГОСТ 22362-77 "Конструкції залізобетонні. Методи вимірювання сили натягу арматури"). Недоліком даного способу є неможливість його здійснення готової залізобетонної конструкції.
Відомий спосіб контролю несучої здатності попередньо-напруженого залізобетонного покриття або перекриття за напружено-деформованим станом вантової арматури (RU 2319952, МПК G01N 27/04, 2006) шляхом пропуску по арматурі електричного струму та вимірювання електроопору, за зміноюякого судять про напружений стан арматури, який відрізняється тим, що кожен стрижень вантової арматури попередньо тарують по напругі, що розтягує, і електроопору, а в процесі зведення і експлуатації будівлі в період навантаження покриття або перекриття по кожному напруженому стрижню вантової арматури пропускають електричний струм низької частоти і електроопору стрижня, яким визначають напружений стан стрижня, і по гранично допустимому напрузі в стрижні судять про несучу здатність покриття або перекриття.
Недоліками цього способу є температурна залежність електроопору, енерговитратність, технологічна складність здійснення вимірювань, висока похибка вимірювань, що проводяться.
Відомий також спосіб вимірювання зусилля в робочій стрижневій арматурі залізобетонної споруди (UA 2389987, МПК G01L 1/00, 2006), що включає утворення двох штраб уздовж арматурного стрижня на відстані не менше довжини анкерування, установку на оголену арматуру значення відносної поздовжньої деформації арматури, перерізання арматури в іншій штрабі, послідовне розтин бетонного шару з оголенням арматури між штрабами до утворення єдиної штраби і вторинне вимірювання значення відносної поздовжньої деформації арматури, обчислення по різниці двох виміряних деформацій сили на місце вирізаного відрізка оголеного арматурного стрижня та вимірювання поточних значень зусиль в арматурі залізобетонної споруди.
Недоліками цього способу є трудомісткість установки датчиків, а також те, що вимірюється зусилля тільки на ділянці арматури.
Найбільш близьких аналогів не виявлено.
Технічним результатом винаходу є підвищення точності вимірювання подовження арматури, зниження трудомісткості вимірювання, енерговитрат, а також можливість контролю подовження арматурного стрижня готової залізобетонної конструкції.
Зазначений технічний результат досягається тим, що через стрижень арматури пропускають ультразвуковий сигнал, вимірюють фазу сигналу на виході зі стрижня при ненавантаженому та навантаженому станах, а подовження стрижня визначають за формулою
,
де Δφ=φ2-φ1; φ1 - фаза сигналу на виході стрижня арматури при ненавантаженому стані; φ2 - фаза сигналу на виході стрижня арматури при навантаженому стані; С – швидкість проходження ультразвуку в арматурі; f – частота сигналу.
Сутність винаходу полягає в тому, що при навантаженні стрижня арматури змінюється його подовження і, відповідно, час проходження ультразвукового сигналу, а також фаза сигналу щодо його ненавантаженого стану (фіг.1), де позначено: 1 - сигнал на виході підсилювача (фіг. 2); 2 - сигнал, що надходить на фазометр через ненавантажений стрижень арматури; 3 - сигнал, що надходить на фазометр через навантажений стрижень арматури; Δφ - різниця фаз при проходженні сигналу через ненавантажений та навантажений стрижень арматури.
Спосіб може бути реалізований, наприклад, за допомогою пристрою, структурна схема якого наведена на фіг.2, де позначено: 4 - генератор сигналів, 5 - модулятор, 6 - схема формування прямокутних імпульсів, 7 - підсилювач, 8 - п'єзовипромінювач, 9 - стрижень арматури, 10 – п'єзоприймач, 11 – підсилювач, 12 – фазометр, 13 – атенюатор, 14 – залізобетонна плита.
Призначення елементів ясно з їхньої назви, елементи 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13, що входятьдо складу пристрою можуть бути виконані на основі радіотехнічних приладів.
Спосіб здійснюється наступним чином.
Ультразвуковий сигнал, що виробляється генератором сигналів 4, подається на модулятор 5 і схему формування прямокутних імпульсів 6. Схема формування імпульсів виробляє прямокутні імпульси, синхронізовані фронтом синусоїдального сигналу, які надходять на модулятор. З модулятора посилений підсилювачем 7 сигнал подається на п'єзовипромінювач 8. Коливання, що пройшли по стрижню арматури 9 і затримані на час, еквівалентне довжині арматури, перетворювані в електричні сигнали п'єзоприймачем 10 і підсилюються як підсилювач 11, поступають на фазометр . , ослаблений атенюатором 13.
За показаннями фазометра визначають різницю фаз Δφ навантаженого та ненавантаженого зразків арматури, яка використовується для визначення подовження арматури.
Ультразвуковий спосіб вимірювання подовження стрижневої арматури залізобетонних конструкцій, що полягає в тому, що через стрижень арматури пропускають ультразвуковий сигнал, вимірюють фазу сигналу на виході зі стрижня при ненавантаженому і навантаженому станах, а подовження стрижня визначають за формулою -φ1; φ1 - фаза сигналу на виході зі стрижня арматури при його ненавантаженому стані; φ2 - фаза сигналу на виході зі стрижня арматури при його навантаженому стані; с - швидкість проходження ультразвуку в арматурі; f – частота сигналу.