Ултразвуков метод за измерване на удължението на арматурни пръти в стоманобетонна конструкция
Собственици на патент RU 2459200:
Употреба: за измерване на удължението на прътова армировка на стоманобетонни конструкции. Същността се състои в това, че ултразвуковият сигнал преминава през армировъчния прът, фазата на сигнала на изхода на пръта се измерва в ненатоварено и натоварено състояние, а удължението на пръта се определя по формулата
където Δφ=φ2-φ1; φ1 - фаза на сигнала на изхода на арматурата в ненатоварено състояние; φ2 - фаза на сигнала на изхода на арматурата, когато е натоварена; c е скоростта на преминаване на ултразвук в арматурата; f - честота на сигнала. ЕФЕКТ: подобрена точност на измерване на удължението на армировката, намалена консумация на енергия, както и възможност за контрол на удължението на армировъчен прът в завършена стоманобетонна конструкция. 2 болен.
Изобретението се отнася до областта на безразрушителното изпитване на строителни стоманобетонни конструкции и се основава на определяне на носещата способност на конструкцията въз основа на определяне на промяната в удължението на носещата армировка.
Известен метод за измерване на силата на опън на армировката чрез големината на нейното удължение, при който за измерване на дължината на армировката се използват: метална измервателна линийка съгласно GOST 427-75; метални измервателни ленти съгласно GOST 7502-69; шублери съгласно GOST 166-73 (GOST 22362-77 "Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване на силата на опън на армировката"). Недостатъкът на този метод е невъзможността за прилагането му върху готовата стоманобетонна конструкция.
Известен метод за наблюдение на носещата способност на предварително напрегната бетонна настилка или таван върху състоянието на напрежение и деформация на въжена армировка (RU 2319952, IPC G01N 27/04, 2006) чрез преминаване на електрически ток през армировката и измерване на електрическото съпротивление, чрез промяна накоето се оценява по напрегнатото състояние на армировката, характеризиращо се с това, че всеки прът от въжената армировка е предварително калибриран по напрежение на опън и електрическо съпротивление и по време на строителството и експлоатацията на сградата през периода на натоварване на покритието или тавана през всеки напрегнат прът от вантовата армировка се пропуска нискочестотен електрически ток и се контролират промените в електрическото съпротивление на пръта, чрез което напрегнатото състояние на прътът се определя и максимално допустимото напрежение в пръта се използва за преценка на носещата способност на покритията или покритията.
Недостатъците на този метод са температурната зависимост на електрическото съпротивление, консумацията на енергия, технологичната сложност на измерванията, високата грешка на измерване.
Известен е и метод за измерване на силата в армировката на работната пръта на стоманобетонна конструкция (RU 2389987, IPC G01L 1/00, 2006), включващ формирането на две пръти по дължината на арматурния прът на разстояние не по-малко от дължината на закрепването, монтиране на един от прътите на сензори за деформация върху голата армировка, измерване на първоначалната стойност на относителната дължина l деформация на армировката, нарязване на армировката в друг прът, последователно отваряне на бетонния слой с излагане на армировката между фините части, докато се образува единична фина и вторично измерване на стойността на относителната надлъжна деформация на армировката, изчисляване на разликата между двете измерени деформации на силата, действаща в армировката преди да бъде срязана, инсталиране на преобразувател на сила на мястото на изрязания сегмент на откритата армировъчен прът и измерване на текущите стойности на силите в армировката на стоманобетонната конструкция.
Недостатъците на този метод са сложността на инсталирането на сензори, както и фактът, че силата се измерва само върху участъка на армировката.
Най-близките аналози не са намерени.
Техническият резултат от изобретението е да се повиши точността на измерване на удължението на армировката, да се намали сложността на измерването, разходите за енергия, както и възможността да се контролира удължението на армировъчната греда в готовата стоманобетонна конструкция.
Посоченият технически резултат се постига чрез преминаване на ултразвуков сигнал през арматурния прът, измерване на фазата на сигнала на изхода на пръта в ненатоварено и натоварено състояние, а удължението на пръта се определя по формулата
,
където Δφ=φ2-φ1; φ1 - фаза на сигнала на изхода на арматурата в ненатоварено състояние; φ2 - фаза на сигнала на изхода на арматурата в натоварено състояние; C - скоростта на преминаване на ултразвук в арматурата; f - честота на сигнала.
Същността на изобретението се състои в това, че когато арматурният прът е натоварен, неговото удължение и съответно времето за преминаване на ултразвуковия сигнал, както и фазата на сигнала φ спрямо неговото ненатоварено състояние (фигура 1), където е посочено: 1 - сигнал на изхода на усилвателя (фигура 2); 2 - сигнал, идващ към фазомера през ненатоварена арматурна шина; 3 - сигнал, идващ към фазомера през натоварена арматурна шина; Δφ - фазова разлика при преминаване на сигнала през ненатоварена и натоварена арматура.
Методът може да се приложи например с помощта на устройство, чиято блокова схема е показана на фигура 2, където е посочено: 4 - генератор на сигнали, 5 - модулатор, 6 - верига за генериране на правоъгълен импулс, 7 - усилвател, 8 - пиезоелектричен излъчвател, 9 - арматурна лента, 10 - пиезоелектричен приемник, 11 - усилвател, 12 - фазомер, 13 - атенюатор , 14 - стоманобетонна плоча.
Предназначението на елементите е ясно от името им, елементи 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12, 13, включеникато част от устройството, може да се направи на базата на радиотехнически устройства.
Методът се осъществява по следния начин.
Ултразвуковият сигнал, генериран от генератора на сигнали 4, се прилага към модулатора 5 и веригата за оформяне на правоъгълни вълни 6. Веригата за формиране на импулси генерира импулси с правоъгълни вълни, синхронизирани с фронта на синусоидалния сигнал, които се подават към модулатора. От модулатора сигналът, усилен от усилвателя 7, се подава към пиезоизлъчвателя 8. Трептенията, преминали през арматурния прът 9 и забавени за време, еквивалентно на дължината на арматурата, преобразувани в електрически сигнали от пиезоелектрическия приемник 10 и усилени от усилвателя 11, се подават към фазометъра 12. Сигналът, отслабен от атенюатор 13 се използва като еталон за фазомера.
Според фазометъра се определя фазовата разлика Δφ на натоварените и ненатоварени проби от армировката, която се използва за определяне на удължението на армировката.
Ултразвуков метод за измерване на удължението на прътовата армировка на стоманобетонни конструкции, който се състои в това, че ултразвуков сигнал преминава през пръта на армировката, фазата на сигнала на изхода от пръта се измерва в ненатоварено и натоварено състояние и удължението на пръта се определя по формулата където Δφ=φ2-φ1; φ1 - фаза на сигнала на изхода на арматурата в ненатоварено състояние; φ2 - фаза на сигнала на изхода на арматурата, когато е натоварена; c е скоростта на преминаване на ултразвук в арматурата; f - честота на сигнала.