Устройство для измерения деформаций в предварительно напряженных железобетонных конструкциях и способ измерения деформаций в них
A DEVICE FOR MEASURING DEFORMATIONS IN PRESTRESSED REINFORCED CONCRETE STRUCTURES AND A METHOD FOR MEASURING DEFORMATIONS ON THEM

Изобретение относится к строительству и эксплуатации железобетонных конструкций: оболочек реакторных отделений АЭС, мостов, плотин, высотных зданий и сооружений и может быть использована для измерений деформации нагружения различных конструкций.
Известны устройства для измерения деформаций и напряжений в предварительно напряженных конструкциях путем измерения изменений частоты колебания напряженных натянутых струн железобетонных конструкциях, включающее датчик деформаций (струны) и корпус [1].
Данное устройство применяется на действующих АЭС и его силоизмерительный узел под названием ПСИ-01 позволяет в реальном времени замерять усилие в арматурных пучках для контроля за состоянием железобетонной конструкции. На вышеуказанный силоизмерительный узел выдано свидетельство об утверждения средств измерений RU.C.28.001.А №60767, который предусматривает интервал между поверками 1 год. Однако это требование в условиях эксплуатации АЭС не выполнимо, так как усилие натяжения анкерных пучков достигает 1200 тонн и на территории АЭС такое оборудование для поверки отсутствует, а для транспортировки данного узла требуется демонтаж анкера, что является очень затратным и отрицательно влияет в эксплуатационных условиях на надежность конструкции оболочки АЭС.
Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, - повышение безопасность эксплуатации таких объектов, как АЭС, мостов и так далее за счет обеспечения поверки датчика через заданные интервалы времени.
Указанный результат достигается за счет того, что устройство для измерения деформаций в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, включающее датчик деформаций и корпус снабжено средством крепления к опалубке, датчик устройства выполнен в виде двух ползунов, каждый из которых скреплен с напорной площадкой, корпус выполнен Т-образной формы, с измерительной камерой в его горизонтальной части, в которой размещены концы ползунов датчика, и технологического канала в вертикальной части, сообщенного с измерительной камерой, причем устройство для измерения деформаций снабжено установленными в измерительной камере между ползунами датчика извлекаемыми через технологический канал съемно заменяемыми ограничителем перемещения ползунов и измерительным устройством расстояния между ними.
Указанный результат достигается также за счет того, перед бетонированием, устройство для измерения деформаций закрепляют на опалубке с возможностью доступа к технологическому каналу корпуса с наружной стороны последней, и после заполнения бетоном пространства опалубки и, соответственно помещения напорных площадок датчика в бетон, и последующего твердения бетона, производят через технологический канал корпуса извлечение ограничителя перемещения ползунов, устанавливают через технологический канал между торцами ползунов измерительное устройство расстояния между ползунами, замеряют расстояние между ними, производят напряжение арматуры конструкции, одновременно фиксируя расстояние между ползунами датчика и напряжением, создаваемым напрягающим арматуру устройством, осуществляя контроль деформаций в заданной точке конструкции, и далее, в процессе эксплуатации железобетонной конструкции, измеряя расстояние между ползунами, получают данные о деформации конструкции.
Пример выполнения заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявленное устройство, на фиг. 2, 3 – то же устройство после бетонирования с ограничителем перемещения ползунов и с измерительным устройством расстояния между ползунами соответственно.
Устройство для измерения деформаций в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, содержит датчик 1 деформаций и корпус 2. Датчик выполнен в виде двух ползунов 3, 4, каждый из которых скреплен с соответствующей напорной площадкой 5, 6.
Корпус 2 устройства выполнен Т-образной формы с измерительной камерой 7 в его горизонтальной части, в которой размещены концы ползунов 3,4 датчика, и технологическим каналом 8 в вертикальной части, сообщенным с измерительной камерой 7.
Устройство для измерения деформаций снабжено установленными в измерительной камере 7 между ползунами 3, 4 извлекаемыми через технологический канал 8 съемно заменяемыми ограничителем 9 перемещения ползунов или измерительным устройством 10 расстояния между ползунами.
Устройство для измерения деформаций снабжено средством крепления устройства к опалубке. Оно может быть выполнено, например, в виде наружной резьбы на конце вертикальной части Т-образного корпуса и гайки 11.
Способ измерения деформаций в предварительно напряженных железобетонных конструкциях заключается в следующем.
Перед бетонированием устройство закрепляют на опалубке 12 с возможностью доступа к технологическому каналу 8 корпуса 2 с наружной стороны опалубки.
После заполнения бетоном пространства опалубки и, соответственно помещения напорных площадок датчика в бетон 13, и последующего твердения бетона, производят через технологический канал 8 корпуса извлечение ограничителя 9 перемещения ползунов за его хвостовик 14, устанавливают через технологический канал между торцами ползунов измерительное устройство 10, замеряют расстояние между ними, производят напряжение арматуры 15 конструкции, одновременно фиксируя расстояние между ползунами датчика и напряжением, создаваемым напрягающим арматуру устройством (на фиг. не показано), осуществляя контроль деформаций в заданной точке конструкции, и далее, в процессе эксплуатации железобетонной конструкции, измеряя расстояние между ползунами, получают данные о деформации конструкции и по известной методике [3] получают значение напряжений в заданной точке.
Так как измерительное устройство является извлекаемым из корпуса посредством хвостовика 16, оно может подвергнуто проверке в сертифицированной лаборатории, что повышает надежность контроля за состоянием железобетонной конструкции.
Для точной установки измерительного устройства в технологическом канале могут быть выполнен направляющий элемент 17, например, в виде резьбового соединения.
Для предотвращения попадания бетонной смеси в измерительную камеру предусмотрены уплотняющие элементы 18.
Таким образом данное техническое решение может повысить безопасность эксплуатации таких объектов, как АЭС, мостов и так далее за счет получения объективной информации о деформациях в заданных точках конструкции.
Источники информации
1. Патент РФ №2527129 МКИ - G01L 5/10, 2013;
2. Свидетельство об утверждения средств измерений RU.C.28.001.А №60767, Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2015;
3. Промышленно-гражданские сооружения с натяжением канатов на бетон. Обзор текущего состояния нормативной базы. Примеры выполненных конструкций. М.С. Марченко (ГИП ООО "Проектстроймост"), институт технологий преднапряжения, Москва, конференция 24.09.2013 года.