автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Бесконтактная оценка перемещений и деформаций строительных конструкций в испытаниях

Гриценко Валерій Павлович

м

^ УДК 620.179: 621.272.826

Безконтактна оцінка переміщень і деформацій будівельних конструкцій у випробуваннях

Спеціальність 05.23.01. - Будівельні конструкції,

будівлі та споруди.

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі будівельних конструкцій Сумськогс державного аграрного університету Міністерства аграрної політикі України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Фомиця Лєоіііі Миколайович, завідувач кафедри будівельних конструк-ціі Сумського державного аграрного університету.

Офіційні опоненти: '

доктор технічних наук, професор Шагін Олексаид] Львович, завідувач кафедри залізобетонних та кам'яни: конструкцій Харківського державного технічноп університету будівництва та архітектури

кандидат технічних наук, старший науковий співробітниі Азізов Талят Нуреділовнч, директор Сумського центр; наукових досліджень і проектування промислових будівел та споруд

Провідна установа

Полтавський державний технічний університет ім.Ю.Кондратюка (м. Полтава)

Захист відбудеться "27" 2000 р. о год. На засідань

спеціалізованої вченої ради Д64.056.04 Харківського державного технічного університету будівництва і архітектури за адресою: 61002, м Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державног технічного університету будівництва і архітектури за адресою: 61002, & Харків, вул.Сумська, 40.

Автореферат розісланий "2--&'ГПра(£н&2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Актуальність теми. При вирішенні багатьох різноманітних задач апробування будівель та споруд і в залежності від їх особливостей зтрібна різна точність вимірювання переміщень та деформацій /дівельних конструкцій. Особливо висока точність вимірювання іреміщень вимагається при визначенні напружено-деформованого стану жструкцій з метою оцінки їх працездатності або довговічності та здійності, .

Важливе значення має вимірювання переміщень будівельних інструкцій під дією зміни температури, особливо при визначені їх згнестійкості.

При деяких дослідженнях переміщень та деформацій буває еможливим використання традиційних тензометричних методів та еханічних приладів через розташування конструкцій на великій висоті зо в зоні високих температур чи радіаційного випромінювання. Не ажаним є контакт з вимірювальним приладом конструкцій, виготовлених з атеріалів малої жорсткості, тонких плівок, еластичних ниток, або в ипадках досягнення матеріалом межі текучості.

В усіх таких випадках бажано застосовувати безконтактні методи, що азуються на використанні променю світла. Тому дослідження езконтактної оцінки переміщень та деформацій будівельних конструкцій і допомо го ю лазер но ї інтер ферометрії є актуальною темою.

Зв'язок роботи з науковими програмами. .

Дисертаційна робота є розділом досліджень, що проводяться кафедрою удівельних конструкцій Сумського державного аграрного університету за емою "Розробка методів оцінки працездатності та підсилення будівельних онструкцій за складних умов експлуатації". .

Мета роботи: Розробка методики застосування безконтактної оцінки ри дослідженні переміщень та деформацій будівельних конструкцій у ипробуваннях будівель та споруд за допомогою променю світла з ідвищеною точністю.

Задачі, що вирішуються в роботі:

- визначити коло питань в галузі експериментальних досліджень інженерних споруд, що потребують підвищеної точності вимірювання переміщень тадеформацій;

- вивчити особливості визначення переміщень та деформацій в механіці деформованого твердого тіла з точки зору необхідності високої точності вимірювань переміщень:

- розробити методику використання лазерної інтерферометри для безконтактної оцінки розташування об'єктів та їх переміщень і деформацій;

- провести експериментальні дослідження переміщень будівельних конструкцій, виконати аналіз їх точності в порівнянні з методами традиційної тензометрії;

- розробити методику та практичні рекомендації по застосуванню

методів лазерної інтерферометри для експериментальних досліджень будівельних конструкцій, будівель та споруд; ’ •

- впровадити розроблену методику у виробництво.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в тому, що для безконтактної оцінки переміщень та деформацій пропонується використати найбільш сучасні методи лазерної інтерферометри, які дають можливість проводити безконтактно унікальні вимірювання як малих, так і великих деформацій різноманітних конструкцій, що працюють пружно, нелінійно, або перебувають у пластичному стані в експериментальних умовах високих температур, радіації із забезпеченням високого ступеню автоматизації вимірювань таобробки результатів.

Запропоновані нові методи оцінки працездатності будівельних конструкцій при випробуваннях в натурних умовах. .

Практичне значення досліджень полягає в розробці методики, якою запропонована безконтактна оцінка переміщень та деформацій будівельних конструкцій за допогою лазерної інтерферометри і дає можливість;

- забезпечити вимірювання з точністю 1 * 10-3 м, частотою 10-100 вимірів за секунду з автоматизацією реєстрації та обробки результатів;

- виконувати дослідження будівельних конструкцій, будівель і споруд в механіці деформованого твердого тіла Та в техніці обстеження будівельних конструкцій, визначення їх працездатності, особливо в експериментальних умовах при випробуваннях на вогнестійкість, в умовах підвищеної радіації, де потрібні високоточні і в той же час прості для використання автоматизовані методи.

Запропонована методика дає унікальні можливості безконтактної оцінки малих деформацій при дослідженні явищ усадки, набухання, повзучості, пластичнихдеформацій.

Особистий внесок здобувача представлений розробкою методик та систематизацією теоретичних досліджень, а також проведенням експериментів безконтактного вимірювання переміщень при дослідженні кінетики швидкоплинних деформацій повзучості бетону, металевого стержня в умовах високих температур, залізобетонних плит, металевих підкранових балок і мостових ферм під час незначної зміни навантаження.

-з -

іементів дерев'яних конструкцій та призм кам'яної кладки.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи, а також :зультати проведених досліджень доповідались на:

- Міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми теорії і практики будівництва", присвяченій 125-річчю інженерно-будівельного факультету державного університету "Львівська політехніка", Львів, 1997 р.;

- Міжнародному симпозіумі "Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів і конструкцій", Національна академія наук України, фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка, Львів, 1998 р.;

- VII Міжнародній конференції "Экспериментальные исследования инженерных сооружений" (ЭИИС-98), Москва, 1998 р.;

- Семінарі "Енергозберігаючі конструкції та технології в будівництві", Суми, 1998 р.;

- Другій Всеукраїнській науково-технічній конференції "Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону", Київ, 1999 р.;

- Наукових семінарах і конференціях Сумського державного аграрного університету в 1996-2000 р.р.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 робіт, з них 6 - за емою дисертації.

Обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, агальних висновків, списку використаних джерел і додатків. Робота гістить 149 сторінок друкованого тексту, в тому числі: 23 рисунки, 12 аблиць. Список використаних джерел містить 139 робіт.

Основний зміст роботи.

У вступі обгрунтована доцільність застосування безконтактної оцінки а методів вимірювання переміщень і деформацій будівельних онструкцій, що базуються на використанні променю світла, актуальність юботи, викладено мету і задачі досліджень, наукову новизну та практичну (інність роботи.

У першій главі представлений аналітичний огляд методів іезконтактного вимірювання переміщень та деформацій - будівельних інструкцій. Приведені загальні відомості про лазерну інтерферометрію, ібласті її застосування, дані про точність лазерних інтерферометрів. Іаведені способи визначення деформацій за допомогою лазерних іристроїв та характеристика їх точності. При цьому були використані юботи Ангелової Н.В., Александрова В.А., Большакова В.Д., Бабенка В.П..

Барана П.І., Берура Д.І., Ганыдина В.М., Гінзбург В.М., Грузінова В.В., Давиденкова М.М., Захарова О.І., Котова О.В., Коронкевича В.П., ЛужинаО.В., Мінца Л.Л., Піскунова М.Є., Прилєпіна М.Г., Ремізова В.М., Сімкіна Г.С., Сердюкова В.М., Шагіна О.Л., ХайкінаС.Е., Хренова Л.С., Фомиці Л.М. та інших вчених.

Узагальнені досягнення теорії переміщень з кінетики деформацій твердого тіла, розглянуто переміщення точки матеріальної поверхні, тензорні властивості деформацій поверхні.

При використанні для аналізу переміщень теорії текучості розглянуті зв’язки між напруженнями та швидкостями деформацій.

Приведені методики визначення відносних деформацій, а саме:

відносно початкової довжини 80=(/-іа)/10 , відносно кінцевої довжини

^ сії І

£ = {1-І,)/1 та істинної (дійсної) деформації 8ІСЛ)=|— = 1п— •

1, і ^0

Виконано порівняння відносних деформацій, яке показано на рис.1.

Рис.1

' Показано, що при автоматизації методів вимірювань зручніше використовувати істинну деформ'&цію.

Розглянуті Ейлерова та Лагранжева деформації.

На підставі проведеного огляду безконтактних методів оцінки переміщень та деформацій різних об’єктів сформульовані мета і задачі досліджень.

У другій главі викладені основи безконтактних випробувань елементів

знструкцій в умовах експлуатації.

Визначені випадки, коли при випробуваннях будівельних конструкцій еобхідна підвищена точність вимірювання переміщень або деформацій. !еред них: дослідження усадки та повзучості матеріалів, переміщення ерерізів під дією зміни навантаження при різних рівнях напружень, ивчення фізичної нелінійності матеріалів, перевірка гіпотези плоских ерерізів, тощо. Особлива увага приділяється випадкам, коли вимірювальні рилади, що накладаються на зону досліджень, заважають вимірюванням, носять похибки за рахунок викривлення поля деформацій від впливу ласної жорсткості.

Сформульовані принципи, які слід приймати до уваги, застосовуючи ті и інші методи вимірювань.

Розглянуті особливості вимірювання температурних деформацій, коли имірювальний прилад нагрівається разом з об’єктом досліджень. Доведено, що в такому випадку найкращі результати можна одержати лише і допомогою променю світла. Лазерна інтерферометрія дає змогу имірювати переміщення з точністю 0,1 мкм на відстані 10-100м від б’єкта, що важливо при випробуваннях на вогнестійкість.

Розглянуто особливості деформування еластичних матаріалів, які ідрізняються так званими “великими” деформаціями, складною інетикою розвитку деформації з плином часу. Характер розвитку еформацій в часі залежить від рівня напружень і може використовуватися ля оцінки працездатності елементів конструкцій через визначення саме івня напружень. Розглянута кінетика прогинів елементів, що працюють на гин.

Розроблені методи високоточних вимірювань переміщень та еформацій за допомогою лазерної інтерферометри. Наведені основи етоду та конструкція лазерного інтерферометра.

Блок-схема вимірювальної лазерної системи приведена нарис.2.

Базовий (опірний)

де - промінь, що відбивається від одного відбивача;

£, - промінь, що проходить до вимірювального відбивача і повертається до інтерферометра.

Технічні характеристики

величина вимірювального переміщення

база вимірювань......................

швидкість переміщень.................

похибка вимірювань...................

кількість одночасного вимір, координат габарити відбивача...................

О...Зм. до 30м. до 18м/хв. не більш 0,5мкм/м

З

75x65x67мм.

Дана характеристика похибок вимірювання переміщень та розроблені рекомендації щодо їх зменшення при вимірюваннях лазерним інтерферометром.

Сформульовані критерії оцінки працездатності елементів будівелиних конструкційтарозглянуті похибки при оцінці рівня напруженого стану.

У третій главі розглянуті експериментальні дослідження переміщень та деформацій елементів будівельних конструкцій за допомогою лазерної інтерферометри.

Вимірювалися безконтактно температурні деформації металевого стержня, досліджувалися прогини підкранової балки під час роботи мостового крану, вивчалася кінетика прогинів дерев’яних балок для різних рівнів навантаження, а також нелінійність деформування призм із цегляної кладки. Доведені переваги високоточних вимірювань лазерним інтерферометром у порівнянні із традиційною електротензометрією. Показані нові можливості оцінки працездатності елементів конструкцій під час дії динамічного навантаження.

Для вимірювання температурних деформацій металевого стержня були виготовлені три зраки у вигляді труб діаметром 30мм, товщиною стінки 2мм і довжиною 1000мм з алюмінієвого сплаву АМГ-6, який має щільність 2,64т/мЗ, термічний коефіцієнт лінійного розширення (2,4... 2,5)- 10 е 1/град. Всередині зразків розміщувався нагрівальний елемент з ніхромового дроту. Один кінець зразка закріплювався на нерухомій опорі, а інший, на якому кріпилася призма-відбивач інтерферометра, міг вільно переміщатися. Температура вимірювалася в 3 -х точках зразка.

Заміри переміщення вільного кінця зразка проводилися чере кожні 10 секунд при двох різних швидкостях нагрівання. Залежність переміщень від

геператури в часі приведено нарис.З.

2.5

> / N N Ч 'ч

/ / \ \ 4 V

/ * / ч

і / *

о ? £ % 3 Я 5 3 § Сі £ г о я % Р л 400] 5 І щ § ? 5 а § с V § § 3

Рис.З

Переміщення вільного кінця слідувало за графіком температури з гакою точністю, що результати вимірювання переміщень можна використати для визначення середньої температури по довжині зразка з коефіцієнтом варіації 0,008, тобто з одновідсотковою точністю. Таким способом можна вимірювати температуру при дослідженнях в умовах випробування конструкцій на вогнестійкість.

Досліджувалася металева підкранова балка прольотом 12м. висотою 1,62м, що -укладена на залізобетонні колони. Мостовий кран вантажопідйомністю 50т. В середині прольоту на нижньому поясі балки було закріплено дзеркало-відбивач лазерного інтерферометра.

Визначалися прогини в середині прольоту від вантажу, що переміщується теоретично за допомогою ліній впливу та експериментально - за допомогою лазерного інтерферометра. Важливим було забезпечення співпадання початку руху мостового крана з початком запису результатів. Для цього використовувався прийом, за яким принт інтерферометра запускався одночасно з початком руху крана по відзвуку включення контактора. При цьому велася телевізійна зйомка руху крана. На екрані видно початок руху, розташування коліс відносно колон та елементів балки. Це допомагає вносити корективи у фіксування моменту руху крана. Результати експерименту розглядалися у вигляді графіків зміни прогину балки в середині прольоту в залежності від розташування коліс крана при прямому й зворотньому ходах. Порівнювалися величини іі швидкості

зростання прогинів.

Схема розташування крану на момент руху та діаграма прогинів середнього перерізу балки в часі приведено на рис.4.

X., сек

Рис. 4

Методика вимірювання прогинів дерев'яних балок полягає в тому, що балки навантажувалися гравітаційним навантаженням до різних рівнів ступенями. На кожному ступені частка навантаження знімалася і після короткої витримки знову поверталася до попереднього рівня. Таким чином у зразку балки ініціювалися деформації повзучості. На момент повернення балки до попереднього стану її прогини наростали нелінійно на протязі короткого часу. Саме ці прогини необхідно було виміряти з високою точністю, бо саме вони утримують інформацію про рівень напружень в балці. " '

Зростання прогинів вимірювалося інтерферометром з точністю

0,01мкм і частотою 10 вимірів за секунду на протязі 60 секунд.

Експериментальні зразки балок виготовлялися з сосни та дуба довжиною 1000мм і поперечним перерізом 60x150мм. Прогини середини балки в часі при навантаженні до різних рівнів показані на рис. 5.

у, тіл

Рис. 5

З графіка видно, що на протязі перших 10 секунд після навантаження одержана значна інформація про кінетику розвитку деформації в часі з вимірюваннями через кожні 0,1 сек. з точністю 0,01 мкм.

Методика вимірювання деформацій цегляної кладки схожа на попередню. Експериментальні зразки виготовлялися у вигляді цегляної призми розмірами 250x250x700мм. Призми навантажувалися гідравлічним пресом ІОООкН ступенями по 0,2 від проектної несучої здатності.

На южному ступені призма частково розвантажувалася за допомогою домкратної пари, витримувалася деякий час для стабілізації деформацій післядії, а потім часткове розвантаження знімалося.

В той час, коли зразки поверталися до початкового навантаження на ступені, виконувався запис деформації швидкоплинної повзучості за допомогою лазерного інтерферометра. Інтерферометр встановлювався на відстані 150...200мм від цегляної призми-зразка, а дзеркало-відбивач кріпилося на самій цегляній призмі. Результати вимірювання переміщень ценгляної призми приведені у таблиці 1.

Таблиця 1

Час^ сек. Переміщення, мкм при рівнях Швидкість деформування, мкм/сек

0,231 0,462 0,83 0,231 0,462 0,83

1 2 3 4 5 6 7

1 5,7 6,9 6,7 0,6 1,3 1,4

2 6,3 18,2 8,1 2,1 0,5 2,6

3 8,4 18,7 10,7 0,8 2,8

4 9,2 17,2 13,5 1,1 0,1 2,8

5 ' 10,3 17,3 16,3 1,0 2,1

6 11,3 17 18,4 1,2 2,8

7 12,5 16,9 21,2 1,2 0,3 2,0

8 13,7 17,2 23,2 0,8 1,3

9 14,5 16,8 24,5 0,6 0,4 1,8

10 15Д 17,2 26,3 1,8 1,0 2,6

11 16,9 18,2 28,9 0,8 0,3 1,0

12 17,7 18,5 29,9 1,1 0,7 1,4

13 18,8 19,2 31,3 0,8 0.6 1,2

14 19,6 19,8 32,5 1,1 0 1,5

15 20,7 19,8 34,0 0,5 1.0 1,8

16 21,2 20,8 35,8 0,8 0.3 1,0

17 22,0 21,1 36,8 1,0 • _ 1,4

18 23,0 21,0 38,2 1,0 0,3 1,4

19 24,0 21,3 39,6 0,9 1,3

20 22,2 40,9 0,7

21 41,6 2,4

22 44 1,1

25 45,1 0,8

26 45,9 0,9

27 46,8 0,9

Сформульовані принципи врахування властивостей будівельних матеріалів у випробуваннях конструкцій:

— по-перше, перед випробуванням необхідно перевірити відхилення від проекту міцності модуля пружності та наявність дефектів; для цього краще використати неруйнівні методи: для визначення однорідності -

прозвучування ультразвуком, або рентгенівське чи радіаційне просвічування; для виявлення анізотропії - прозвучування ультразвуком в ортогональних напрямках; для визначення тріщин чи локальних дефектів -ультрозвукові та радіаційні методи;

- по-друге, необхідно виконати розрахунки напружень та деформацій з врахуванням дійсних значень міцності, модуля деформацій, коефіцієнту Пуассона та наявності дефектів; знайти при цьому величину випробувального навантаження, його ступенів та величини відповідних переміщень, або деформацій;

- по-третє, необхідно виконати розрахунки необхідної точності та діапазонів вимірювання деформації та переміщень з метою вибору вимірювальних методів та приладів;

- по-четверте, якщо крива деформування нелінійна й характер нелінійності змінюється в часі, то необхідно замірювати швидкість навантаження, зміни деформацій не тільки в залежності від напружень, а також в залежності від часу, або вимірювати швидкість деформування;

- по-п’яте, слід автоматизувати запис результатів експерименту, стабілізувати початок процесу вимірювань та частоту почергових відрахунків величин; налагодити комп'ютерну обробку результатів та виконання подальших розрахунків.

Четверта глава присвячена розробці методів оцінки працездатності удівельних конструкцій. Розглянуті два випадки досліджень: елементів, до працюють у складі статично-визначених систем та елементів систем татично невизначених. А тому у випробуваннях невідомими є не тільки изико-механічні властивості, а й навантаження елементу.

Високоточні вимірювання деформацій дають нові можливості изначення працездатності і оцінки ресурсу роботи конструкцій. Це оказано на прикладі залізобетонних балок. У першому випадку, коли ідомий згинальний момент у перерізі балки, що знаходиться в ксплуатації, невизначеною залишається її працездатність, а саме стан етону та арматури, що в кінцевому вигляді впливає на розташування ейтрального шару балки, тобто визначається висотою стиснутої зони х. Користуючись відомими співвідношеннями у перерізі балки,

днржимо вирази для деформації бетону в стиснутій зоні £6та розтягнутій рматурібалки £,: ^ М (І10 - х)

Е‘=1Г = -----в ■

де В - жорсткість балки, Ь0- робоча висота балки.

Для визначення В та х проводиться прлоцедура часткової зміни моменту М на величину лМ=-0,1 М, під час якої вимірюються: зміна

прогину л/, зміна деформацій £ь і

Висота стиснутої зони визначається із співвідношення:

Х _^Ь _

¡1-Х 8у ’

а жорсткість В - за величиною заміряного а/ від змінимоменту дМ.

У іншому випадку, коли система статично невизначена і зусилля невідомі, використовується метод, запропонований Л.М.Фомицею, що застосовує кінетику швидкоплинних деформацій повзучості бетону у стиснутій зоні, або кінетику зміни прогінів балки під час здійснення процедури часткової зміни навантаження, тобто зміни момента на дМ. При цьому, використовуючи базу констант, знайдених при градуюванні методу, одержують безпосередно рівень напружень Т|(м)—м/ми , який характеризує працездатність елементу.

Викладені методика градуювання з метою напрацювання бази констант та методика натурних випробувань.

У п’ятій главі розглянуто оцінка працездатності будівельних конструкцій і втілення результатів досліджень на промислових об’ єктах міста Суми і Сумської області.

1. Визначалася працездатність залізобетонних плит Сумського заводу “Центролит”. Покриття цеху виконано з ребристих залізобетонних плит 1,5 х 6 м по залізобетонним сегментним фермам. Вимірювання прогинів здійснювалося за допомогою лазерного інтерферометра, який встановлювався на підлозі цеху під плитою, що досліджувалася, а дзеркало-відбивач кріпилося до ребра плити. За результатами виконаних високоточних вимірювань вдалося виконати порівняння теоретичних і фактичних рівнів напружень плит, які використовувалися в подальшому при проведенні натурних вимірювань.

Наведені пропозиції по застосуванню пересувної експрес-лабораторії для до слідження будівельних конструкцій.

2. Визначалася працездатність покриття цеху підготовки сировини Кролевецького заводу силікатної цегли.

Комісією спеціалістів Сумського облагробуду було запропоновано замінити покриття. Але проведені високоточні вимірювання задопомогою

лазерного інтерферометра і одержані при цьому результати дали змогу визнати покриття працездатним і продовжити термін його експлуатації ще на 15 років.

3. Досліджувалися переміщення металоконструкції! мосту через р.Сумка в м.Суми.

Міст через р. Сумка однопрогінний з металевими несучими конструкціями прогоном 21 м, що спираються на бетонні опори.

Металеві прогонні конструкції виконані з решітчатих ферм, виготовлених з нестандартного для цього часу прокатного профілю. Грати ферми перехресні, з'єднання елементів мосту виконані за допомогою заклепок. Під час обстеження було виявлено ряд дефектів. З метою перевірки працездатності мостових конструкцій були проведені заміри переміщень нижнього поясу ферми за допомогою лазерного інтерферометра. Побудовані лінії впливу для кожного, з наїздів вантажів, що проводилися зліва-направо. Аналіз відхилень ліній впливу реальної конструкції балкової системи мосту у вигляді ферм від теоретичної лінії впливу пружної балки дає змогу в узагальненому вигляді одержати інформацію про нелінійність деформування системи. Середньоквадратичне відхилення складає 9,26%.

Продемонстрована точність вимірювання прогинів лазерним інтерферометром забезпечує проведення експрес-аналізу мостових конструкцій. Проведено обгрунтування техніко-економічної ефективності зисокоточних вимірювань.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

І. На основі аналітичного огляду геодезичних методів вимірювання переміщень будівельних конструкцій та сучасних методів з інших галузей промисловості, заснованих на нових досягненнях науки і техніки з'ясовано, що одним з найбільш точних і надійних методів є метод лазерної інтерферометри, який забезпечує вимірювання з точністю І-ІО’м, частотою 100 вимірів за секунду з автоматизацією реєстрації та обробкирезультатів.

і. Визначено коло питань при дослідженні будівельних конструкцій, будівель та споруд в механіці деформованого твердого тіла та в техніці обстеження будівельних конструкцій, визначення їх працездатності, особливо в екстремальних умовах випробувань на вогнестійкість, або в умовах підвищеної радіації, де потрібні безконтактні високоточні і в той же час прості для використання автоматизовані методи.

>. Показані методи і сформульовані критерії оцінки працездатності будівельних конструкцій, засновані на залежності кінетики деформацій

твердого тіла від напружень.

4. Проведено аналіз різних підходів до визначення відносної деформації: як

відношення до початкової довжини, до поточної довжини, логарифмічної (істинної) деформації, та суттєвість Лагранжевої і Ейлерової відносних деформацій.

5. Показана необхідність безконтактних методів вимірювання переміщень

у випадку пластичного деформування, дослідження тонких еластичних матеріалів та виробів, температурних деформацій, досліджень в радіаційному полі, тощо. ■

6. Запропоновані методи оцінки працездатності залізобетонних конструкцій, що працюють в статично-визначених, а також статично-невизначених системах, які застосовуються при випробуваннях в умовах експлуатації.

7. Розроблена методика безконтактної оцінки деформацій та переміщень при вивченні кінетики швидкоплинних деформацій повзучості бетону з метою визначення рівня напруженого стану залізобетонних конструкцій.

8. Дослідження лазерним інтерферометром кінетики прогинів залізобетонних плит під час незначної зміни навантаження дає змогу оцінити їх працездатність і прийняти науково обгрунтоване рішення про можливість подальшого використання або призначення їх підсилення.

9. Проведені експериментальні дослідження температурних деформацій металевого стержня показали, що лазерний інтерферометр може бути застосований для вимірювання температури при випробуваннях на вогнестійкість в зоні вогню, принаймні, з однопроцентною точністю.

ІОЛроведені експерименти по вивченню кінетики швидкоплинних деформацій елементів дерев'яних конструкцій та призм кам'яної кладки показали, що лазерна інтерферометрія дає унікальні можливості вимірювання малих деформацій при дослідженнях явищ усадки, набухання, повзучості, пластичних деформацій.

11. Сформульовано концепції щодо зменшення похибок вимірювання переміщень лазерним інтерферометром.

12. Впровадження результатів досліджень проведено на ряді об’єктів, де була визначена працездатність залізобетонних плит покриття, що дало змогу збільшити термін їх експлуатації, а також оцінено ресурс несучих конструкцій мосту при розробці проекту його реконструкції. Порівняння експериментальних та теоретичних результатів прогинів мосту показало розбіжність біля 9%.

13.Показана економічна ефективність розробок по підвищенню точності

вимірювань в техніці розвитку будівельніїх конструкцій. Використання високоточних методів випробування конструкцій дає змогу майже у два рази збільшувати їх міжремонтний термін.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Гриценко В.П. Підвищення точності вимірювань переміщень будівельних конструкцій геодезичними методами // Збірник наукових статей "Проблеми теорії і практики будівництва", Том IV. - Львів: Вид. Державного університету "Львівськаполітехніка" -1997, с. 23-25.

2. Гриценко В.П. Використання геодезичних методів для дослідження просторової роботи збірних залізобетонних перекрить // Вісник Сумського державного аграрного університету. - Суми: Вид. "Козацькийвал". -1998.-№2.С. 108-110.

3. Гриценко В.П., Фомиця Л.М. Нові задачі по вимірюванню переміщень

будівельних конструкцій// Вісник Сумського державного аграрного університету. Суми: Вид. "Козацький вал". 1998.-№2.С. 111.

4. Фомиця Л.Н., Гриценко В.П. Бесконтактные методы измерения

перемещений строительных конструкций // Бюллетень строительной техники,-Москва: -1998.-№10.С. 11.

5. Гриценко В.П. Особливості експериментального визначення

температурних деформацій методом лазерної інтерферометри // Вісник Сумського держав-ного аграрного університету. - Суми: Вид.

"Козацький вал".- 1998-С. 24. .

6. Гриценко В.П. Вимірювання температурних переміщень будівельних

конструкцій з допомогою лазерного інтерферометра // Вісник Сумського державного аграрного університету. - Суми: Вид.

"Козацький вал". - 2000. - №5. - С. 25-26.

Анотація

Гриценко В.П. Безконтактна оцінка переміщень і деформацій будівельних конструкцій у випробуваннях. - Рукопис. .

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. -Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, Харків. 2000.

Дисертація присвячена розробці методів застосування лазерної інтерферометри для вимірювання переміщень та деформації! будівельних

конструкцій при їх дослідженні. Узагальнено теорію переміщень та деформацій твердого тіла з точки зору їх вимірювання. Розроблено практичні рекомендації щодо підвищення точності вимірювання переміщень та деформацій. Визначено техніко-економічну ефективність високоточних вимірювань.

Ключові слова: лазерна інтерферометрія, інтерферометр, кінетика деформацій, швидкоплинні деформації, працездатність, напруження, точність вимірювання.

Аннотация

Гриценко В.П. Бесконтактная оценка перемещений и деформаций строительных конструкций в испытаниях. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена методам бесконтактной оценки перемещений и деформаций строительных конструкций при их исследовании с помощью лазерной интерферометрии. ,

В первой главе представлен аналитический обзор методов бесконтактного измерения перемещений и деформаций строительных конструкций. Приводятся общие сведения о лазерной интерферометрии, области применения лазерных интерферометров. Обощены достижения теории перемещений из кинетики деформаций твёрдого тела. Рассмотрены методы определения относительных деформаций.

Во второй главе рассмотрена основа бесконтактных измерений элементов конструкций в условиях эксплуатации. Даны обоснования необходимости использования бесконтактных методов при измерении температурных деформаций, усадки и ползучести бетона, деформаций вязко-упругих материалов. Предложены методы и приборы высокоточных измерений перемещений и деформаций, в том числе методы лазерной интерферометрии. ,

В третьей главе представлены представлены результаты экспериментальных исследований перемещений и деформаций строительных конструкций методом лазерной интерферометрии, на основе которых сделано заключение об уникальных возможностях использования бесконтактных методов при исследовании строительных конструкций, расположенных на большой высоте или в неудобных, малодоступных для

измерения условиях, а также в условиях повышенной радиации или высокой температуры при испытаниях на огнестойкость.

В четвертой главе рассмотрены новые методы оценки работоспособности элементов железобетонных конструкций при натурных испытаниях в условиях эксплуатации. Описаны методики и процедуры испытаний.

Пятая глава посвящена практическому внедрению результатов исследовани на промышленных объектах. Приведены примеры определения оценки работоспособности различных видов строительных конструкций на объектах г.Сумы и области.

Показаны целесообразность использования высокоточных методов бесконтактной оценки перемещений и деформаций, строительных конструкций, а также экономическая эффективность использования этих методов в измерении уровня напряжений для определения запаса прочности.

ABSTRACT

Gritsenko V.P. Contactless estimation of Dislocations and deformations of the Bulding constructions during the tests - Manuscript.

Thesis master of Technical Science on speciality 05.23.01 Building Structures, Buildings and Constructions.

Kharkiv State Technical University of Building and Architecture, Kharkiv, 2000.

The work is devoted to elaboration of methods of laser interferometry application of dislocations and deformations measurements of the building constructions while researching.

The dislocations and deformations theory of die hard body from the point of view of their measurements had been generalized.

The practical recommendations for rising exactness of dislocations and deformations measurements have been worked out. Techniko-economical effectivness highexactness ofmeasurementshavebeen fixed.

Key words: laser interferometry, interferometer, kinetic deformations, transient deformations, capacity ofwork, strain, exactness of measurements.

Підп. до друку 18.05.2000 Формат 60x84/16

Умовн.-друк.арк 1,0 Облзид.арк. 1.0 _

Тираж 100 прим. Замовл. № ¿$8¡р

Різоіраф ХДТУБА м.Харків, вул. Сумська, 40, тел.40-29-40