7.3. Тензометры

Наибольшее распространение в практике испытания строительных конструкций получили струнные, механиче­ские и электромеханические тензометры.

Струнные тензометры — приборы дистанционного дей­ствия — применяют главным образом при длительных испы­таниях. По конструктивному исполнению они делятся на накладные и закладные (рис. 7.7). Работа струпных тензометров основана на зависимости частоты собственных коле­баний натянутой струны от напряжения в ней :

где -длина струны (база прибора); —плотность материала струны.

При деформации элемента напряжение струны σ изме­няется. Из формулы приращение напряжения следовательно, относительная деформация

где —последовательно измеренные частоты собственных колебаний струны до и после приложения нагрузки к испытываемому элементу.

Среди механических наибольшее распространение полу­чил рычажный тензометр системы Гугенбергера. В его кинематической схеме (рис. 7.8) применена двойная ры­чажная система, образованная подвижным рычагом и стрелкой, соединенными поводом. Разность отсчетов по шкале тензометра, имеющей 40—50 делений,

Соотношение плеч рычагов (s, r, n, m) подобрано так, что а цена деления шкалы равна 0,001 мм, следовательно,

где _k— поправочный коэффициент.

Если измеряемая деформация превышает 40 мкм, можно переставить стрелку прибора с помощью специального ползунка, что отмечается в журнале наблюдений. Для этого в числитель соответствующей графы журнала записывают отсчет, взятый до перестановки стрелки прибора, а в зна­менатель — новый отсчет после перестановки стрелки к на­чалу шкалы.

Относительная деформация определяется по формуле

где _l— база тензометра, равная 20 мм; при необходимости применяют удлинитель базы до 100—250 мм.

Тензометры Гугенбергера отличаются высокой точно­стью измерений, имеют простую конструкцию, малые габа­риты и массу. Их применяют в лабораторных исследованиях и при полевых испытаниях конструкций. Но в последнем случае следует учитывать и недостатки приборов: необхо­димость навыка установки, легкую повреждаемость, сравни­тельно малый диапазон измерений, невозможность исполь­зования в дождливую и ветреную погоду.

Тензометры Н. Н. Аистова ТА-2 и ТА-6—электромеханического типа. Верхняя часть металлического корпуса прибора изолирована от нижней, и в его цепь включено сигнальное устройство. Тензометр к конструкции прикрепляется струбциной. Лимб вращают до соприкосновения острия микрометрического винта с верхней частью рычага

Рис. 7.7. Струпные тензометры: Рис. 7.8. Схема тен-

а - накладные; 'б - закладные; зометра Гугепбсргера:

1 — натянутая струпа; 1 — неподвижная опора

2 — электромагнит и регистрирующее 2— подвижная опора

устройство; 3 — провода 3 — рычаг; 4 — стрелка;

5 — шкала

Рис. 7.9. Тензометр Аистова:

1-неподвижная призма; 2-подвижная призма; 3-рычаг; 4-микрометрический винт; 5-лимб с делениями; 6-указатель для снятия отсчетов; 7-счетчик оборотов; 8-звуковой сигнал; 9-изолятор.

В момент касания, когда включается звуковой сигнал, по шкале лимба берут начальный отсчет и отводят пинт от рычага, размыкая электрическую цепь. После при­ложения к конструкции нагрузки и появления деформации элемента верхний конец рычага перемещается на величину _Δ, Соотношение плеч рычага таково, что Шаг микрометрического винта равен 0,5 мм. На лимбе на­несено 100 делений. Его поворот на одно деление приводит к линейному перемещению винта на 0,005 мм, откуда относительная , а (в мм). Деформация с учетом поправочного коэф­фициента _k определяется по формуле. Изменение базы тензометра от 20 до 50 мм достигается перемеще­нием опорной призмы вдоль станины. В комплекте с при­бором имеются удлинители базы на 100, 150 и 200 мм, ко­торыми при необходимости заменяют опорную призму. Форма опорных призм зависит от материала испытываемой конструкции, поверхность которой в местах установки тензометров должна быть тщательно подготовлена путем зачистки и шлифовки мелкой наждачной бумагой. На деревянные и бетонные поверхности под тензометры рекомендуется приклеивать тонкие металлические пластинки. База тензометра зависит от измеряемой дефор­мации, модуля упругости материала и требуемой точности измерения.

Конструкции тензометров М.Н. Аистова просты, они удобны для установки и надежны в работе, что позволило широко применять их в полевых лабораторных испытаниях. Однако, снятие отсчетов по лимбу путем его вращения вручную (как и в клинометрах KA-4) повышает погрешность измерений.

К недостаткам, присушим всем тензометрам, можно отнести сравнительно высокую стоимость, чувствительность к изменению параметром внешней среды (например, температуры и влажности), небольшой диапазон эксплуатационной чувствительности, которым находится и основном в пределах упругих деформации. Кроме того, надежная рабо­та приборов зависит от правильности установки и крепления их к конструкции; визуальное снятие отсчета по шкале каждого прибора требует дополнительного обслуживающего персонала и временн. Опасность повреждения прибоpа при обрушении конструкции требует своевременного снятия их и исключает возможность вести наблюдения до момента разрушения.