ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR

Sub redacţia:

Acad. ŞTEFAN BĂLAN V

Ing. MIRCEA ARCAN Cand. şt. tehnice

T U R A T E H N I C Ă B u c u r e ş t i — 1965

Colectivul de elaborare

Ing. M. ARCAN, cantf. şt. tehnice (2.2, 14.2.1. 14.2.3, 15.1, 16.1) Ing. M. BRĂTAN (3.1.5.4, 3.1.5.5) Ing. I. FĂCĂOARU, cand. şt, tehnice (5, 12.1) Ing. F. H A N N (3, 6, 9, 12.2, 14.2.2, 16.2, anexe) Ing. ED. N ICOLAU (1, 14.1) Ing. CL. NICULESCU (3.2.3.2) Ing. D. NICULESCU (8) Prof. Ing. M. PETRESCU (13) Ing. H. SANDI (3.2, 4.5. 11, 15.2) Ing. M. TANNENBAUM, cand. şt. tehnice (2.1, 4, 7, 10) Ing. D. VIESPESCU (4, 7)

CUVÎINT ÎNAINTE

Ştiinţa şi tehnica construcţiilor s-au dezvoltat considerabil în timpurile noastre şi, în paralel, un mare progres a făcut şi ştiinţa încercării construcţiilor şi materialelor de construcţii. Publicarea lucrării de faţă, — conţinînd problemele principale ah încercării construcţiilor, — constituie şi ea o dovadă a acestor afirmaţii.

O influenţă hotărîtoare la realizarea acestui progres a avu t-o creşterea sub regimul democrat-popular, într-un ritm necunoscut pînâ acum, a planurilor de construcţii, cu toată amploarea şi diversitatea construcţiilor din planuri. La acest progres şi-au adus contribuţia lor şi cercetătorii din diferite organizaţii de con-strucţii din ţara noastră, îndeosebi cercetătorii de la „Institutul de cercetări în construcţii şi economia construcţiilor" — ÎNCERC. Specialiştii acestui institui au reuşit, în cei cincisprezece ani care au trecut de la înfiinţare, să organizeze laboratoare bine utilate, care răspund nevoilor marilor şantiere, cu multă competenţă şi operativitate. Lucrarea de fală este în mare măsură sinteza expe-rienţei acumulate de către specialiştii de la ÎNCERC, iar în ceea ce priveşte încercarea podurilor ~ de către cei de la Institutul de cercetări în transporturi şi telecomunicaţii.

Publicarea unui astfel de tratat, de „încercarea construcţiilor", va putea să dea un impuls dezvoltării laturii experimentale a mecanicii construcţiilor, necesar atît pentru verificarea metodelor de calcul introduse în ultimul timp în con-strucţii cît şi pentru verificarea utilizării unor materiale moderne sau a unor structuri constructive îndrăzneţe.

Tratatul răspunde şi necesităţii de lărgire a activităţii de încercare a construcţiilor. Datorită volumului mare de construcţii executate, cu soluţii noi şi inedite, cil tehnologii şi materiale noi, se pune lot mai mult problema veri-ficării prin încercări a calităţii execuţiei, a proprietăţilor materialelor puse în operă şi a comportării sub sarcină a elementelor sau structurii în ansamblu.

în aceste condiţii, devine necesar lot mai mult ca fiecare inginer din proiec-tare sau execuţie să cunoască mai bine acest domeniu pentru ca să poată da idei cu privire la verificarea lucrărilor şi să participe la încercarea structurii pe care a proiectat-o sau a executat-o.

Ca o consecinţă a creşterii volumului de încercări în construcţii, apare şi necesitatea organizării, într-o perspectivă apropiată, a unei reţele de laboratoare de încercări bine dotate cu aparatură modernă şi bine încadrate cu specialişti.

Speram că lucrarea va fi de folos tuturor inginerilor constructori din exe-cuţie, din proiectare, din cercetare şi din învăţămînt. De asemenea, sperăm ca lucrarea să dea şi unele sugestii cu privire la sarcinile de viitor ale specia-liştilor în domeniul încercării construcţiilor.

Astfel, deosebit de importantă apare elaborarea unor metode de cercetare a comportării lucrărilor în timpul exploatării lor, îndeosebi în ceea ce priveşte

6 CUVINT ÎNAINTE

proprietăţile referitoare la curgerea lentă, oboseala şi îmbătrînirea diferitelor materiale. Problema este deosebit de actuală nu mimai pentru construcţiile din beton şi beton armat, — mai ales atunci cînd soluţiile de structuri slnt deosebii de sensibile la deformaţii in timp — dar şi pentru construcţiile din materiale noi (betoane uşoare, armociment, lemn înnobilat, materiale plastice etc.), încă insuficient cunoscute pînă în prezent,

O altă problemă este introducerea mai largă a metodelor dinamice de în-cercare, metode care uşurează depistarea unor defecte grave de execuţie, con-tribuie la înţelegerea schemei reale după care lucrează structura, pun în evidenţă mai clar calităţile materialelor de construcţie etc.

în orice caz va fi necesară, pentru dezvoltarea în continuare a domeniului încercării construcţiilor, colectarea muli mai ampla şi mai organizată a rezultatelor privind diferitele încercări efectuate în Iară atît pe şantiere cît şi în laboratoare, Cunoaşterea acestor rezultate de cît mai mulţi constructori va constitui un sprijin pentru executanţi, cercetători şi proiectanţi. Este util ca înregistrările mai semni-ficative să fie publicate în revistele de specialitate, astfel ca ele să poată constitui baza unei dezvoltări ştiinţifice ample şi continue a acestei activităţi.

Sigur, — avînd în vedere ritmul în care se dezvoltă tehnica în etapa ac-tuală, — este necesar ca utilajul folosii în încercarea construcţiilor să fie cît mai eficient şi încercările să fie făcute cu cea mai mare rigurozitate ştiinţifică.

înainte de a încheia, mulţumesc călduros, în numele colectivului de elaborare a lucrării, conducerii C.S.C.A.S. şi ÎNCERC pentru sprijinul acordat în cursul redactării acestui tratat, precum şi Editurii tehnice pentru preocuparea şi grija pe care le are pentru tipărirea unor astfel de lucrări.

Acad. ŞTEFAN BĂLAN

TABLA DE MATERII

Cuvlnt Înainte 5

Consideraţii generale 1. Introducere 1

1.1. Necesitatea Încercărilor . 13 1.2. Obiectivele Încercărilor In construcţii. Mărimile care caracterizează rezis-

tenţa construcţiilor 14 'IjSL^arametrii caracteristici. Mărimile măsurabile sub Încărcare 16

v ÎVîT Metodica studierii experimentale a construcţiilor 17 2. Propriclăţile mecanice ale materialelor utilizate în construcţii 19

2.1. Caracterul probabilistic al proprietăţilor mecanice ale materialelor şi struc-turilor 19

2.2. Dependenţa de timp a comportării mecanice a materialelor 25 2.2.1. Generalităţi 25 2.2.2. Curbe caracteristice rezultante 26 2.2.3. Curbe izocrone 28 2.2.4. Influenţa vitezei de delormaţie sau de Încărcare 29 2.2.5. Caracteristicile materialelor la încărcări repetate 31

Bibliografie 32

— ^ f — Metode de măsurare, dispozitive şl «parale

3. Metode şi aparate de măsurat In Încercarea prin încărcare a construcţiilor 37 3.1. Măsurări In regim de solicitare statică 37

3.1.1. Generalităţi T 37 3.1.2. Măsurarea deplasărilor şi deformaţiilor 38 3.1.3. Măsurarea deplasărilor unghiulare (rotirilor) 42 3.1.4. Măsurarea deplasărilor relative din lunecare 41 3.1.5. Măsurarea delormaţiilor specifice 44

3.1.5.1. Metoda acoperirilor casante 45 3.1.5.2. Metoda acoperirilor fotoelastice 46 3.1.5.3. Tensometria mecanică 50 3.1.5.4. Tensometria cu coardă vibrantă 53 3.1.5.5. Tensometria electrică 55

3.2. Măsurări In regim de solicitare.dinamică. 85 3.2.1. Generalităţi 85 3.2.2. Utilizarea sistemului mecanic inerţial In măsurarea mişcărilor vibratorii 88 3.2.3. Măsurarea deplasărilor, vitezelor, acceleraţiilor şi deformaţiilor dinamice 92

3.2.3.1. Aparatura mecanică 92 3.2.3.2. Aparatura electrică şi electronică 96

3.2.4. Măsurarea timpului, frecvenţelor şi defazajelor 110 3.2.4.1. Măsurarea timpului 110 3.2.4.2. Măsurarea frecvenţelor şi a turaţiilor 110 3.2.4.3. Măsurarea defazajelor 112

3.3. Controlul şi verificarea aparatelor de măsurat J 1 3 3.1. Alegerea metodei de măsurare 117 Bibliografie 120

4. Metode şi dispozitive de solicitare statică şi dinamică 122 4 .1. Generalităţi 122

8 TABLA DE MATERII

4.1.1. Clasificări 122 4.1.2. Ordinul de mărime al încărcărilor 123

4.2. Scheme de încărcare 123 4.3. Realizarea încărcării statice la încercări pe şantier 128

4.3.1. Generalităţi 128 4.3.2. Realizarea încărcării cu materiale fără coeziune 129 4.3.3. Realizarea încărcării cu semifabricate şi prefabricate 132 4.3.4. Cazuri speciale de încărcare 135

4.4. Standuri pentru încercarea elementelor de construcţie 138 4.4.1. Generalităţi 138 4.4.2. Standuri gravitaţionale 14° 4.4.3. Standuri cu prese hidraulice 145 4.4.4. Standuri specializate 151 4.4.5. Prese hidraulice pentru încercări 154

f v ^ r M etode şi dispozitive de generare a încărcărilor dinamice 158 ^ W 4.5.1. Generalităţi 158

4.5.2. Sisteme de forţe exterioare variind sinusoidal 159 4.5.3. Forţe a căror acţiune începe sau Încetează brusc 163 4.5.4. Forţe de şoc 164 4.5.5. Forţe produse de explozii 166 4.5.6. Convoaie de sarcini mobile 167 4.5.7. Mese şi platforme vibrante 168 4-5.8. Aspecte practice ale generării solicitărilor dinamice 168

4.6. Dispozitive pentru măsurarea forţelor şi presiunilor 169 — 4.6.1. Generalităţi 169

4.6.2. Clasificări 171 4.6.3. Doze hidraulice 171 4.6.4. Doze şi dinamometre mecanice 172 4.6.5. Doze electromecanice 173 4.6.6. Aparate speciale pentru măsurarea eforturilor în slrme. toroaive etc. . . 177

Bibliografie 179 5. Metode şi aparate pentru încercări nedestructive 180

5.1. Introducere 180 5^2. Metode acustice 182

5.2.1. Metoda impulsurilor 183 5.2.1.1. Măsurarea constantelor elastice 183 5.2.1.2. Defectoscopia In medii omogene 188 5.2.1.3. Defectoscopia materialelor eterogene 191 5.2.1.4. Determinarea rezistenţei betonului 197

5.2.2. Metode de vibraţii proprii 214 5.3. Metode mecanice (de duritate) 215

5.3.1. Generalităţi 215 5.3.2. Metode de recul 216 5.3.3. Metode de amprentă 225

5.4. Metode atomice 22-1 5.4.1. Prezentare 22-i 5.4.2. Măsurarea densităţii, compactităţii , segregabilităţii şi grosimilor cu

radiaţii y •. • 221! 5.4.3. Defectoscopia elementelor de beton şi metalice. Determinarea poziţiei

armăturilor cu radiaţii y s a u X • 23Ş 5.4.4. Determinarea umidităţii prin metoda neutronică 23-

Bibliografie 24.'

Organizarea şi efectuarea Încercărilor in construcţii 6. Proicciarea şi organizarea încercărilor 24'

6.1. Generalităţi 2 4 :

6.2. Proiectarea încercării 24! 6.2.1. Studiul preliminar 241 6.2.2. Tema de Încercare 25 ^ r, O TY--J..1..1 . OK'

8 TABLA DE MATERII

6.3. Aspectul administrativ şi economic 261 6.4. Organizarea desfăşurării încercării . , . 262

6.4.1. Formarea grupei de încercare şi repartizarea sarcinilor 262 6.4.2. Pregătirea încercării 264 6.4.3. Desfăşurarea încercării 265

Bibliografie 268 7. încercarea elementelor şi construcţiilor de beton armat şi beton precomprimat . . . 269

7.1. Generalităţi ' 269 7.2. Caracteristicile comportării sub încărcare a construcţiilor de beton armat şi

beton precomprimat 270 7.2.1. Deformaţii le armăturii şi betonului 270 7.2.2. Săgeţile elementelor de beton armat şi beton precomprimat 273 7.2.3. Caracteristicile comportării elementelor de beton armat şi beton pre-

comprimat In starea limită de rezistenţă 275 7.3. Stabilirea prealabilă a caracteristicilor elementului de construcţie sau a

construcţiei încercate 277 7.4. Stabilirea valorilor de control ale caracteristicilor urmărite prin încercare . . 281 7.5. Programul de încărcare 282 7.6. Interpretarea şi aprecierea rezultatelor experimentărilor 285

7.6.1. Starea limită de rezistenţă 285 7.6.2. Starea limită de deformaţie 286 7.6.3. Starea limită de apariţie şi dcschidere a fisurilor 287

7.7. Exemple de încercări 288 7.7.1. încercarea unei ferme alcătuite din panouri asamblate prin precomprimare 288 7.7.2. încercări pe o cupolă de beton armat 301 7.7.3. înccrcarea unei pînze alcătuite din holţari asamblaţi prin precomprimare 304 7.7.4. încercări pe grinzi cu inimă plină asamblate din tronsoane prefabricate 312

Bibliografie 323 8. încercări in uniLăţile de producţie a elementelor prefabricate 324

8.1. Caracterul, scopul şi necesitatea încercărilor 324 8.2. Organizarea încercărilor la unităţile de producţie a elementelor prefabricate . 325 8.3. Frecvenţa verificărilor şi încercărilor de control 327

8.3.1. Mărimea loturilor 327 8.3.2. Frecvenţa încercărilor 328 8.3.3. Caracteristicile de control la încercările de rezistenţă 329

8.4. Termenele de efectuarc a încercărilor 330 8.5. înregistrarea rezultatelor şi întocmirea certificatelor de calitate 331 8.6. Importanţa tehnico-economică a încercărilor de control calitativ al produ-

selor de serie 332 Bibliografie 332

X ) încercarea construcţiilor metalice 333 9.1. Controlul preliminar al construcţiilor metalice 333 9.2. Desfăşurarea încercării prin încărcare 335 9.3. Aprecierea rezultatelor încercării 339 9.4. Exemple de încercare a unor constructii metalice 341 Bibliografie ' 346

10. încercarea elementelor şi construcţiilor de zidărie şi de lemn 347 10.1. Construcţii de zidărie 347

10.1.1. Comportarea sub încărcare a construcţiilor de zidărie 347 10.1.2. înccrcarea la compresiune * 349 10.1.3. încercarea la forţă tăietoare 349 10.1.4. Determinarea caracteristicilor dinamice ale zidăriei 351 10.1.5. Aparatura de măsurat pentru încercări pc elemente de zidărie . . . . 351

10.2. Construcţii de lemn 352 10.2.1. Caracteristici Ic de comportare a construcţiilor de lemn 352 10.2.2. încercări preliminare ale lemnului şi îmbinărilor 353 10.2.3. Ccrcelarea preliminară a construcţiilor de lemn existente 353 10.2.4. Organizarea încercărilor pe construcţii de lemn 354 10.2.5. Exemple de încercări 354

Bibliografie 357

10 TABLA D E M A T E R I I

11. încercări dinamice 357 11.1. Probleme specifice ale solicitărilor dinamice 357 11.2. Probleme specifice ale Încercărilor dinamice 364 1Î73. încercări destinate determinării unor caracteristici ale construcţiei . . . . 365 11.4. Determinarea Încărcărilor dinamice 374 11.5. Determinarea comportării structurilor in condiţii de exploatare 375 11.6. încercări destructive 378 Bibliografie 379

12. încercări nedestructive. Urmărirea In timp a construcţiilor 381 12.1. încercări nedestructive 381

12.1.1. Controlul calităţii betonului In construcţie 381 12.1.2. Determinarea poziţiei armăturilor în elemente de beton armat . . 385 12.1.3. Defectoscopia construcţiilor metalice 393

12.2. Comportarea în timp a construcţiilor 400 12.2.1. Necesitatea urmăririi în timp a construcţiilor. Scop, cazuri de aplicare 400 12.2.2. Obiectivele şi periodicitatea urmăririi în timp a construcţiilor . . . . 401 12.2.3. Metodica urmăririi in timp a comportării construcţiilor 404

Bibliografie 406 13. încercarea podurilor 406

13.1. Generalităţi '. 406 13.2. Obiectivele încercării podurilor 407

13.2.1. încercări pentru recepţia lucrărilor noi 408 13.2.2. încercări efectuate pe construcţii după o perioadă de exploatare . . . 408 13.2.3. încercări cu caracter de cercetare ştiinţifică 409

13.3. Tehnica măsurărilor în încercările podurilor 409 JJÎ.4. Măsurarea deplasărilor 410 13.5. Măsurarea deformaţiilor specifice 411 13.6. încărcarea podurilor în vederea încercărilor 413

13.6.1. încărcări cu grupări de sarcini staţionare 413 13.6.2. încărcări cu grupări de sarcini mobile 416

13.7. Organizarea încercării podurilor 417 13.8. Exemple de încercări executate 419 Bibliografie 43o

Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor 14. Prelucrarea datelor experimentale 433

14.1. Calculul preciziei măsurărilor 433 14.1.1. Generalităţi 433 14.1.2. Reprezentarea datelor experimentale 433 14.1.3. Măsura tendinţei centrale 434 14.1.4. Măsura variabilităţii 434 14.1.5. Curba de distribuţie a frecvenţelor 435 14.1.6. Corelaţia dintre variabile 439

14.2. Evaluarea mărimilor derivate caracteristice pe baza datelor experimentale T corectate 441

14.2.1. Evaluarea tensiunilor. Rozela tensiunilor 441 14.2.2. Evaluarea altor mărimi derivate caracteristice 446

Bibliografie . ' 451 15. Interpretarea rezultatelor experimentale 452

15.1. Criterii de apreciere a rezultatelor Încercărilor 452 15.2. Indicaţii privind interpretarea rezultatelor încercărilor dinamice 454 Bibliografie 457

Dezvoltarea activităţii de studii experimentale şi încercări 16. Problemele dezvoltării activităţii în domeniul experimental 461

16.1. Perspective " . . . 461 16.2. Organizarea unui laborator de încercare a construcţiilor 463 D t u i : — 7

CONSIDERAŢII G E N E R A L E

1. I N T R O D U C E R E

1.1. Xcccsitntea iacereărilor

încercările elementelor şi structurilor de construcţie au un rol din ce în cc mai important în proiectarea şi exploatarea raţională a construcţiilor. Importanţa încercărilor a crescut atît dc mult în ultimul secol, încît uneori se preconizează chiar şi metoda unei dimensionări experimentale a structurilor, metodă care, fără să se opună dimensionării raţionale pe baza unor scheme preconccpute, poate avea o contribuţie hotărîtoare la întocmirea unor proiecte de deosebită amploare şi răspundere.

Necesitatea încercărilor în construcţii rezultă din faptul că în procesul de proiectare trebuie să se adopte soluţii constructive care să satisfacă cele două condiţii de bază, şi anume:

— construcţia trebuie să corespundă scopului pentru carc este cxccutată şi — să reprezinte, din punct de vedere social-economic, soluţia optimă. Spre a corespunde scopului pentru care este executată, construcţia trebuie

să fie capabilă să preia sarcinile care îi vor fi aplicate, să le poată transmite terenului, iar modificările pe care le suferă sub sarcini să nu împiedice desfă-şurarea în cadrul ei a activităţii omeneşti în formele prevăzute iniţial. Pentru a reprezenta o soluţie optimă din punct de vedere social-economic, construcţia trebuie să asigure, într-o conjunctură economică determinată, utilizarea unor investiţii cît mai reduse, amortizabile într-un timp cît mai scurt, valorile minime fiind stabilite pe ansamblul economiei teritoriale şi în dinamica ei.

în elaborarea proiectelor de execuţie se urmăreşte stabilirea tuturor caracteristicilor tehnice ale construcţiei, care să asigure satisfacerea con-diţiilor menţionate mai înainte: alcătuirea structurii de rezistenţă, sarcinile, rezistenţele, dimensiunile. Problema dimensiunilor este o problema în care, dîndu-se o schemă de calcul, un sistem de forţe exterioare, un sistem de stări limită, precum şi caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor, se deduc dimensiunile elementelor structurii de rezistenţă, care să asigure un consum minim de materiale şi o solicitare cît mai raţională a materialului. Rezultă deci că, pentru rezolvarea acestei probleme, trebuie să se dispună de caracteristicile fizico-mecanice (modul de elasticitate, coeficient de contracţie transversală, rezistenţă la rupere, coeficient de plasticitate etc.), de un sistem de stări limită care să permită funcţionarea normală a construcţiei un timp cît mai îndelungat, de un sistem de încărcări exterioare care să se rea-lizeze în construcţia terminată şi de o schemă de calcul care să reflccte cu suficientă aproximaţie modul cum se transmit terenului sarcinile exterioare. Este evident că toate aceste elemente nu pot fi determinate optim decît pe calea experimentală a încercărilor. Multe date sînt cunoscute fără ca o

14 INTRODUCERE

anumită cercetare experimentală să fi fost organizată în acest scop ci numai pe baza experienţei acumulate într-o îndelungată perioadă de timp, pe baza analizei comportării construcţiilor în condiţiile de exploatare uneori neprevăzute iniţial (seisme, bombardamente, degradări accidentale, accidente şi greşeli etc. sau prin uzură). Evoluţia rapidă in ultimul timp a formelor structurilor de rezistenţă, noile tipuri de solicitări care acţionează asupra construcţiilor, diversitatea noilor materiale, impun cu necesitate organizarea metodică a încercărilor menite să furnizeze datele de pornire în problema matematică a dimensionării. Totuşi rămîn încă multe valori nedeterminate, care se iau în mod convenţional, fie pentru că n-a .fost concepută o experi-mentare capabilă să dea un răspuns fără ambiguitate, fie pentru că o asemenea experimentare necesită o cheltuială disproporţionat de mare. în aceste cazuri, încercarca construcţiilor executată, fără distrugerea lor, poate să dea carac-terizări parţiale sau globale sub forma unor indici care clarifică gradul con-cordanţei dintre ipotezele de lucru sau prevederile proiectului de execuţie pe de o parte şi comportarea reală a construcţiei pe de altă parte.

încercările în construcţii sînt neccsare însă nu numai pentru a permite o proiectare judicioasă şi pentru a verifica justeţea ipotezelor de calcul adoptate sau corectitudinea în cursul procesului dc execuţie. încercările pot pune în evidenţă rezervele de rezistenţă ce există în construcţii vechi care trebuie să capcte o utilizare diferită de aceea pentru care au fost construite Şi modul în care aceste rezerve pot fi exploatate cu maximum de economicitate.

Din cele arătate rezultă că încercarea construcţiilor este necesară atît la începutul procesului de construcţie, în faza de concepţie şi de proiectare, cît şi la sfîrşit în faza de verificare. Uneori se pot dovedi necesare chiar con-strucţii experimentale destinate numai încercărilor, mai ales cînd se prevede construirea unor asemenea structuri în serie.

Organizarea sistematică a încercărilor în construcţii se mai justifică însă şi din punctul de vedere al planificării utilizării pe scară teritorială a unora dintre soluţii. O prelucrare statistică a diverselor încercări permite să se stabilească eficienţa unor soluţii constructive şi pe această bază ponderea lor în planurile de perspectivă, cu toate consecinţele economice ce decurg de aici.

Aşadar, încercarea construcţiilor însoţeşte şi grăbeşte progresul în ştiinţa construcţiilor. Deoarcce încercările necesare sînt numeroase, implică cheltuieli cîte o dată destul de mari şi trebuie efcctuate, pentru a se putea trage toate concluziile, într-un timp cît mai scurt, ele trebuie să fie sistematice şi bine organizate, cu respectarea anumitor reguli specifice. Astfel, contribuţia lor la progresul ştiinţei construcţiilor va fi maximă.

1.2. Obiectivele încercărilor In construcţii Mărimile care caracterizează rezistenta construcţiilor

încercările în construcţii au de scop sâ stabilească în primul rind valorile numerice ale parametrilor care caracterizează din punct de vedere fizico-meca-nic construcţia. în al doilea rînd, încercările au de scop să clarifice caracte-risticile globale ale unei construcţii (sau element de construcţie) sub forma unor coeficienţi care o caracterizează în comportarea sa în anumite condiţii

OBIECTIVELE INECERCARII.OR ÎN CONSTRUCŢII 1 5

de solicitare, fie că aceste condiţii sînt specifice procesului de exploatare, fie că ele apar în împrejurări excepţionale. Obiectivele enunţate mai înainte pentru încercări sînt destinate rezolvării unor probleme legate de o anumită construcţie. Dar, încercările se pot efectua şi pentru a clarifica particulari-tăţile unui tip de construcţie sau ale unei soluţii constructive. în acest al treilea caz încercările sînt efectuate în scopul de a se generaliza rezultatele astfel încît ele să poată fi aplicate pe scară largă la numeroase construcţii in diverse condiţii de exploatare^/

Printre parametrii iniţiali ai construcţiei se disting mai ales constantele elastice. Se menţionează, că aceste mărimi caracterizează corpuri omogene, chiar cînd acestea sînt anizotrope, numai din punct de vedere macroscopic. Deoarece, majoritatea materialelor de construcţie au o structură mixtă, omo-genitatea care li se atribuie este convenţională şi se manifestă în valori medii ale constantelor, (v. pct. 2.1.). De aceea determinarea experimentală a acestor parametri necesită o prelucrare şi o interpretare statistică. Printre parametrii care se determină experimental se menţionează şi cei care caracterizează terenul de fundaţie, deformabilitatea lui. De asemenea, deosebit de impor-tante sînt rezistenţele materialelor, curbele caracteristice, curgerea lentă, precum şi rezistenţele la oboseală, caracteristicile dinamice ale materialelor etc.

Tot din categoria parametrilor iniţiali fac parte şi forţele care acţionează structura de rezistenţă. în general aceste forţe exprimă în mod cantitativ influenţa mediului exterior asupra construcţiei. Valoarea lor joacă un rol hotărîtor în calculul de rezistenţă al construcţiei, însă estimarea lor este în general convenţională sau indirectă şi deci aproximativă. Determinarea experi-mentală a lor este o problemă foarte dificilă. Problema se pune cu intensitate mai ales în cazul unor elemente componente ale structurilor care, pentru a fi dimensionate, necesită să se cunoască forţele care exprimă acţiunea restului construcţiei asupra acestui element. Problema este cu atît mai complicată cu cît valorile acestor forţe depind în realitate şi de deformaţiile locale ale suprafeţelor de contact dintre părţile componente ale construcţiilor şi deci de rigiditatea lor relativă. în cazul solicitărilor vibratorii sau ale celor seismice, intensitatea forţelor depinde de acceleraţiile maselor în mişcare, de repartiţia lor în construcţie şi experienţa este aceea care poate să exprime mai aproape de realitate această influenţă complexă^J

Ceilalţi parametri caracteristici construcţiei: deformaţiile specifice maxime, săgeţile, rotirile, valorile încărcării corespunzătoare deschiderii fisu-rilor sau pierderii capacităţii portante etc., sînt mărimile măsurabile sub încărcare (v. pct. 1.3).

Valorile de control reprezintă valorile aceloraşi parametri, stabilite prin Bproiectul construcţiei, pe bază de calcul sau pe baza altor criterii legate de

condiţiile de exploatare. Aprecierea globală a unei construcţii se face cu ajutorul coeficienţilor.

iPrincipalii coeficienţi care caracterizează construcţia sînt cei care se referă I h atingerea stărilor limită. Raportînd de exemplu încărcările care corespund ^pestor stări limite la încărcarea din exploatare curentă, se obţin coeficienţii H e siguranţă determinaţi pe cale experimentală.

*~0 categorie importantă de coeficienţi o constituie aceia care raportează Heformarea construcţiei în ansamblul ei, in anumite zone principale la aceea

16

rezultată din calcul. în general, coeficienţii de concordanţă cu calculul rap tează parametri caracteristici, obţinuţi experimental, la valorile de cont respective, obţinute prin calcul. Astfel de coeficienţi permit o apreciere corectitudinii ipotezelor, schemei şi metodelor de calcul şi corectarea lor asî încît comportarea construcţiei, aşa cum rezultă din calculele proiectantul să aproximeze cu o precizie mai mare comportarea ei în realitate.

£În general, aceşti coeficienţi caracterizează o anumită construcţie şi n caracter de generalitate. O cercetare sistematică bazată pe numeroase încerc efectuate în condiţii de exploatare mai mult sau mai puţin diferite şi pen solicitări variate poate conduce la concluzii cu caracter mai general asu unui tip de construcţie. Asemenea concluzii care pot înfăţişa atît calitat cît şi cantitativ particularităţile unui tip special de structură pot corul la coeficienţi de siguranţă, scheme de calcul, capacitate portantă, cost consum specific cu caracter de generalitate^

1 . 3 . Parametri caracteristici Mărimile măsurabile sub încărcare

Ptcrcetarea experimentală a unei construcţii, menită să stabilească c( portarea acesteia sub acţiunea unui anumit sistem de încărcări, permite del minarea, în orice punct sau zonă a unei construcţii, a tuturor sau a prii palelor valori care în mod obişnuit se obţin prin calcul, ca de exemj tensiuni, deformaţii, deplasări statice sau dinamice (şi derivatele lor în rap cu timpul), rotiri, momente încovoietoare, forţe tăietoare, forţe axiale «

Din aceste mărimi, numai o parte pot să rezulte în mod direct, din ir cat/iile sau înregistrările hmmaU, ţte aparatura de măsurare, celelalte urm a fi deduse pe baza datelor experimentale referitoare la primele mărim pe baza relaţiilor matematice existente între diferitele mărimi care cara rizează comportarea unei construcţii. ]

Prima categorie enumerată constituie mărimile măsurabile. ; Aparatele montate pe elementele de construcţie studiate experimei

permit efectuarea măsurărilor datorită solidarizării lor cu acestea. Ceea ce se măsoară este în realitate o perturbaţie survenită în ap;

ca urmare a acestei solidarizări. Uneori această perturbaţie are o legăl foarte simplă cu mărimile fizice urmărite: astfel, un traductor rezistiv util în tensometrie furnizează o mărime proporţională cu o d efori naţie specif la fel, un comparator cu tije sau cu fir permite determinarea directă a \ deplasări relative. în alte ocazii, legătura dintre mărimea fizică şi perturb survenită în aparat este mai complexă şi aceasta se întîmplă cu deosebiri cazul măsurărilor dinamice.

De exemplu, un aparat de tip seisniometric (fie că este un vibrom sau un accelerometru) mecanic sau electric, cu traductor parametric, furniz< indicaţii proporţionale cu deplasările relative din aparat.

Un aparat seismometric electrod inamic furnizează indicaţii proporţio: cu vitezele relative din aparat. Legătura dintre deplasările sau vitezele reia din aparat şi deplasările sau acccleraţiile absolute ale construcţiei urm« să fie făcute prin intermediul teoriei seismometrului (v. cap. 3).

17

I)in această situaţie obiectivă decurg: metodica încercării, concepţia apa-ratelor de măsură şi înregistrare, criteriile de stabilire a coeficienţilor carac-teristici ai construcţiilor. într-adevăr, oricare ar fi mărimile care urmează sâ fie evaluate pentru a aprecia modul cum răspunde construcţia la încărcările jfewe-i sînt aplicate, ele trebuie să fie calculate, cu excepţia mărimilor măsura-bile, in funcţie de. valorile experimentale ale acestora din urmă. De asemenea, deducerea--prin calcul a unor mărimi ale căror valori nu se pot determina wxperimental poate fi făcută pe mai multe căi, pornind de la diferite mărimi măsurabile experimental. Pe această bază se poate aprecia concordanţa diver-selor măsurări şi verifica justeţea înregistrărilor. Totodată, precizia cu care se obţin mărimile măsurabile experimental determină şi precizia celorlalte mă-rimi. De aceea, alegerea aparatelor de măsură nu poate fi făcută la întîmplare, ci trebuie să existe o corelaţie între sensibilităţile lor, astfel încît valoarea unei mărimi care 1111 poate fi măsurată direct să se obţină cu aceeaşi precizie indi-ferent de mărimea măsurabilă experimental cu ajutorul căreia se poate deduce.

De asemenea, alegerea numărului şi poziţiei punctelor de măsurare trebuie făcută astfel încît din datele experimentale să se poată deduce prin calcul toate mărimile caracteristice construcţiei, să se verifice precizia lor şi să nu rămînă date experimentale inutilizabile sau a căror valoare se ştie că decurge cu suficientă precizie din celelalte măsurări.

Însfîrşit, precizia rezultatelor, care depinde, aşa cum s-a arătat, de pre-cizia măsurărilor făcute,^trebuie să asigure valori suficient de sigure pentru parametrii şi indicii care caracterizează construcţia, astfel încît două valori ale acestora care diferă destul de mult, să corespundă la două construcţii

elemente diferite din punctul de vedere al respectivului parametru sau indice. Precizia măsurărilor reflectă pe de o parte precizia aparatelor de măsură

şi pe de altă parte influenţa factorilor secundari sau accidentali asupra compor-tării construcţiei. Eliminarea acestora nefiind decît în rare cazuri posibilă, repetarea măsurărilor va conduce la abateri, a căror împrăştiere va caracteriza deci precizia rezultatelor măsurărilor. Evaluarea acestei precizii nu poate fi evident efectuată in cazul încercărilor la rupere şi de aceea ea trebuie obţi-nută prin extrapolare.

• în afară de mărimile măsurabile, la încercări trebuie să se cunoască cu suficientă precizie mărimea solicitărilor. Pe baza preciziei cu care se măsoară solicitările se poate stabili şi precizia cu care se determină parametrii şi coeficienţii caracteristici.

l / i . Melodic i i studieri i exper imenta le a c ons t ruc ţ i i l o r

încercarea propriu-zisă a construcţiilor reprezintă numai o etapă în deter-minarea experimentală a caracteristicilor structurii de rezistenţă a unei con-strucţii. întreaga operaţie de cercetare cuprinde mai multe etape, examinate in continuare.

Prima operaţie cu care începe studierea construcţiei existente constă în stabilirea obiectivului încercării. Cu această ocazie trebuie să se precizeze ce parametri sau coeficienţi urmează a fi determinaţi experimental şi dacă schema de calcul constituie de asemenea obiectul cercetării. Stabilirea obiee-

18 I N T R O D U C E R E

tivelor de la începui şi cu claritate nu se poate face dacă nu există o schemă clară de calcul (chiar dacă este aproximativă şi incertă) şi valori estimative pentru toţi parametrii iniţiali necesari efectuării calculelor. încercarea vt trebui să lămurească dacă valorile estimative pentru parametri sau coefi-cienţi corespund realităţii. Eventualele neconcordanţe trebuie să fie explicate fie prin nerealizarea parametrilor admişi ca date inţiale, fie prin deosebire? dintre schema de calcul şi schema reală de lucru.

Pentru atingerea acestor obiective, se. întocmeşte mai înt.îi un tabloi al tuturor parametrilor si coeficienţilor care urmează a fi determinaţi pe cah experimentală, cuprinzînd acolo unde este posibil valorile deduse prin calcul Se stabilesc apoi mărimile măsurabile pe cale experimentală cu ajutoru cărora vor fi evaluaţi parametrii. Cu acest prilej se hotărăşte în ce locuri ah construcţiei se vor face măsurările astfel încît, ele să permită calcularea tutu ror mărimilor urmărite şi verificarea acestora pe mai multe căi. Este căzu să se facă de la început o analiză amănunţită a numărului necesar de punct< în care se vor face măsurările. Acest număr trebuie să nu fie prea mare întrunit îngreunează în mod sensibil încercarea, lungeşte timpul de încercar şi face prea dificilă interpretarea rezultatelor şi compensarea erorilor.

Cunoscîndu-se valorile de calcul ale mărimilor care urmează a fi evaluat pe cale experimentală, precizia care trebuie obţinută la măsurările experi mentale ale acestora şi numărul de puncte de măsurare, se stabileşte apani Lajul necesar.

Pentru buna desfăşurare a operaţiilor de încercare, este necesar să s întocmească un proiect de încercare a construcţiei. Proiectul de organizar a încercării construcţiei are de scop să stabilească obiectivele încercării mijloacele şi meLodele de solicitare, aparatajul de măsurare, transmitere ţ citire a mărimilor măsurabile experimental, ox'ganizarea şantierului în vedere încercării, măsurile de protecţia muncii şi a aparatajului, precum şi metodic centralizării şi a prelucrării datelor experimentale.

Pe baza proiectului şi după organizarea şantierului se trece la efectuare încercării propriu-zise. Desfăşurarea în timp n încercării trebuie să fie st.£ b i l i t a î n p r o i e c t u l de o rgan izare a încercăr i i as t fe l î nc î t să p e r m i t ă t oa l măsurările şi înregistrările fără să întrerupă o perioadă prea îndelungată act vitatea şantierului de construcţie sau darea construcţiei în folosinţă.

Centralizarea principalelor valori orientative trebuie să se facă încă i timpul încercării pentru a se putea interveni la timp dacă se constată o defei ţiune în măsurări.

Prelucrarea definitivă şi amănunţită a rezultatelor încercării se face dup terminarea încercării. Prelucrarea datelor experimentale constă în deducere valorică a tuturor parametrilor ceruţi de obiectivul încercării. Interpretare rezultatelor se face prin stabilirea coeficienţilor urmăriţi şi prin apreciere în consecinţă a posibilităţii de depăşire a diferitelor stări limită prin clar ficarea schemei de lucru a structurii şi, cînd este cazul şi este posibil, expl carea abaterilor de la valorile estimate prin calcul. în măsura în care es posibil, se pot face recomandări în vederea unor măsuri constructive sau unor metode de. calcul mai exacte. La aprecierile finale se va avea în vede: şi valoarea de generalizare a rezultatelor obţinute şi posibilitatea utilizăi concluziilor pentru alte construcţii similare.

'20 PROPRIETĂŢILE MECANICE ALE MATERIALELOR UTILIZATE IN CONSTRUCŢII

în unele secţiuni se dezvoltă deformaţii plastice, în timp ce altele continuă să sc comporte elastic (fig. 2.1). Diagrama alungirilor totale ale piesei repre-zintă astfel numai o medie a alungirilor reale locale în lungul piesei. De exemplu, în cazul unei bare de OL 38 solicitată dincolo de limita de curgere cu o alungire medie de 0,5%, numai circa 25% din lungime a intrat in dome-niul deformaţiilor plastice, restul barei continuînd a se comporta elastic, [2.2].

Ca urmare a caracterului local al dezvoltării deformaţiilor plastice, dia-grama efort-alungire a pieselor reale de oţel nu prezintă de regulă o frîn-tură în punctul de atingere a rezistenţei de curgere, ci se remarcă o porţiune

de racordare, caracteristică fazei în care în-cep să intre în curgere treptat elementele componente mai slabe din structura piesei, restul elementelor fiind încă capabile să preia în continuare un spor de efort [2.3]. Fenomenul se petrece ca şi cînd ar avea loc o reducere progresivă a secţiunii piesei în cursul procesului de încărcare şi ca urmare o reducere corespunzătoare a rigidităţii aces-teia, materializată grafic prin scăderea încli-nării diagramei reprezentative efort-alun gire (fig. 2.2).

%.'J —o cr-—o c=f m T J

720mm

Fig. 2.1. Diagrama dezvoltării deformaţiilor plastice in lungnl

unei epruvete de oţel moale: 1, 2, 3,4,5 — trepte succesive de Încărcare; ar — limita de curgere; T,— T, ( 7 , — 2", ) — traductoare elec

trice rezistive. Cifrele trecute pe diagrame indi-că alungirea specifică stabilită lulnd ca bază întreaga lungime a epruvetei.

Fig. 2.2. Influenţa microncomogenităţii structurii asupra formei diagramei <r —e

la materiale ideal elastic-plastice: 1 — material ideal omogen; 2, 3, 4 — <1ia grame pentru materiale reale, Iu ordinai

creşterii neomogenitSţii interne.

în cazul încărcării la compresiune unei prisme de beton, se remarcă, începîn încărcării, dezvoltarea unor fenomene d

distrugere la nivelul microscopic, care preced ruperea propriu-zisă a prismei în structura betonului apar, în general la nivelul de separaţie dintre agregat

de la o anumită valoare a

CARACTERUL PROPRIETĂŢILOR MECANICE ALE MATERIALELOR 2 1

şi pasta de ciment, microfisuri care se extind şi se generalizează. Formarea microfisurilor se poate detecta cu mijloacele indicate în fig. 2.3, respec-tiv [2.4.j:

— vizual, prin cerce-tarea cu microscopul a su-prafeţei piesei;

prin modificarea vo-lumului betonului, care în-cepe să crească (piesa se umflă ca urmare a formării golurilor reprezentate de mi-crofisuri);

I — prin modificarea va-lorii coeficientului deforma-ţiei transversale care devi-ne egal şi apoi depăşeşte va-loarea 0,5;

— prin scăderea vitezei de propagare a ultrasunetu-lui, indiciu al deteriorării structurii interioare a beto-nului;

— prin înregistrarea unor zgomote interioare, semnalele ruperilor în planele de formare a microfisurilor.

Formarea microfisurilor este legată de caracteristicile structurii interne a betonului. Cu cît aceasta este mai neomogenă, există un număr mai mare de puncte slabe răspîndite în masa betonului şi microfisurile WRpr t trebuie să se formeze mai devre-me în cursul procesului de încăr-care.

în fig. 2.4 s-a reprezentat variaţia raportului dintre efortul unitar de apariţie a microfisurilor Rm şi rezistenţa prismatică a pie-sei Rp r , în funcţie de rezistenţa betonului.

Rezultă că betoanele slabe au o structură mai neomogenă şi deci rezistenţa lor scăzută se ex-plică în mare parte datorită aces-tui fapt. într-adevăr, aceste be-toane se execută de regulă cu ace-leaşi agregate şi acelaşi ciment ca şi betoanele de mărci mai ri-dicate, dar în masa lor abundă punctele slabe, fie datorită can-tităţii prea reduse de ciment pentru

1

X i Domen iul de/formare o microK $o ri/oî\ 1

| +• 1 o 0.5 X0 Scăderea vitezei

Modificarea Modificarea Modificoeo Intensitatea volumului coeficientului vitezei de zgomote/or

deformaţiei propagarea interioare transversale ultrasunetului

Fig. 2.3. Compararea diferitelor metode de detectare a microfisurilor.

10

0.8

0.6

0A

02

/ 1 i i

n

m

• <

? •

IO 1002004001000 300 600

Rpr,kg f/c 'cm*

Fig. 2.4. Helaţia dintre valoarea relativă a efor-tului unitar pentru care apar microfisurile HmlRPT şi valoarea absolută a rezistenţei betonului Rpr•

'22 PROPRIETĂŢILE MECANICE ALE MATERIALELOR UTILIZATE IN CONSTRUCŢII

a lega corespunzător agregatele într-un monolit, fie datorită abundenţei de pori în urma introducerii apei în exces la prepararea betonului.

Structura betonului se poate modela ca un ansamblu de elemente a căror rezistenţă variază după o anumită lege de distribuţie statistică în jurul unei valori medii li. Pe măsura creşterii încărcării exterioare, caracterizate prin efortul unitar macroscopic de compresiune a raportat la întreaga secţiune a piesei de beton, ies treptat din lucru elementele mai slabe, fenomen vizua-lizat prin dezvoltarea microfisurilor. Procesul se petrece ca şi cum o dată cu creşterea încărcării s-ar reduce progresiv secţiunea activă a piesei, ceea ce în diagrama macroscopică efort unitar-deformaţie specifică se traduce prin abaterea din ce în ce mai accentuată de la legea liniară. Pentru un anumit efort unitar macroscopic an, distrugerile locale au cuprins o porţiune atît de mare a secţiunii, încît aceasta nu mai poate prelua un spor de încărcare; (7/j constituie rezistenţa macroscopică (prismatică) a betonului. Capacitatea portantă a piesei nu s-a epuizat însă şi, dacă se asigură prin dispozitive de încercare adecvate o descreştere corespunzătoare a încărcării aplicate pe măsura creşterii în continuare a deformaţiei piesei, se obţine o ramură descendentă în diagrama a—s.

Pentru modelul amintit, caracterizînd omogenitatea structurii modelului prin valoarea coeficientului de variaţie a mulţimii rezistenţelor elementelor componente, s-au trasat în fig. 2.5 diagramele teoretice or—e la compresiune [2.5]. Se remarcă scăderea rezistenţei macroscopice (prismatice) a piesei, ar, O dată cu creşterea neomogenităţii structurii pentru aceeaşi valoare a rezistenţei medii, li, a elementelor componente ale secţiunii, ceea ce confirmă con-cluziile trase pe baza analizei datelor experimentale, din fig. 2.4.

în fig. 2.6 s-au reprezentat diagrame a—e experimentale pentru betoane de rezistenţă diferită, realizate cu acelaşi agregat şi ciment prin variaţia raportului apă/ciment [2.6]. Corespondenţa cu diagramele teoretice din fig. 2.5

CARACTERUL PROPRIETĂŢILOR MECANICE ALE MATERIALELOR 23

a/c -- 0,33

//aJcOi

demonstrează că o justă interpretare a proprietăţilor fizico-mecanice ale beto-nului se poate efectua numai pe baza ipotezei microneomogenităţii structurii acestuia.

Concluzii asemănătoare se obţin din analiza comportării sub încărcare a altor materiale tehnice: lemn, piatră, polimeri etc.

In cazul stărilor neomogene de eforturi, de exemplu în secţiunile elemen-telor solicitate la încovoiere, se interpretează curent fenomenele deformative care se manifestă în cursul în- , f

cârcării pe. baza ipotezei că fie- bkyf/cm 1

care fibră a secţiunii prezintă o comportare identică celei de-terminate experimental pe pie-se solicitate de stări omogene, de eforturi (întindere sau com-presiune).

în realitate se constată în-să abateri însemnate faţă de această interpretare care, deşi in principiu logică şi consec-ventă, neglijează influenţa in-teracţiunii fibrelor diferit de-formate din secţiune şi contra-vine concepţiei asupra carac-terului microneomogen al struc-turii materialelor reale.

Diagramele efort-deforma-ţie obţinute la încercări pe piese solicita Le de stări omogene de eforturi constituie diagrame globale, care exprimă proprie-tăţile întregii secţiuni considerate drept un ansamblu statistic tridimensional, în secţiunile elementelor solicitate de stări neomogene de eforturi, de. exemplu grinzi încovoiate, deformaţiile la fiecare nivel reprezintă proprietăţile, unei fîşii de, material de dimensiuni infinitezimale, adică cele ale unui ansamblu statistic monodiinensional. Coincidenţa caracteristicilor statistice ale celor două ansambluri pentru toate fîşiile cuprinse pe înălţimea secţiunii constituie un eveniment cu probabilitate neglijabilă şi în consecinţă legile de. legătură intre efortul unitar şi deformaţia specifică în fiecare fibră trebuie să difere de legea determinată experimental pe probe solicitate la întindere sau com-presiune şi să difere de asemenea de la fibră la fibră.

Faţă de secţiunea solicitată de forţa axială centrică, porţiunile Ide eforturi unitare maxime în secţiunea solicitată de moment încovoietor

reprezintă fracţiuni reduse. în conformitate cu legile care guvernează compor-tarea ansamblurilor statistice, cu cît scade porţiunea solicitată a ansamblului, create media caracteristicii mecanice relative la porţiunea considerată. Acest fapt a fost demonstrat teoretic şi verificai experimental pentru majoritatea materialelor. Ca exemplu se menţionează diferenţa apreciabilă dintre rezistenţa

0,002 0,004

Fig. 2.6. Comparaţie intre diagramele a —e obţi-nute pe. modelul statistic al betonului şi diagramele experimentale pentru betoane de diferite rezistenţe:

diagrame experimentale; —diagrame teore tice; Cv —coeficient de variaţie a modelului mecanic

statistic.

'24 PROPRIETĂŢILE MECANICE ALE MATERIALELOR UTILIZATE IN CONSTRUCŢII

la compresiune clin încovoiere şi rezistenţa prismatică la beton, unde se con-sideră in mod curent / ? j= l , 25 Rvr•

Creşterea rezistenţei materialelor în fibrele extreme cele mai solicitate este însă datorită nu numai factorilor statistici amintiţi, ci şi apariţiei locale a unei stări triaxiale de eforturi, fibrele învecinate mai puţin încărcate asi-gurînd un fel de fretaj local pentru fibrele extreme. în acest mod se împiedică dezvoltarea liberă a microfisurilor, ceea ce are ca efect sporirea efortului maxim capabil. Din acelaşi motiv creşte substanţial deformai ia limită a fibrelor extreme în raport cu valorile limită înregistrate la încercări pe epruvete soli-citate centric [2.4].

Un alt aspect important îl reprezintă cel al construcţiilor cu număr limitat de secţiuni critice, definind prin secţiuni critice secţiunile de solicitare maximă în lungul elementului, în care se concentrează fenomenele de distrugere în momentul cedării.

în cazul elementelor cu solicitare constantă în întreaga lor masă, (le exemplu un tirant metalic, un stîlp comprimat centric de beton armat sau o bară încărcată cu momente egale la capete, ruperea are loc în secţiunea

cea mai slabă a elementului, care de-vine deci hotărîtoare pentru rezistenţa de ansamblu a acestuia la solicitarea considerată.

Dacă se consideră însă, de exem-plu, cazul unei grinzi dublu încastrate încărcate cu o forţă la mijloc, există numai trei secţiuni de solicitare maxi-mă în care poate avea loc ruperea ele-mentului, în cîmp şi în cele două înca-strări. Coincidenţa punctelor cele mai slabe ale elementului chiar cu aceste secţiuni critice constituie un eveniment de probabilitate destul de redusă [2.7].

Ca urmare, rezistenţa unui ele-ment solicitat de o stare de eforturi cu număr limitat de secţiuni critice este de regulă mai ridicată decît rezistenţa aceluiaşi element solicitat uniform în toate secţiunile.

Din acest punct de vedere prezintă interes şi cazul elementelor cu secţiune de rupere obligată, datorită unor factori accidentali acţionînd anterior aplicării încărcării sau în cursul procesului de creştere a încărcării.

Ca exemplu se prezintă în fig. 2.7 o porţiune dintr-un tirant de beton

precomprimat, cu armătura pretensionată dispusă centric. Separat s-a repre-zentat aceeaşi armătură, lucrînd însă singură în afara tirantului, precum şi variaţia rezistenţelor de rupere ale secţiunilor in lungul acestei armături

Fig. 2.7. Starea de eforturi la rupere intr-(in tirant de beton precomprimat:

a — tirnnt de beton precomprimat; b—varia ţia lui o r în lungul armăturii; c — armătura

în afara betonului.

DUI'I 'NDENŢA DE T1M1' A COMPORTĂRII ML.CANFCF. A MATFRIAI KLOR 25

Dacă se solicită la întindere armătura izolată, se va rupe de pildă în secţiunea «j, unde rezistenţa ei atinge minimul absolut orri.

Dacă se solicită însă la întindere tirantul de beton precomprimat, betonul acestuia fisurează cu mult înainte de rupere într-o secţiune oarecare 2, a cărei poziţie în lungul piesei este independentă de distribuţia proprietăţilor meca-nice ale armăturii. Fisura se formează într-o secţiune care prezintă întîin-plător o rezistenţă mai redusă a betonului la întindere, slăbită prin vreo fisură prealabilă de contracţie sau priuLr-un etrier, un rost de asamblare etc. Nu există motive ca poziţia 2 a fisurii să coincidă cu poziţia 7 a secţiunii de rezistenţă minimă a armăturii.

în secţiunea fisurată efortul unitar din armătură este identic cu cel din cazul armăturii izolate. în secţiunile învecinate însă are loc o reducere trep-tată a efortului unitar din armătură, pe măsura intrării în lucru a betonului întins dintre fisuri. De exemplu, în secţiunea 1, a v l <G P i şi este posibil să existe relaţia

în aceste condiţii, dacă aderenţa dintre armătura pretensionată şi beton

se păstrează pînă la rupere, tirantul se va rupe nu în secţiunea 1 ci în sec-ţiunea 2, pentru o rezistenţă de rupere în armătură rrri mai mare decît valoa-rea oy2 care s-ar obţine la solicitarea aceleiaşi armături in afara tirantului. Această concluzie teoretică este verificată experimental, ruperea armăturilor preîntinse. din elemente de beton precomprimat avînd loc dc regulă pentru rezistenţe mai mari decît valorile obţinute Ia încercări pe epruvete extrase din aceleaşi armături.

Toate aspectele menţionate arată că, pentru justa interpretare a rezul-tatelor experimentale obţinute în cursul încercărilor construcţiilor sau elementelor de construcţie, este absolut necesară luarea în consideraţie a microstructurii statistice a materialelor tehnice reale printr-o prelucrare corespunzătoare a datelor (v. cap. 14).

2 . 2 . Dependenţa de t imp a c o m p o r t ă r i i m e c a n i c e a mater ia l e l o r

2.2.1. Generalităţi

Este cunoscut faptul că, dacă la corpurile elastice ideale diagrama carac-teristică a materialului reprezintă o relaţie univocă între efort unitar şi defor-maţie, la corpurile reale această diagramă are o alură care depinde de viteza de încărcare sau de viteza de deformaţie [2.1, 2.8j.

în mod curent, încercările se efectuează cu viLeză de deforma ţie constantă standardizată; dar maşinile de încercare utilizate curent în laboratoare nu au posibilităţi de a regla cu precizie această viteză, ceea ce poate conduce Ia erori destul de mari, funcţie de materialul utilizat.

în încercarea construcţiilor, interesează însă şi fenomene care depind de

vitezele de încărcare deoarece acestea se pot urmări atît în exploatare cît şi în procesele de încărcare experimentală, unde se pot chiar obţine viteze de încărcare constante.

'26 PROPRIETĂŢILE MECANICE ALE MATERIALELOR UTILIZATE IN CONSTRUCŢII

Studiul influenţei acestor doi parametri arată că, în general, creşterea vitezei de încărcare ca şi creşterea vitezei de deformaţie conduc la obţinerea de valori mărite atît pentru limita de curgere cît şi pentru rezistenţa mate-rialului. Totuşi, influenţa celor doi parametri prezintă unele diferenţe impor-tante; de exemplu, într-o încercare cu viteză (le încărcare constantă forţa 1111 poate să descrească şi nu este posibilă apariţia unei limite de curgere inferioare pe diagrama caracteristică a materialului. Un studiu comparativ teoretic privind proprietăţile mecanice ale lemnului funcţie de viteza de încărcare sau deformaţie este dat îii [2.9].

o 2.2.2. Curbe caracteristice „rezultante"

Datorită influenţei acestor parametri, programele, de realizare, ale încăr-cării sau deformaţiei, atît atunci cînd se încearcă elementul sau structura în ansamblu, cît şi atunci cînd se încearcă epruveta din materialul corespunză-tor, trebuie să fie corelate. Pentru aceasta, este necesar ca variaţia încărcării sau deformaţiei în timp să se efectueze după aceeaşi lege. şi ca cel puţin timpul de încărcare, respectiv de deformare, să fie identic pentru epruvetă şi structurăJIn acest scop, se folosesc aşa-numitele curbe caracteristice „rezul-tante" (pe scurt curbe „rezultante") care se obţin în modul următor:

Se desenează mai întîi în acelaşi sistem de coordonate a—e diagramele caracteristice ale materialului respectiv, diagrame obţinute pentru diferite viteze constante de deformaţie, ca de exemplu cele arătate (cu linie între-

âjmtf'/ty

ţf'0.015 (I/h)

âjmtf'/ty

1'

01 02 OJ £

Fig. 2.8. Diagrame caracteristice obţinute pentru diferite vi teze de deformaţie la un material cu proprietăţi plastice (li nii întrerupte); curba „rezultantă" (linie continuă) pentru

T = 90 min, după [2.10],

ruptă) in fig. 2.8; apoi, pentru o încercare de o anumită durată '/' se obţine curba „rezultantă" unind punctele de pe diferitele diagrame, corespunzătoare acelei deformaţii la care s-a ajuns la sfîrşitul încercării. In fig. 2.8 sc dă ca

D E P E N D E N T A D E T I M P A C O M P O R T Ă R I I M E C A N I C E A M A T E R I A L E L O R . 27

exemplu curba „rezultantă" pentru 7 = 9 0 min (linie continuă) construită cu ajutorul diagramelor caracteristice obţinute pentru vitezele de deformaţie:

e = 0 , 0 1 5 / h , £ = 0 , 0 7 5 / h , e = 0 , 1 5 / h , e = 0 , 3 0 / h , d u p ă [ 2 . 1 0 ] .

î n f i g . 2 .9 , se dă o f a m i l i e de cu rbe „ r e z u l t a n t e " p e n t r u c e l u l o i d u l ger -m a n 1353 (p rodus de f i r m a Speier — R . F . G . ) d u p ă [ 2 . 1 0 ] .

G.kgf/cm2

500

400

300

200

100

0 0 2 4 6 8 10 12 M 16 18 20 22 24 26 £,%

Fig. 2.9. Curbe caracteristice pentru e = (0,0106"-0,24) l / h şi curbele ..rezultante" pentru T=60 —10 min la celuloidul german 1353 (R.F.G.)

după [2.10].

Importanţa acestor curbe rezultă din faptul că la încercarea unul element sau structuri oarecari, eforturile unitare cresc cu viteze diferite întrucît în acelaşi interval de timp (durata încercării T) unele eforturi unitare ajung la rezistenţa de rupere iar altele rămîn mult mai mici; aşa dar curbele carac-teristice, pentru diferitele viteze de încărcare, nu reprezintă fenomenul în ansam-blul său, pe cînd curba „rezultantă" corespunzătoare unei anumite durate a încercării reprezintă relaţia o—e în toate punctele structurii.

Utilizarea în încercarea construcţiilor a curbelor „rezultante" se face în ipoteza simplificatoare că în toate punctele corpului studiat există numai stări de tensiune uniaxiale, deoarece diagramele caracteristice pe baza cărora au fost construite sînt obţinute din încercări la solicitări axiale; asemenea ipoteze sînt curente în tehnica actuală şi numai în punctele care au ajuns la curgere sau rupere trebuie folosite rezultatele încercărilor la solicitări com-plexe şi formulele corespunzătoare teoriilor de curgere, respectiv de rupere.

Se poate considera, în orice caz, că pentru stabilirea programului de solicitare, utilizarea acestor curbe „rezultante" poate fi de mare folos în cazul structurilor din materiale sensibile la variaţia vitezei de deformaţie sau de încărcare.

T-IO mm €'0.24 (r/h.)

30 l j0 50 T- 60 min

L

ohA— 1 -

Y^ i - 0,0106 O/h) \o72(r/hJ •C.2'(l/h)

1/ //

'28 P R O P R I E T Ă Ţ I L E M E C A N I C E ALE M A T E R I A L E L O R U T I L I Z A T E IN C O N S T R U C Ţ I I

2.2.3. Curbe izocrone

Se ştie că materialele de construcţie (betonul, lemnul, masele plastice etc.) prezintă, la temperaturi curente în natură, fenomene de postacţiune (defor-maţie sub încărcare constantă sau după descărcare). Pentru a se putea lua în consideraţie aceste fenomene, se dovedeşte a fi de mare folos utilizarea aşa-nuinitelor curbe izocrone a căror construcţie se prezintă în cele ce urmează.

Diagramele caracteristice ale materialelor reale încep cu o porţiune în linie, dreaptă (sau asimilabilă cu linia dreaptă) corespunzătoare comportării perfect elastice (în limitele preciziei măsurătorilor). De la o anumită valoare a încărcării, diagrama începe să se îndepărteze de la această dreaptă, aba-terea crescînd o dată cu încărcarea.

Problema se poate interpreta ca şi cînd, pentru 1111 efort unitar daL <r, epruveta ar fi trebuit să prezinte o deformaţie perfect elastică corespunzătoare punctului A şi trebuie explicat cum a apărut într-un interval de timp dat deformaţia suplimentară neelastică măsurată de la punctul ipotetic A pînă la punctul real B de pe diagrama caracteristică (fig. 2.10).

Pentru simplitatea exprimării, se va considera, în cele ce urmează, drept deformaţie plastică acea parte a deformaţiei totale care este funcţie de fac-torul timp, indiferent de natura ei fizică.

Dreapta reprezentativă a comportării perfect elastice are un sens fizic numai dacă se face ipoteza că exprimă cazul unui interval de timp nul, adică al încărcării instantanee.

Se înţelege că acest caz este imposibil de obţinut în realitate, dar aceasta nu poate împiedica utilizarea noţiunii de încărcare instantanee drept caz

limită de. referinţă. Noţiunea de încărcare instantanee tre-

buie însă delimitată în oarecare măsură şi ca fenomen fizic; în realitate nu există în-cărcare instantanee, ci numai încărcare apli-cată cu viteză mare şi foarte mare în cursul procesului de încercare. Dacă această viteză depăşeşte anumite valori, încep să se mani-feste în structura materialului fenomene le-gate de inerţia de transmitere a deforma-ţiei, modificîndu-se modul de comportare

_ a materialului. Deoarece, în cele ce urmează, este vorba de. încărcări aplicate static, este

Fig. 2.10. Interpretarea diagramei necesar să se definească încărcarea instan-caracteristice în cazul general al ma- tanee de referinţă drept un proces ipotetic

terialelor reale. de încărcare la care nu se manifestă feno-mene interioare de inerţie.

De subliniat că la majoritatea materialelor reale, diagrama reprezentativă a cazului încărcării instantanee definit anterior nu este totuşi o dreaptă ci o curbă cu caracteristici bine definite. In cele ce urmează se va considera, însă, pentru simplitatea prezentării, această diagramă sub forma unei drepte.

6

D E P E N D E N T A DE T I M P A C O M P O R T Ă R I I M E C A N I C E A M A T E R I A L E L O R . 29

Utilizînd modul de interpretare al diagramei caracteristice din fig. 2.10, se aleg intervale date de timp şi se trec în diagramă punctele corespunzătoare deformaţiilor plastice pentru intervalele de timp considerate, l'nind aceste puncte se obţin diagrame care caracterizează deformaţia totală a elementului după trecerea unui interval de timp t de aplicare a încărcării, acelaşi pentru toate punctele, diagrame denumite izo-crone (fig. 2.11).

Acest mod de analiză a proceselor de deformaţie are un caracter strict fenomenologic şi permite o reprezen-tare cu caracter general a deformaţiilor în timp ale materialelor reale indife-rent de cauza acestor deformaţii. Astfel se obţine posibilitatea tratării sintetice a problemei, prin scoaterea in evidenţă a caracterelor comune ale diferitelor ti-puri de procese deformative.

Izocronele intersectează în gene-ral dreapta / = 0 într-un punct diferit de origină, ceea ce arată că fenomenele Fig- 2.11. Construirea diagramelor izocrone, neelastice nu se manifestă deloc, sau în mod cu totul neglijabil, pentru valori reduse ale încărcării elementului de construcţie.

La multe materiale, izocronele tind către orizontală pentru anumite valori ale încărcării. Ca urmare, dacă se menţin aceste încărcări constante pe ele-mentul de construcţie, atunci, după trecerea intervalului de timp corespunză-tor izocronei considerate, deformaţiile încep să crească la infinit în cursul intervalului de timp următor, adică elementul se distruge. încărcarea respec-tivă reprezintă astfel încărcarea de rupere de durată pentru intervalul de timp dat.

Cu ajutorul izocronelor se poate deci stabili în mod direct relaţia dintre durata de aplicare a încărcării şi valoarea maximă a acesteia pe care o poate suporta elementul de construcţie; ca o concluzie practică pentru desfăşurarea încercării, izocronele permit stabilirea duratei de menţinere a încărcărilor pe structura studiată pentru ca rezultatele încercării să fie concludente.

De asemenea, diagramele izocrone reprezintă 1111 mijloc esenţial pentru lămurirea influenţei deformabilităţii sistemelor de solicitare asupra compor-tării elementelor de construcţie.

2.2.4. Influenţa vitezei de deformaţie sau de încărcare

Clasificarea vitezelor de încărcare sau de deformaţie nu poate fi făcută, în general, pentru orj ce material, ci numai pentru categorii de materiale. De exemplu, viteza s = 105-s_1 este foarte mare pentru sticlă deoarece defor-marea se produce prea repede pentru a permite dezvoltarea unei deformaţii plastice; dar cînd cuprul moale este supus la asemenea solicitări datorite

'30 P R O P R I E T Ă Ţ I L E M E C A N I C E A L E M A T E R I A L E L O R U T I L I Z A T E IN C O N S T R U C Ţ I I

unei explozii, el capătă deformaţii plastice, iar această viteză de deformaţie poate fi considerată redusă. în fond, aşa-numitul solid elastic este cel pentru care vitezele de deformaţii obişnuite sînt prea mari pentru a permite dezvol-tarea curgerii plastice.

Pentru a fixa totuşi ideile, se dă în cele ce urmează, ca exemplu, o cla-sificare a vitezelor de deformaţie la oţelul moale, bazată pe diagrama din fig. 2.12 (după M. M a n j o i n e [2.1] şi E. d e L. C o s t e 1 1 o [2.11]):

- - f o a r t e lentă (e^ lO-^S" 1 ) ; — lenta (statică, e = IO"-4—ÎO^-S"1); — rapidă e( = 10 I0a-s x); — foarte rapidă (cazul şocului £>10ă-s_1). Se observă că în raport cu deformaţia foarLe lentă şi lentă care nu pre-

zintă efecte diferite, deformaţia rapidă duce la creşteri pînă la 1,4 ori vm a x static şi pînă la 2,1 ori a c static, iar deformaţia foarte rapidă la creşteri pînă la 1,5 ori am a x static şi 2,9 ori o e static.

în ce priveşte betonul, se vor urmări diagramele din fig. 2.13, în care se dă influenţa vitezei de încărcare asupra diagramei o j R c n ~ s pe prizme de beton solicitate la compresiune centrică. Curbele £=0,001/100 zile, £=0,001/zi şi e=0,001/h reprezintă deformaţii foarte lente, iar curba £=0,001 /min o deformaţie lentă (statică). Pe măsură ce viteza de deformaţie creşte, creşte şi rezistenţa maximă a betonului, iar rezistenţa de rupere la compresiune a betonului la deformaţii foarte lente reprezintă circa 0,8—0,9 din rezistenţa statică (standardizată) R [2.12]. Dacă se urmăresc în continuare deformaţiile rapide [2.13,2.14] ale betonului, rezultă că în gama de viteze 1—10-s -1, rezis-

Fig. 2.12. Influenţa vitezei de deformaţie asupra proprietăţilor mecanice ale oţelului moale: curba o , „ a x reprezintă variaţia^rezistenţelor maxime

iar curba o c — variaţia limitei de curgere [2.1, 2.11].

tenţa dinamică a accstuîa atinge valori de 1,3—1,7 ori mai mari decît rezistenţa statică R (fig. 2.14). în domeniul deformaţiilor foarte rapide (cazul şocului), rezistenţa la compresiune a betonului este de circa 1,85 ori mai mare dectt R 12 Î21

D E P E N D E N T A DE T I M P A C O M P O R T Ă R I I M E C A N I C E A M A T E R I A L E L O R . 28 28

în ce priveşte influenţa vitezei de deformaţie asupra proprietăţilor meca-nice ale maselor plastice, acest fenomen este într-o şi mai mare măsură carac-teristic (v. de exemplu diagramele pentru celuloid din fig. 2.9).

L

/

2

« - i 000-1 000? 0003 000*. 0005 0006 0007

Fig. 2.13." Influenţa vitezei de deformaţie asupra diagramei a —e pe prizme de beton solicitate la compresiune centrică, In cazul Încărcărilor foarte

lente şi încărcării statice.

2 4 6 8 / 0 O"

Fig. 2.14. Influenţa vitezei de deforma-ţie asupra rezistenţei la compresiune pe cuburi de beton 7 x 7 x 7 (curba 1) şi 1 0 x 1 0 x 1 0 (curba 2), în cazul încărcă-

rilor rapide ( e = ţ — 1 0 s - ^ 2 . 1 3 ] .

6r.kf/i

Pentru alte materiale ca lemnul, această problemă respectiv lucrările marmura, în studiul [2.16] se prezintă în mod direct influenţa vitezei de încărcare (şi nu a vitezei de de-formaţie) asupra rezis-tenţei la compresiune, în fig. 2.15 se poate observa acelaşi feno-men al creşterii rezis-tenţei o dată cu viteza de încărcare.

marmura, sticla, se pot consulta în [2.15, 2.16, 2.17]: în ce priveşte

900

850

800

750

2.2.5. Caracteris-ticile materialelor la încărcări repetate

700

t 4 /

- 4 -

01 1 10 100 1000 6kgf/cms/s

Fig. 2.1f». Influenţa vitezei de încărcare asupra rezistenţei la compresiune a marmurii [2.16].

Capacitatea portantă a materialelor supuse la solicitări depinde de modul în care piesa ajunge la rupere; se deosebesc trei asemenea moduri:

a) printr-o singură încărcare; b) prin încărcări repetate cu un număr redus de cicluri (sub 1 000 de

cicluri, cazul acţiunii seismice);

3 2 PROPRIETĂŢII .F . MF.CANICF. AI.F. MATF.RIAI_F.LOR U T I L I Z A T E ÎN C O N S T R U C Ţ I I

c) prin încărcări repetate cu un număr mare de cicluri (oboseală materialelor).

în lucrarea [2.12], I. I.. K o r c i n s k i arată, pe baza experimentă-rilor efectuate, că la încărcări repetate ea şi la un singur ciclu de încărcare, principalul criteriu pentru înţelegerea comportării materialelor este viteza de încărcare, care are o mare influenţă asupra rezistenţei de rupere atît la oţel cît şi la beton. Astfel, din cercetările făcute, rezultă că viteza mare de încărcare, de ordinul a 30 000 încărcări pe minut în cazul oţelului şi de. ordinul a 200 pînă la 1 000 în cazul betonului, are o influenţă impor-tantă asupra rczisLenţei de rupere la oboseală a oţelului şi betonului în com-paraţie cu încărcările cu viteză mai mică (de ordinul a 1000 încărcări pe minut la oţel şi 10 la beton).

In ceea cc priveşte influenţa unor încărcări repetate cu un număr limitat de cicluri, experimentările efectuate laŢNIISK [2.12] privind rezistenţa oţelului şi betonului supus la încărcări repetate cu maximum 1 000 de cicluri si cu viteză de încărcare apropiată de aceea corespunzătoare construcţiilor supuse la solicitări dinamice (5 încărcări pe secundă) a dus la următoarele rezultate:

între 100 şi 200 cicluri atît oţelul cît şi betonul au prezentat o rezis-tenţă la întindere, respectiv la compresiune, egală cu <jmax static, respectiv R, iar pentru un număr mai mic de cicluri (n=20) rezistenţa oţelului a fost de (1,15—1,2) cmax şi cea a betonului de circa 1,5 R.

Pe baza experimentărilor efectuate, s-a ajuns la o formulă de legătură între rezistenţa la solicitări repetate pentru un număr redus de cicluri şi Ig n (unde n este numărul de cicluri); pentru a = -™--=0:

^max la oţel ffn = (TfHfl«(l,34—0,13 Ig n); la beton CTb=JI(1,16—0,09 lg n).

Din punctul de vedere al problemei efectuării încercărilor dinamice pe construcţii şi interpretării acestora ţinînd seamă de proprietăţile materialelor, concluziile lui I. L. K o r c i n s k i [2.12] prezintă o importanţă deosebită deoarece ele pun accentul pe concordanţa care trebuie să existe între încercă-rile pe structură şi pe epruvetă în ceea ce priveşte frecvenţa şi amplitudinea oscilaţiilor, respectiv viteza de încărcare; aşadar, problema se pune şi în cazul încărcărilor repetate îa fel ca în cazul ruperii printr-o singură încărcare.

înainte de a încheia acest paragraf, trebuie subliniat faptul că în dome-niul dinamic, fie că este vorba de solicitări printr-o singură încărcare cu viteză mare sau foarte mare, fie că este vorba de încărcări repetate, apar constante mecanice caracteristice ale materialelor, diferite de caracteristicile statice: modulul de elasticitate dinamic, coeficientul de amortizare, diferenţa de fază între tensiuni şi deformaţii,\decrementul logaritmic etc. (la pct. 11.1 se dau definiţiile acestor caracteristici).

B i b l i o g r a f i e

2.1. M a r i n , ,1 o s e p h, Mechanical Behai>iour of Engineering Materials, I.onrîon, F-d. Prcn-Liee-Hall International, 1962.

2.2. T r « f i m o v , V. I . , Lokalnosti plasticeskih deformaţii i> mstianuith obruzfah, Issledova-nie po stalnim konstruktiam TNIPS, Moscova. 19~»ii.

33

2.3. A f a n a s i e v , N. N. , Statisticeskaia teoria ustalostnoi procinosti metalloo, Kiev , 1953. 2.4. B e r g , O. I., Fiziceskie osnooî teorii procinosti betona i jelezobetona, Moscova, 1961. 2.5. T a n n e n b a u m , M., Teoria statistică a proprietăţilor deformaţi »e ale betonului.

Studii şi Cercetări de Mecanică Aplicată X I I I , 6/1962. 2.6. H o g n e s t a d , E., H a n s o n, N. \V., Mc II e n r y , D. , Concrete Slress

Distribution in Ultima te Strength Design, Journal of The American Concrete Institute 27,4/1955.

2.7. S a n d i , H , , Proprietăţile statistice ale capacităţii portante a structurilor static nedtUr-mi nate, Studii şi cercetări de mecanică aplicată X I I , 3/1961.

2.8. • * * Symposium on Speed of Testing of Non Melallic Materials, JASTM, Spec. Teh. Publ . , nr. 185.

2.9. A r v o , Y l i n e n , Vergleichende Untersuchung Uber den Einfluss der Belastungs und Verfornmngsgeschwindigkeil auf die Bruchfestigkeit des Holzes, Hoiz als jRoh und Werkstof f , Heft 5, Mai, 1963.

2.10. M o n c h, E. , L o r e c k, R . , A Studţf of the Accuracy and Limits of Application of Plane Photoptastic Experimenta, Proc. of the International Symposium on i'hotoelasticiLy, Chicago, Oct. 19(31.

2.11. D e L. C o s t e I I u , E. , Yield Strenght of Steel al an Extremely High Rate of Străin. Proceedings of The Conference on The Properties of Materials at High Rates of Străin, The InsUluLion of Mechanical Engincers, London, 1957.

2.12. K o r c i n s k i, I. L . , şi alţii, Bazele proiectării clădirilor In regiuni seismice (tra-ducere din limba rusă), Bucurcşti, Editura Tehnică, 1964.

2.13. B r o n s k i, A. P. şi alţii, Dinamiceskaia procinosti stroitelnth materialov pri srednih scorostiah deformaţii, Jurnal pricladuoi mehaniki i tehniceskoi fiziki, nr. 1, 1962.

2.14. N i ţ o 1 a u, V., Vlitanie skorosti nagrujeniia na procinosti betona, Beton i Jelezo-beton, 3, 1959.

2.15. B l k o v s k i i , V. 11., Soprotivlenie materialov DO uremeni c ucetom statistioeskih fak-torov, Moskva, Gosstroiizdat, 1958.

2.16. M o g i, K . , Experimental Study of Deforrnation on Fracture of Marble. On the Pluctua-lion of Compression Strength of Marble and the Relation to the Rate of Stress Appli-cation. Bulletin of Lhe Eartliquuke Research Institute, University of Tokyo, Voi . 37, Par. 1, March, 1959.

2.17. M o r e y , G. W . , The Properties ofGlass, New-York, Reinhold Publishing Corporation 1954.

M E T O D E DE M Ă S U R A R E , D I S P O Z I T I V E ŞL A P A R A T E

3. METODE ŞI APARATE DE MĂSURAT ÎN ÎNCERCAREA PRIN ÎNCĂRCARE A CONSTRUCŢIILOR

3 .1. Măsurări în regim dc solicitare statică

3 11 Generalităţii

Aprecierea comportării construcţiilor şi elementelor de construcţie se face după cum s-a arătat în cap. 1 pe baza rezultatelor obţinute din măsu-rări efectuate în timpul încercărilor. Măsurările au drept obiectiv cunoaşterea anumitor parametri ce caracterizează şi explică comportarea de ansamblu sau locală a elementelor cercetate.

în funcţie de parametrii ce urmează a fi măsuraţi se folosesc diferite aparate, unele specializate pentru un anumit tip de măsurări, altele cu posi-bilităţi de a fi folosite Ia măsurarea mai multor mărimi [3.1].

Aparatele de măsurat folosite la încercarea construcţiilor trebuie să cores-pundă în general următoarelor cerinţe:

— precizia aparatelor să corespundă nevoilor de determinare a valorii mărimii de măsurat. Precizia este caracteristica metrologică a unui aparat de măsurat, prin care se exprimă gradul de exactitate al rezultatelor în măsu-rări (STAS 2933-60). Ea este apreciată prin eroarea limită, sau una din erorile mijlocii, conform STAS 2872-59. Precizia aparatelor de măsurat este cu atît mai mare cu cît aparatul este mai sensibil şi are un prag de sensibilitate mai coborît, cu cît este mai just, mai fidel şi siguranţa citirii este mai mare;

— domeniul de măsurare să fie cît mai larg, adecvat nevoilor, fără a avea variaţii de precizie a indicaţiilor în cuprinsul său;

— elementele destinate indicării sau înregistrării să ofere posibilitatea unei citiri clare, univoce şi comode, a rezultatelor măsurărilor;

— construcţia aparatelor să fie cît mai simplă, solidă, cu organe de transmisie reduse la număr şi cu jocuri minime;

— greutatea şi gabaritele aparatelor să fie cît mai reduse; — să existe posibilitatea unei manipulări uşoare pe timpul instalării

aparatelor de măsurat pe elementul de construcţie cercetat, iar instalarea să fie rapidă şi stabilă;

— aparatele să fie robuste, apte a fi folosite în condiţii grele de lucruY In funcţie de scopul încercării şi precizia necesară a măsurărilor, se pot

folosi aparate sau instrumente de măsurat mai simple, improvizate, sau apa-rate cu scheme complicate, fabricate în întreprinderi specializate.

3 8 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

în celc ce urmează se vor prezenta numai acele aparate care sînt folosite mai larg în încercările din ţara noastră, sau care probabil vor căpăta răs-pîndire în viitorul apropiat, fiind bazate pe cele mai noi realizări ale tehnicii.

în descrierea aparatelor şi metodelor de măsurat s-a adoptat principiul grupării acestora după regimul de solicitare a elementelor de construcţie — static sau dinamic — şi după natura parametrilor de măsurat — deplasări,. deformaţii, rotiri, acceleraţii, frecvenţe, defazaje. După cum se va vedea, multe din aparatele şi instrumentele de măsurat folosite la încercarea în regim static de solicitare a construcţiilor îşi găsesc întrebuinţarea şi la măsurările în regim dinamic, iar parametrii de bază care se măsoară sînt în general aceiaşi; în felul acesta, partea privitoare la măsurările în regim de solicitare dina-mică, completează datele cuprinse în prima parte, referitoare la măsurările în regim de solicitare statică, cu elementele specifice acestei categorii de măsurări. Se semnalează totodată orientarea acestui capitol spre metodele cele mai moderne de măsurare cu ajutorul aparatelor electrice şi electronice, cărora în mod neîndoios le aparţine viitorul.

3.1.2. Măsurarea deplasărilor şl deformaţiilor

în cele ce urmează s-a denumit deplasare, schimbarea poziţiei unui punct al construcţiei supuse încercării, iar prin deformaţie s-a înţeles schimba-rea distanţei relative a punctelor construcţiei. Măsurarea deplasărilor şi de-formaţiilor poate avea un caracter relativ, cînd se măsoară apropierea sau îndepărtarea a două puncte ale construcţiei încercate, sau poate avea un caracter absolut, cînd deplasările se măsoară în raport cu repere fixe, legate rigid de pămînt, care formează sistemul general de referinţă.

"j-ln cazul măsurărilor în regim de solicitare statică, găsirea unui reper fix nu constituie în general o problemă; totuşi, este necesară de fiecare dată o verificare atentă a acestei caracteristici importante a reperului, în cazul în care se urmăresc valori absolute ale deplasărilor.

Deplasările liniare şi deformaţiile supuse cel ai adesea măsurării sînt tasările, săgeţile, deplasările pe orizontală ale elementelor de construcţie şi ale construcţiilor în ansamblul lor; totuşi sînt cazuri cînd cunoaşterea depla-sărilor relative ale nodurilor unor structuri de rezistenţă pe direcţii arbi-trare poate fi de folos în determinarea caracteristicilor de deformabilitate ale structurii. în funcţie de mărimea aşteptată a deplasărilor şi deformaţiilor şi de precizia cu care este necesară determinarea lor, se pot folosi fie dispozitive improvizate, fie aparate de fabricaţie uzinală.

în cazul măsurării unor deplasări mari (carc nu necesită o precizie prea mare), cum este cazul măsurării săgeţilor la poduri, ferme cu deschidere mare, construcţii la care se aşteaptă tasări mari ale reazemelor etc. pot fi folosite dispozitive improvizate realizate ad-hoc, cum sînt:

Riglele indicatoare, compuse din două rigle, dintre care cea inferioară .

M Ă S U R Ă R I I N R E G I M D E S O L I C I T A R E S T A T I C A 39

construcţie a cărei săgeată se măsoară. Capetele libere ale riglelor sînt ală-turate şi au posibilitatea de deplasare relativă una faţă de alta. Înainte de încărcarea construcţiei se trasează un semn pe ambele rigle, sub forma unei drepte, pentru a marca poziţia nedeformată a elementului de construcţie. După încărcarea construcţiei, ca urmare a deformării acesteia, rigla superioară va coborî, creîndu-se o diferenţă între semne, egală cu mărimea săgeţii.

Dacă pe rigla inferioară se fixează o planşetă, iar pe cea superioară 1111 creion, care să se sprijine cu vîrful pe planşetă, se poate obţine direct repre-zentarea grafică a săgeţii construcţiei în diferitele faze de încărcare-descărcare.

Rigla superioară poate fi înlocuită printr-un fir cu plumb care să se mişte în faţa riglei inferioare sau a planşetei. <?

Aceste dispozitive de măsurare folosesc doar la transmiterea, fără modifi-cări, a mărimii săgeţii într-un loc accesibil experimentatorului.

Amplificatoarele de săgeţi (fig. 3.1), care se bazează în general pe prin-cipiul amplificării lungimilor cu ajutorul pîrghiilor. Modul lor de folosire este acelaşi cu al riglelor indicatoare, deplasarea elementului de construcţie transmiţîndu-se braţului pîrghiei, care o amplifică şi o indică pe un cadran fixat pe un element nedeplasabil (reperul fix).

Aceste dispozitive pot fi realizate cu fire şi cu tije. Deplasările minime ce se pot citi cu ajutorul lor pot atinge valoarea de 0,1—0,2 mm.

Pentru măsurarea deplasărilor liniare cu un grad mărit de precizie se folosesc aparate fabricate în mod special cu această destinaţie.

Printre aparatele cu destinaţie specială pentru măsurarea deplasărilor folosite în încercarea construcţiilor cele mai răspîndite sînt comparatoarele cu cadran. Aceste comparatoare sînt de două tipuri: comparatorul cu tijă, care măsoară prin punerea sa în contact direct cu elementul de construcţie, şi comparatorul cu fir, _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ care măsoară la distan-ţă, deplasarea transmi-ţîndu-i-se printr-un fir.

c

Fig. 3.1. Amplificator dc săgeţi.

Fig. 3.2. Tipuri de comparatoare cu tije şi dispozitive pentru fixarea lor.

Comparatorul cu lijă (de contact) (fig. 3.2) se fabrică şi în ţara noastră, la Uzina de mecanică fină — Bucureşti. Principiul de funcţionare a compara-torului este următorul: mişcarea liniară a tijei este transformată şi amplifi-

4 0 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

cată prin intermediul unor roţi dinţate dispuse în cutia aparatului, într-o mişcare de rotaţie a unui ax de care este fixat acul indicator; acesta se mişcă în faţa unui cadran care are o scară gradată în mod corespunzător.

în general, scara gradată a comparatoarelor cu t i jă , folosite In practica măsurărilor la Încercarea construcţiilor, este executată în diviziuni cu valoarea de 0,01 mm fiecare. Cadranul este gradat în 100 diviziuni, astfel Incit o rotire completă a acului indicator să corespundă la 1 mm. Pentru a avea evidenţa numărului dc rotiri complete ale acului indicator există un al doilea ac indicator mic, care înregistrează milimetri întregi. Domeniul de măsurare al comparatorului este determinat de cursa tijei şi este limitat In general la 10 mm.

Pentru efectuarea măsurărilor se fixează corpul comparatorului de. un element fix şl se pune tija In contact cu elementul a cănii săgeată urmează a fi măsurată. Contactul tijei comparatorului cu elementul de construcţie este asigurat de prezenţa unui arc, montat în corpul aparatului care face posibilă măsurarea săgeţilor In ambele sensuri, în limitele cursei tijei.

Fixarea comparatorului se face cu ajutorul unor dispozitive speciale, adecvate fiecărui caz In parte.

In cadrul Institutului de cercetări în construcţii şi economia construcţiilor (ÎNCERC) se folosesc dispozitivele reprezentate In f ig. 3.2 compuse dintr-o brăţară de fixare (a) în care se prinde fie dispozitivul articulat (b), fie tija de distanţare şi nuca (c), In care se fixează corpul sau tija comparatorului. Cu ajutorul acestor dispozitive comparatorul poate fi fixat la ţeava unui stativ sau la alt corp cilindric, avînd diametrul corespunzător.

Comparatoarele cu tijă de contact sînt folosite mai ales la încercările de laborator unde se cere o precizie a măsurărilor mai mare şi există condiţii

favorabile de instalare (stative). Comparatorul cu fir (de transmi-

tere a deplasării la distanţă) este un tip de aparat cu largă utilizare în încercarea construcţiilor. în ţara noastră se foloseşte în mod curent un model de comparator cu fir, adap-tat după modelul sovietic Maximov, şi care se fabrică la Atelierele „9 Mai" — Bucureşti (fig. 3.3).

Principiul de lucru al compa-ratorului cu fir este următorul: de-plasarea elementului de construcţie se transmite prin intermediul unui fir metalic la un tambur pe care acesta este înfăşurat o 'dată sau de două ori; pentru a se asigura o trans-mitere cît mai bună, la capătul

firului atîrnă liber o greutate care-1 întinde. în felul acesta, mişcarea recti-linie a firului se transformă prin intermediul tamburului într-o mişcare cir-culară. Tamburul pune la rîndul său în mişcare prin intermediul unor roţi dinţate un ac indicator ce se mişcă în faţa unui cadran.

In cazul comparatorului cu fir tip Maximov, scara cadranului este gradată în 100 divi-ziuni, fiecare avînd valoarea de 0,1 mm. Cu ajutorul scării gradate de pe cadran se pot efectua deci citiri pînă la 10 mm, valorile care depăşesc această limită fiind indicate pe un disc ce are scara gradată în diviziuni de valoarea 5 mm, pînă la 10 cm. Cursa comparato-rului cu fir este nelimitată în ambele direcţii, fapt de care trebuie să se ţină seama în efec-tuarea citirilor pe cele două scări gradate ale aparatului (cadran şi disc).

Fig. 3.3. Comparator cu fir de transmitere a deplasării la distanţă şi dispozitivul de fixare.

MĂSURĂRI IN REGIM DE S O L I C I T A R E DINAMICA 4 1

In vederea folosirii, comparatorul cu fir poate fi fixat pe elementul de încercat, firul legîndu-se de un punct fix, sau invers, se leagă firul de ele-mentul de încercat, iar comparatorul se fixează der"un obiect nedeplasabil (fig. 3.4.)

Pe acelaşi principiu sînt construite şi tipu-rile de comparator cu fir Emelianov, Aistov, Huggenberger etc.

Faptul că aceste aparate permit transmi-terea deplasării de măsurat în locuri uşor acce-sibile, le face să fie foarte apreciate de experi-mentatori. Elementul principal în folosirea lor este alegerea unei sîrme corespunzătoare, per-fect întinsă, lipsită de noduri, ochiuri, îndoi-turi, care să fie capabilă să transmită cît mai fidel deplasările elementului de construcţie la rola aparatului. De aceea, se recomandă ca firul care se va folosi în măsurări să fie întins timp de 2—3 zile 'înaintea încercării cu o sarcină ce depăşeşte de 1,5—2 ori valoarea greutăţii cu care va fi solicitat în timpul încercării.

în aceeaşi măsură trebuie cunoscută alungirea firului sub influenţa tem-peraturii, pentru a se putea face corecţiile necesare citirilor, în cazul unor variaţii de temperatură pe timpul încercărilor.

Dintre aparatele de măsurat cu altă destinaţie, dar care pot fi folosite In măsurarea deplasărilor la încercarea construcţiilor, merită să fie semnalate în mod special aparatele topografice.

Folosirea aparatelor topografice la încercarea construcţiilor prezintă o serie de avantaje care le recomandă în special la măsurările ce se efectuează pentru urmărirea în timp a tasării clădirilor mari, a podurilor, barajelor şi drumurilor, ca şi a deplasărilor acestora pe orizontală.

Principalul avantaj al metodei constă în faptul că permite efectuarea de măsurări de la distanţă, staţia de măsurat (teodolit, telescop, nivelă) putînd fi scoasă în afara zonei de încercări. Aceasta este deosebit de important pentru securitatea muncii, pe de altă parte este singura cale de ales în situaţia inexistenţei unor puncte de reper fixe în incinta construcţiei.

Măsurările topografice pot fi folosite şi ca un mijloc suplimentar de con-trol al indicaţiilor obţinute cu ajutorul altor dispozitive şi aparate.

Metodele topografice folosite in urmărirea comportării construcţiilor pe timpul Încercării lor se pot grupa astfel [3.2]:

— metoda nivelmentului geometric de precizie pentru determinarea tasărilor, prin vize efectuate la mire aşezate In puncte caracteristice accesibile (de exemplu puncte situate pe fundaţia sau pe coronamentul unui baraj, pe unele părţi importante ale construcţiei sau în interiorul ei) ;

— metoda trigonometrică (triangulaţia) pentru determinarea modificărilor poziţiei unor anumite puncte de pe construcţie, atlt în plan cit şi în înălţime;

— metoda aliniamentului, pentru determinarea mărimii deplasării unor puncte situate pe coronamentul unui baraj sau pe axa longitudinală a oricărei construcţii.

în oricare din aceste metode este necesar să se stabilească anumite puncte f ixe, numite repere — care trebuie să-şi păstreze poziţia neniodificată pe tot timpul măsurărilor — şi alte puncte legate de elementul a cărui deplasare se măsoară, numite mărci. Reperele pot fi impro-vizate, mai ales în cazul măsurărilor de scurtă durată, sau pot fi repere special construite, cînd măsurările au loc In timp Îndelungat (luni, ani).

— < 9 -

G

=<lb

o

77777777$mmrtmmm.

Fig. 3.4. Posibilităţi de fixare a comparatoarelor cu fir.

4 2 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

Citcva exemple de mărci folosite la urmărirea construcţiilor industriale şi civile sînt redate în f ig. 3.5. , unele fiind destinate fixării în perete, altele în planşee, sau în îmbră-cămintea de asfalt a drumurilor.

Precizia măsurărilor topografice depinde de precizia aparatelor folosite şi de condiţiile de executare a măsurărilor; ea este întru totul compatibilă cu

scopurile urmărite prin încercarea construc-ţiilor.

Costul lucrărilor este mic, iar aparatura utilizată este în general cea topografică cu-rentă, care nu impune construirea unor dis-pozitive auxiliare costisitoare.

3.1.3. Măsurarea deplasărilor unghiulare (rotirilor)

Unghiurile de rotire se măsoară cu ajuto-rul unor dispozitive şi aparate care poartă de-numirea generală de clinometre.

Clinometrele cunoscute pot fi cu pirghie, cu pendul şi cu nivelă, după felul în care este alcătuit elementul sensibil al dispozitivului.

Clinometrul cu pirghie este cel mai simplu dispozitiv din această categorie, avînd totuşi o precizie destul de mare. El constă dintr-un braţ

metalic, fixat solidar cu elementul studiat şi de la care pleacă două fire la două comparatoare cu fir, fixate de un element fix (fig. 3.6, a).

Cu acelaşi dispozitiv se poate măsura şi unghiul de rotire datorat tor-siunii unui element de construcţie, diferind doar modul de fixare a braţului metalic care reprezintă baza de măsurare (fig. 3.6, b).

Clinometrul cu pendul este bazat pe acelaşi principiu ca şi clinometrul cu pîrghie; deosebirea constă în faptul că la clinometrul cu pendul se măsoară deplasarea nu a două puncte ci a unui singur punct, respectiv a pendulului. Acest clinometru se fixează pe elementul de construcţie studiat împreună cu care se roteşte. Poziţia permanent verticală a pendulului permite stabilirea unghiului de rotire. Un astfel de clinometru este cel realizat de A i s t o v (U.R.S.S.), (fig. 3.7).

Clinometrul cu nivelă lucrează pe principiul efectuării măsurărilor la poziţia orizontală a nivelei.

Orizontalitatea nivelei se obţine cu ajutorul unui şurub micrometric care permite şi efectuarea citirilor succesive.

Un astfel de tip de clinometru este clinometrul Stoppani (fig. 3.8), produs de Huggenberger.

Cu ajutorul clinometrelor se pot determina unghiuri de rotire minime de aproximativ 1/ într-un domeniu de măsurare de la 0 la 3°.

'fîsw'-ti A

Fig. 3.6. Folosirea clinometrului cu pirghie (tip LISI-U.R.S.S. ) : a — la măsurarea rotirii din încovoiere; b — la măsurarea rotirii din torsiune.

pendul tip Aistov. nivelă.

4 4 METODE ŞI APAKAfE DE MAStJRAT IN CONSTRUCTii

Fig. 3.9. Măsurarea deplasărilor din lu-necare:

a — cu ajutorul comparatorului; b — cu aju-torul şublerului.

Fig. 3.10. Măsurarea de-plasărilor din lunecare cu dispozitiv cu rolă şi ac

indicator.

3.1.4. Măsurarea deplasărilor relative din lunecare

Măsurarea deplasărilor din lunecare apare ca necesară în special la con-strucţiile de lemn, unde se pune (problema verificării calităţii îmbinărilor prin cunoaşterea deplasărilor relative ale elementelor îmbinate.

Metoda cea mai simplă de măsurare a deplasărilor din lunecare constă în lipirea unei bucăţi de hîrtie milimetrică peste cele două elemente a căror deplasare relativă urmează a fi determinată şi tăierea hîrtiei în lungul ros-tului de îmbinare, astfel ca să rezulte două fîşii opuse. Deplasarea elementelor va duce la deplasarea relativă a celor două fîşii de hîrtie, mărimea deplasării putînd fi aproximată pînă la valoarea de 0,5 mm.

De asemenea, se pot folosi şublerele sau comparatoarele cu tijă (fig. 3.9). Comparatorul cu tijă se fixează cu ajutorul unui dispozitiv astfel încît corpul său să fie solidarizat cu unul din elementele care se deplasează, în timp ce tija sa să se sprijine într-un braţ fixat solidar cu celălalt element în deplasare.

Un alt dispozitiv care poate fi folosit în acest scop este constituit dintr-o rolă şi un ac indicator (fig. 3.10), permiţînd în felul acesta şi amplificarea mişcării şi deci o precizie mai mare a citirilor; la o lungime a acului indicator de 125 mm şi un diametru al rolei de 25 mm amplificarea rezultă de 10 ori.

3.1.5. Măsurarea deformaţiilor specifice

Măsurarea deformaţiilor specifice dă posibilitatea aprecierii stării de eforturi existente în elementul de construcţie, prin folosirea relaţiei dintre efortul unitar şi deformaţia specifică exprimată în cazul cel mai simplu, al

45

stării de eforturi uniaxiale, prin legea lui Hooke <7—Ez, în domeniul elastic de lucru al materialului. In mod indirect deci, măsurarea deformaţiilor specifice permite stabilirea eforturilor unitare fie prin relaţia amintită, fie prin inter-mediul relaţiilor din starea plană de eforturi; acesta este motivul pentru care metodele de măsurare a deformaţiilor specifice sînt cuprinse sub denumirea generală de tensometrie.

Tensometria, sau mai precis măsurarea deformaţiilor specifice, se bazează pe jurmătorul principiu: se delimitează o anumită lungime pe direcţia de măsurare, lungime care poartă denumirea de bază de măsurare şi se determină alungirea sau scurtarea ei. Instrumentul care se aşază pe baza de măsurare şi care preia direct deformaţia este tensometrul, sau o parte a acestuia, denu-mită traductor tensometrie.

Deformaţia produce în instrument o anumită modificare (de poziţie, de rezistenţă, inductanţă sau capacitate electrică, de curent fotoelectric etc.) al cărei efect este transformat, mărit şi indicat sau înregistrat.

în cazul în care instrumentul folosit pentru captarea deformaţiei are şi posibilitatea indicării sau înregistrării nemijlocite a valorii acesteia el se numeşte tensometru; în cazul în care pentru indicarea sau înregistrarea mărimii deformaţiei captate de instrument este necesară o aparatură suplimentară, separată fizic de instrument şi legată de acesta prin diverse mijloace de trans-mitere Ia distanţă a semnalului, instrumentul poartă denumirea de traductor tensometrie.

In prezent, tensotnetrele şi traductoarele tensometrice folosite pentru măsurarea prin puncte a deformaţiilor sînt foarte variate şi se clasifică după principiul de funcţionare în: mecanice, optico-mecanice, pneumatice, fotoelas-tice, cu coardă vibrantă şi electrice.

Pentru indicarea stării de deformaţie sau de eforturi pe ansamblul supra-feţei-piesei, sînt folosite de asemenea acoperirile casante şi acoperirile fotoelastice.

In cele ce urmează se vor trata numai metodele şi aparatura folosită în mod curent la încercarea construcţiilor cu încărcări de probă, fără a insista asupra metodelor şi aparaturii folosite la verificarea sau determinarea cali-tăţii materialelor pe probe, la încercările pe modele la scară redusă, controlul nedestructiv al construcţiilor etc.

3.1.5.1. Metoda acoperirilor casante

Acoperirile casante dau posibilitatea în primul rînd aprecierii calitative a stării de eforturi de pe suprafaţa elementului de încercat, măsurările canti-tative fiind afectate de influenţe prea variate spre a putea conta pe deplin pe ele; de aceea, această metodă se foloseşte de obicei în prima etapă a încercărilor.

Acoperirile casante sînt pelicule din diferite substanţe chimice, de obicei lacuri, care au proprietatea de a fisura uşor pe direcţii perpendiculare pe direcţia alungirilor maxime de pe suprafaţa piesei pe care sînt aplicate.

Apariţia fisurilor este condiţionată de depăşirea unei anumite valori limită de rezistenţă la rupere prin întindere, caracteristică fiecărei acoperiri în parte. Această valoare limită notată e0, sau respectiv o0 , poartă denumirea

4 6 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

de sensibilitate la fisurare, sau mai simplu, constanta acoperirii. Cunoaşterea acestei constante poate servi drept mijloc pentru unele aprecieri cantitative asupra valorii deformaţiilor şi eforturilor care iau naştere la suprafaţa piesei. Pe măsura creşterii eforturilor, fisurile se întind şi se înmulţesc, formînd cîmpuri de fisurare.

Rezultă că metoda acoperirilor casante permite realizarea a trei obiective, şi anume:

— aprecierea modului de distribuţie a eforturilor pe suprafaţa piesei încercate, prin evidenţierea zonelor de solicitare maximă, caracterizate printr-o mare desime a liniilor de fisurare;

— precizarea direcţiilor principale, datorită faptului că liniile de fisu-rare apar totdeauna orientate perpendicular pe direcţia efortului unitar maxim de întindere;

— aprecierea valorii eforturilor principale cu ajutorul constantei aco-peririi casante, care se determină experimental, prin calibrare.

în prezent există diferite tipuri şi metode de folosire a acoperirilor casante, printre care mai cunoscute sînt procedeele 1MAŞ (U.R.S.S. ) , Stresscoat (S.U.A.) , Maybach (Germania), SNECMA (Franţa) etc. [3.3, 3.4].

în cadrul ÎNCERC au fost studiate o serie de acoperiri casante preparate după reţete similare sau identice cu cele din străinătate [3.5, 3.6].

Au fost încercate acoperiri casante pe baza unor soluţii de colofoniu de pin cu adaosuri de 1 - 2 % celuloid sau 2 - 4 % parafină, în scopul micşorării eforturilor iniţiale din peliculă, care i-ar provoca fisurarea înainte de aplicarea solicitării exterioare şi deformarea piesei.

Procedeul cel mai indicat dintre cele experimentate a fost găsit procedeul IMAŞ [3.4, 3.7], care constă din aplicarea succesivă, cu pensula sau pulverizatorul, a mai multor straturi dintr-un lac preparat prin dizolvarea reziliatului de bariu în sulfură de carbon. Aplicarea se face la rece şi piesa poate fi încercată după o uscare prealabilă a acoperirii timp de 24 ore.

Acoperirile casante se pot folosi în încercarea construcţiilor la deter-minarea distribuţiei eforturilor în anumite zone de interes special şi stabilirea direcţiei eforturilor principale, în vederea aplicării ulterioare pe aceste direcţii a altei aparaturi tensometrice, cu care să se măsoare mărimea acestor deformaţii.

Condiţia folosirii lor o consti-tuie mărimea deformaţiilor de cer-cetat, care trebuie să depăşească constanta de sensibilitate e0 a aco-peririi utilizate.

Constantele uzuale se grupează între limitele e 0 = 2 X IO"4 şi 2 x 10~3

mm/mm. în fig. 3.11 se prezintă un aspect

caracteristic de fisurare a unei aco-periri casante aplicată pe o piesă solicitată la forfecare.

3.1.5.2. Metoda acoperirilor fotoelastice

Acoperirea fotoelastică este un strat de material optic activ, care se aplică pe suprafaţa elementului de cercetat, de care aderă intim, astfel încît orice deformaţie a elementului i se transmite în chip fidel [3,8, 3.9].

4 7

O condiţie prealabilă aplicării acoperirilor fotoelastice este ca suprafaţa elementului pe care se aplică să fie reflectantă, sau ca adezivul utilizat să fie reflectant.

Cercetarea acoperirii fotoelastice în lumină polarizată în situaţia de solicitare a elementului de construcţie pe care aceasta este aplicată, va per-mite observarea fenomenului de birefringenţă accidentală (descompunerea razei incidente în două raze şi R2, polarizate plan după două direcţii perpendiculare, direcţiile birefrigerenţei accidentale). Rx şi R2 se propagă cu viteze diferite, iar întîrzierea S, a uneia din raze în raport cu cealaltă, împărţită prin dublul grosimii învelişului (2/) este denumită valoarea bire-fringenţei (8 /2/ ) .

Legea calitativă a foto elasticităţii exprimă coincidenţa direcţiilor birefrin-genţei accidentale cu direcţiile tensiunilor (deformaţiilor specifice) principale.

Legea cantitativă a fotoelasticităţii exprimă proporţionalitatea dintre valoarea birefringenţei, şi diferenţa tensiunilor (deformaţiilor specifice) principale adică:

-2Ţ=C(ct1—<y2) (3.1)

sau

4 t = K (*!-**)> (3-2)

în care C şi K sînt constante de proporţionalitate, funcţie de caracteristicile materialului şi de lungimea de undă a luminii monocromatice utilizate.

Ca o consecinţă a acestor legi, prin examinarea in lumină pola-rizată a stratului de acoperire fo-toelastică, supus la deformaţii, apar două familii de benzi denu-mite izocromatice şi izocline.

Izocromaticele sînt curbele de egală valoare a birefringenţei, respectiv a diferenţei tensiunilor (deformaţiilor specifice) princi-pale.

în fig. 3.12 este arătat ta-bloul caracteristic al izocromati-celor obţinut pe o epruvetă din alamă prevăzută cu două găuri centrale şi supusă la întindere pînă la apariţia deformaţiilor plastice [3.10, 3.11].

Izoclinele, a doua familie de benzi care apar în acoperirile fotoelastice la solicitarea elementului de construcţie pe care acestea sînt aplicate, se

H

Fig. 3.12. Izocromatice obţinute pe o epruvetă su-pusă la întindere în zona deformaţiilor plastice; acoperirea fotoelastică din araldit D, lumină

monocromatică de sodiu.

48 METODE ŞI APAKAfE DE MAStJRAT IN CONSTRUCTii

bucură de proprietatea că de-a lungul lor direcţiile de efort principala,, a2

coincid cu direcţiile planelor de polarizare ale sistemului de polaroizi folosit. Prin rotirea sistemului de polaroizi, fără a schimba poziţia lor relativă unul faţă ele altul, se schimbă imaginea izoclinelor, acestea apărînd în punctele în care direcţiile principale ale eforturilor unitare corespund cu noua direcţie a axelor de polarizare.

Această schimbare a imaginii izoclinelor la rotirea sistemului de pola-roizi uşurează distingerea lor de izocromatice, a căror imagine rămîne fixă. Pentru eliminarea izoclinelor din cîmpul de observaţie, se pot intercala între polaroizi şi acoperirea fotoelastică lame sfert de undă, care, aşezate cu axele optice încrucişat şi la 45° fa^ă de axele sistemului de polaroizi, au proprie-tatea de a transforma lumina plan polarizată în lumină polarizată circular; în această situaţie izoclinele dispar.

Cunoaşterea direcţiilor principale precum şi a diferenţei ax — a2, rezultată din tabloul de izocromatice şi din etalonarea materialului fotoelastic, permite determinarea separată a valorilor ax şi <r2.

Materialele folosite pentru acoperiri fotoelastice sînt în general aceleaşi cu cele folosite în fotoelasticitate. La ÎNCERC se folosesc mai ales araldit B şi D. Ambele tipuri de araldit se prepară cu ajutorul unor întăritori, tipul B polimerizînd la cald, iar tipul D la rece.

în vederea aplicării unei acoperiri fotoelastice se procedează în felul următor:

— se netezeşte şi se curăţă suprafaţa pe care se va aplica acoperirea fotoelastică, după care se degresează cu tricloretilenă sau acetonă;

— în cazul în care suprafaţa nu este reflectan-tă prin natura ei (ca la metale), se întinde un strat de adeziv în care s-a amestecat praf de aluminiu, în proporţia necesară pentru a-1 face reflectant, fără a-i scădea proprietăţile adezive;

— peste stratul reflectant se lipeşte folia fotoelastică sau se întinde materialul fotoelastic în stare lichidă.

în general, grosimea acoperirilor fotoelastice variază între 1 şi 3 mm.

Aparatele folosite la măsurări sînt: Vizorul polarizator, alcătuit dintr-un simplu

polaroid la care se poate adăuga o lamă sfert de undă. Principiul de funcţionare al vizorului polarizator rezultă din schema de principiu din fig. 3.13.

în cazul în care lama sfert de undă lipseşte, vizorul se comportă ca un polariscop cu fond luminos; dacă lama sfert de undă se află între polaroid

l-'ig. 3.13. Schema de lucru cu vizorul polizator:

5 — sursă luminoasă; L — lamă sfertdeundă; P — polaroid; AF — acoperire fotoelastică; O — ob-servator; SR — suprafaţă reflec-

tantă.

MĂSURĂRI IN REGIM DE SOLICITARE STATICA 49

şi acoperirea fotoelastică (fig. 3.13) vizorul se comportă ca un polariscop cu lumină polarizată circular.

Polariscopul în V, a cărui schemă de funcţionare este redată înfig. 3.14, permite efectuarea de obser-vaţii pe un cîmp larg, de la 1,0 la 1,5 m de elemen-tul examinat ceea ce îl face deosebit de avantajos pentru utilizarea în domeniul în-cercării construcţiilor.

Polariscopul cu semi-oglindă (fig. 3.15) poate fi folosit la măsurări punct cu punct, de mare precizie.

Defectul acestui instru-ment este faptul că existen-ţa semioglinzii face să scadă intensitatea luminoasă şi prin aceasta observarea de-vine dificilă.

Clinopolariscopul este aparatul destinat măsură-rilor în incidenţă oblică (fig. 3.16). In figură este indicată schema unui aparat care are intercalat între prismă şi analizor un compensator în formă de pană

S

Fig. 3.15. Alcătuirea şi principiul de funcţionare a polariscopului cu semioglindă.

pentru precizarea valorilor de birefringenţă. Prisma aparatului se recomandă să fie confecţionată din acelaşi material

cu al acoperirii fotoelastice.

5 0 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

Cu ajutorul aparatelor descrise se pot efectua studiul izoclinelor pentru determinarea direcţiilor principale în fiecare punct al piesei încercate şi stu-diul izocromaticelor pentru obţinerea unui tablou calitativ al repartiţiei efor-

turilor unitare şi deformaţiilor în piesă, precum şi pentru determi-nări cantitative.

în felul acesta, acoperirile fotoelastice servesc atît la analiza calitativă cît şi cantitativă a stării de tensiune şi deformaţie de la suprafaţa pieselor pe care sînt aplicate.

3.1.5.3. Tensometrie mecanică

Tensometria mecanică este metoda cea mai răspîndită pentru

măsurarea deformaţiilor specifice, alături de metodele de tensometrie elec-trică mai moderne.

Funcţionarea aparaturii folosite pentru măsurări se bazează pe principiul descris în continuare.

Baza de măsurare a aparatului este delimitată cu ajutorul a două cuţite sau reazeme de altă formă, dintre care unul fix şi celălalt mobil sau ambele mobile. Alungirea sau scurtarea bazei de măsurare este sesizată cu ajutorul cuţitelor, care, prin intermediul unor pîrghii, amplifică semnalul şi-1 transmit la rîndul lor unui ac indicator care se mişcă în faţa unei scări gradate în mod corespunzător.

Amplificarea joacă un rol deosebit in cazul acestor instrumente, datorită valorii extrem de mici a deformaţiilor de măsurat. Se înţelege prin amplifi-carea v a unui instrument, raportul care există între variaţia de indicaţie Ai de pe scara instrumentului şi variaţia în lungime a bazei de măsurare Ab, care a provocat-o:

In funcţie de mărimea amplificării, variază şi valoarea diviziunii scării aparatului de măsurat.

Instrumentele folosite în tensometria mecanică se deosebesc sub aspect constructiv după destinaţie şi după modul de aplicare pe elementu I de încercat, făcînd parte din categoria tensometrelor.

Din punct de vedere al destinaţiei lor, tensometrele mecanice pot fi folo-site pentru măsurări în regim de solicitare static, caz în care este suficientă

scopului.

MĂSURĂRI IN R E G I M DE S O L I C I T A R E DINAMICA 5 1

de solicitare dinamic, cînd este necesară şi o înregistrare a variaţiei defor-maţiilor în timp.

Sub aspectul modului de aplicare pe elementul de încercat, se deosebesc aparate fixe, care rămîn pe elementul de construcţie în timpul încercărilor, şi aparate amovibile, care vin în contact cu elementul de încercat doar în timpul măsurării.

Dintre instrumentele fixe, destinate măsurărilor în regim static, o largă răspîndire au căpătat tensometrele mecanice tip Huggenberger, care au stat şi la baza fabricaţiei unor tensometre produse de Atelierele „9 Mai" şi la Baza de ateliere pentru deservirea cercetărilor (B.A.C.) din Bucureşti.

Tensometrul Huggenberger (Elveţia) este cunoscut în mai multe modele de execuţie, dintre care mai folosite în încercarea construcţiilor sînt modelele A şi B (v. fig. 3.18). Modelul A este destinat în special măsurărilor de laborator, fiind un instrument de mare precizie, în timp ce modelul B este folosit în măsurările curente. în afară de aceste modele uzuale, există şi alte modele (C, D, E, F, G etc.) avînd destinaţie specială.

Principiul de funcţionare a acestui tensometru este redat în fig. 3.17: prisma 1 se roteşte împreună cu plrghia 2 şi determină prin intermediul prismei 3 (model A ) , sau traversei 3 (model B ) , rotirea plrghiei 4, care serveşte in acelaşi timp şi de ac indicator.

Raportul de amplificare este determinat de relaţia existentă între braţele de pirghie ale sistemului de transmisie şi are forma:

n m (3.4)

Această mărime a amplificării se determină individual pentru fiecare tensometru In parte şi se Înscrie în fişa aparatului.,'

Baza de măsurare normală este de 20 mm Insă ea poate fi mărită cu ajutorul unor dispozitive speciale la 100, 200 şi 1 000 mm — sau micşorată la 10 mm.

Principalele date tehnice, caracteristice tipurilor A şi B mai larg răspîndite în ţară, sînt cuprinse în tabefa 3.1.

Tabela 3.1 Caraeteristieile tensometrelor Hujjjjenberger

Caracteristici Model

Caracteristici A B

Amplificarea Domeniul de măsurare,

A / , mm Valoarea unei diviziuni, p. Greutatea proprie, g Gabarite, mm

(înălţimea X lăţi-mea x grosimea)

1 200

± 0 , 1 - 0 , 8 70

165 X 52 X 15

1 000

±0 ,125 1

65

1 4 5 x 4 8 x 13

Fig. 3.17. Principiul de funcţio-nare a tensometrelor mecanice

Huggenberger.

Larga răspîndire a tensometrelor mecanice Huggenberger se explică prin simplitatea construcţiei, greutatea relativ redusă şi precizia satisfăcătoare a acestor instrumente.

52 METODE ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN CONSTRUCTi i

Tensometrele se livrează de obicei în cutii a cîte două sau şase bucăţi şi trebuie păstrate la loc uscat, ungîndu-se cu vaselină în cazul depozitării pe timp îndelungat.

La fixarea tensometrului mecanic pe elementul de construcţie, un rol de seamă îl joacă forţa cu care instrumentul este apăsat pe element. Această

forţă, trebuie să fie ceva mai mare decît cea necesară menţinerii instrumentului în pozi-ţie de lucru, astfel ca să nu cadă sub acţiu-nea greutăţii proprii sau a şocurilor uşoare.

Modul de lucru al tensometrului depinde în cea mai mare măsură de corectitudinea fixării sale.

Pe elemente de beton sau de lemn, cu-ţitele tensometrului trebuie să se sprijine pe plăcuţe subţiri metalice (lăţimea 3—5 mm), lipite de elementul respectiv. O sprijinire a cuţitelor direct pe lemn sau pe beton, poate introduce erori de măsurare, datorită înfige-rii cuţitelor în lemn sau datorită rugozităţii betonului.

Pe suprafaţa metalică se trasează două liniuţe drepte pe care se aşază cuţitele tenso-metrului, după care acesta se fixează cu dife-rite dispozitive (fig. 3.18) în funcţie de confi-guraţia geometrică a elementului de încercat.

Corectitudinea fixării tensometrului se verifică fie printr-o uşoară ciocă-nire cu un creion, fie prin deplasarea acului indicator cu 2—3 diviziuni faţă de poziţia de echilibru. In ambele cazuri, acul indicator va oscila, dar tre-buie să revină la poziţia de echilibru iniţială.

Dezavantajul acestor tensometre constă în faptul că au un domeniu de măsurare limitat, care nu poate fi schimbat fără o reglare nouă a instrumen-tului, şi in instabilitatea lor la vînt.

Alături de tensometrele fixate pe elementul de construcţie în timpul încercărilor, la măsurarea deformaţiilor se mai folosesc tensometre amovibile, numite şi deformetre, după denumirea dată de Huggenberger acestui tip de aparat.

Folosirea deformetrului este indicată mai ales în cazul efectuării unor măsurări de lungă durată (săptămîni, luni, ani).

în acest scop, pe elementul încercat se fixează două repere care delimi-tează cu precizie baza de măsurare; reperele pot fi de format convex (bile), sau concav (găuri). Pe aceste repere se aşază cuţitele instrumentului, fasonate în mod corespunzător, şi se măsoară variaţiile de lungime ale bazei.

Deformetrul Huggenberger (fig. 3.19) este alcătuit din două braţe de invar, legate între ele cu ajutorul a două arcuri-lamelă. La capete, braţele au fixate două conuri metalice, distanţa dintre vîrfurile acestora definind lun-gimea bazei de măsurare. Deplasarea relativă a acestor două braţe, ca urmare a variaţiei lungimii bazei de măsurare, se transmite tijei unui comparator de r n n t n r t Tnst.riimpnt.nl pctp t p r m n r n m n p n c a t ci n p r m i f p mă« i i rarp ; i n n n r nluncf ir i

53

pînă la 5 mm. Gradaţia comparatorului cu tijă original este realizată în IO -4 ţoii. lungimea bazei de măsurare fiind de 10 ţoii.

Pentru baze de măsurare mai mari, pînă la 1,0 m, se folosesc defornietre cu bare prelungitoare.

Deformetrul Huggenber-ger are o serie de anexe necesare montării reperelor (fig. 3.20) şi o bară de invar pentru con-trolul constanţei lungimii ba-zei de măsurare.

3.1.5.4. Tensometria cu coardă vibrantă

Tensometria cu coardă vi-brantă (electroacustică) se ba-zează pe relaţia care există între frecvenţa proprie a unei coarde întinse, aflată în stare de vibraţii transversale, şi ten-siunea internă a corzii:

f ^ J (3.5)

în care: fn este frecvenţa proprie de

ordinul n a oscilaţiei; CT — efortul unitar; l — lungimea corzii; p — densitatea materia-

lului.

Coarda vibrantă constituie elementul de bază al unui traductor de con-strucţie specială care se fixează pe obiectul de încercat în locul unde urmează să se măsoare deformaţiile.

O dată cu deformarea elementului de construcţie supus la încercare, se produce o variaţie a întinderii corzii de oţel. Orice variaţie a efortului unitar de întindere conduce la o variaţie a frecvenţei oscilaţiilor proprii ale corzii. Oscilaţiile mecanice se transformă în oscilaţii electrice după care, utilizînd o metodă oarecare, se măsoară frecvenţa acestora din urmă.

Se poate măsura fie frecvenţa oscilaţiilor corzii, întreţinute de un osci-lator cu frecvenţă variabilă şi cunoscută, fie frecvenţa proprie a oscilaţiilor libere, atunci cînd coarda este excitată printr-un impuls electric.

O instalaţie de tensometrie cu coardă vibrantă este constituită dintr-un traductor plasat pe obiectul de încercat, a cărui deformaţie o preia, şi un aparat cu ajutorul căruia se măsoară frecvenţa oscilaţiilor corzii vibrante.

Fig. 3.19. Defornietre Huggenberger.

Fig. 3.20. Unelte necesare montării reperelor pentru deformetru.

5 4 M E T O D E ŞI A P A K A f E DE MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

în baza relaţiei [3.5] se poate trece uşor din domeniul frecvenţelor în domeniul deformaţiilor.

în cele ce urmează, se va descrie succint un traductor cu coardă vibrantă (fig. 3.21) şi aparatul de măsurare corespunzător (fig. 3.22) [3.3].

în corpul traductorului, construit sub formă de cadru, se află un electromagnet care este destinat pe de o parte pentru excitarea corzii vibrante, iar pe de altă parte pentru transfor-marea oscilaţiilor mecanice ale acestuia în oscilaţii electrice. Traductorul se fixează pe obiec-tul de încercat cu ajutorul a două prisme, una fixă şi cealaltă mobilă. După fixarea traduc-torului, i se dă corzii o întindere iniţială printr-un sistem de reglaj corespunzător.

Există traductoare cu baza de 100 mm şi de 200 mm. Aparatul de măsurat frecvenţa oscilaţiilor libere ale corzii traductorului poate fi pre-

zentat sub forma unei scheme bloc ca în fig. 3.22.

Fig. 3.21. Traductor cu coardă vibrantă cu baza de 100 mm: 1—-corpul traductorului; 2 — electromagnet; 3 — bobină; 4 — coardă vibrantă; 5 — şurub de reglaj; 6 — prismă fixă; 7—prismă mobilă;

8 — şurub opritor; 9 — conductor electric.

Fig. 3.22. Schema bloc a aparatului de măsurat: l — traductor; 1, >—coarde vibrante; 4—generator de oscilaţii sinusoidale; S — buton de acţfo. nflTfl* fl _ Q(af»frtr tfra^oh 7 hllfnn ' S O amn)if!i.atnora alo/.fpAn;na> Tfi •..K f.nt/v/1:/»

MĂSURĂRI IN REGIM DE S O L I C I T A R E DINAMICA 5 5

Traductorul este legat cu aparatul de măsurat prin intermediul a două conductoare, în aparat se află a doua coardă vibrantă denumită coardă etalon, identică cu cea din tra-ductor, şi care vibrează neamortizat. Frecvenţa oscilaţiilor acestei corzi este reglabilă şi poate fi citită pe un sector gradat.

Excitarea corzii etalon se face prin impulsuri cu ajutorul unui electromagnet, introdus în circuitul unui generator de oscilaţii sinusoidale întreţinute.

Tensiunile alternative induse in bobinele electromagneţilor celor două corzi — de măsu-rare şi etalon — se aplică pe plăcile de deflecţie ale unui tub catodic, după ce în prealabil sînt amplificate pe cale electronică.

Reglînd frecvenţa oscilaţiilor corzii etalon prin variaţia tensiunii sale interne, se obţine egalitatea cu frecvenţa oscilaţiilor corzii de măsurare. în acest moment, pe ecranul tubului catodic apare o elipsă şi se citeşte pe sectorul gradat valoarea frecvenţei corespunzătoare defor-maţiei măsurate.

Pentru măsurarea deformaţiilor în mai multe puncte, de obicei se dis-pune de un comutator cu mai multe poziţii, pentru comutarea succesivă a aparatului de măsurat pe traductoarele situate în diferite puncte ale obiec-tului încercat.

în plus, în aparatul de măsurat se dispune de un dispozitiv de control al frecvenţei, constituit de obicei dintr-un diapazon a cărui frecvenţă rămîne constantă în timp.

Un asemenea dispozitiv de control permite studierea deformaţiilor cu ajutorul tensometrelor cu coardă vibrantă în decursul unei perioade lungi de timp.

Tensometrele cu coardă vibrantă sînt deosebit de potrivite şi pentru măsurările la mare distanţă, deoarece mărimea electrică în care se traduce deformaţia specifică este frecvenţa, mărime asupra căreia parametrii electrici ai conductoarelor de legătură nu au nici o influenţă dăunătoare.

Metoda tensometriei cu coardă vibrantă prezintă, faţă de alte metode tensometrice, avantajul unui domeniu mare de măsurare ( e = 5 % 0 şi mai mult) şi a unei precizii mari (e = 10~6).

3.1.5.5. Tensometria electrică

Printre metodele moderne de analiză experimentală a tensiunilor şi defor-maţiilor, tensometria electrică pare a avea în ultimii ani cea mai largă utili-zare în încercarea construcţiilor.

Folosind tehnica electronicii, tensometria electrică dispune în prezent de dispozitive şi aparate de înaltă sensibilitate şi precizie [3.12, 3.13, 3.14, 3.15, 3.16].

Principiul metodei constă în solidarizarea cu elementul de construcţie a unui traductor, care deformîndu-se o dată cu obiectul încercat, provoacă o variaţie a parametrului electric ce-1 caracterizează: rezistenţă, inductanţă, capacitate sau forţă electromotoare.

între deformaţia specifică a piesei, preluată de traductorul solidarizat cu ea, şi variaţia relativă corespunzătoare a parametrului electric care caracteri-zează traductorul, există in anumite limite o relaţie de proporţionalitate.

Pentru a măsura variaţia relativă a parametrului electric se utilizează circuitele de măsurare electrice clasice, de cele mai multe ori puntea de tip Wheatstone sub diferitele ei forme, care transformă variaţiile relative ale

5 6 M E T O D E ŞI A P A K A f E D E MAStJRAT IN C O N S T R U C T i i

parametrului electric în variaţii de tensiune; acestea fiind foarte mici, de ordinul zecilor de microvolţi sau milivolţi, este necesară o amplificare preala-bilă a lor, care se realizează pe cale electronică prin intermediul circuitelor amplificatoare (cu tuburi cu vid sau cu tranzistoare).

în cazul alimentării în curent alternativ devine de asemenea necesar un circuit de detecţie a sensului deformaţiei (întindere sau compresiune), cunoscut sub denumirea de detector sensibil la fază sau discriminator.

în sfîrşit, pentru indicaţia valorii deformaţiei este necesar instrumentul indicator sau înregistrator.

în acest fel, metoda tensometriei electrice utilizează pe de o parte traduc-toare tensometrice electrice, elemente solidarizate cu piesa de încercat şi deformabile o dată cu aceasta şi aparate electronice care cuprind circuitele electrice menţionate mai înainte, precum şi alte circuite anexe (oscilator, surse de alimentare etc.).

Cele mai răspîndite aparate electronice de măsurat sînt punţile tensome-trice, denumite astfel după circuitul de măsurare de bază pe care-1 cuprind, respectiv puntea Wheatstone.

Principiul constructiv al unei punţi tensometrice rezultă din schema bloc reprezentată în fig. 3.23.

Caracteristicile fundamentale pe care trebuie să le satisfacă lanţul de măsurare format din circuitele menţionate mai Înainte sînt liniaritatea şi sensibilitatea corespunzătoare nevoilor de măsurare.

Liniaritatea circuitelor este impusă de necesitatea respectării relaţiei de proporţiona-litate Intre deformaţiile specifice şi indicaţiile aparatului. Existenţa unor neliniarităţi poate conduce la erori mari de citire.

Sensibilitatea totală a unui lanţ de măsurare rezultă din produsul sensibilităţilor cores-punzătoare elementelor care constituie părţile componente ale lanţului (3.17).

Fig. 3.23. Schema bloc a unei punţi tensometrice.

în cazul aparatelor tensometrice

Stot^ Str'Scm'Sa'Si (3.6)

dP

In care: Str— — este sensibilitatea traductorului; dî d Un

SCm = —r r" — sensibilitatea circuitului de măsurare; d P

MĂSURĂRI IN REGIM DE S O L I C I T A R E DINAMICA 57

d U Sa = -77ţ- este sensibilitatea amplificatorului (coeficientul de amplificare); d u 0

dl Si = — — — sensibilitatea instrumentului de măsurare.

d U

Rezultă că sensibilitatea totală a lanţului de măsurare se exprimă:

d P _ dl P dU0 d U dl S t o t = d i = ^ i ' J p ' d u 0 ' d U - { )

p Mai departe se vor descrie traductoarele electrice inductive şi rezistive,

ca fiind cele mai des utilizate 111 încercarea construcţiilor, precum şi apara-tele electronice tensometrice specifice măsurărilor în regim de solicitare sta-tică urmînd ca aparatura destinată înregistrării să fie tratată la pct. 3.2.

3.1.5.5.1. Traduetoare tensoiuetriee electrice

Dispozitivele cu ajutorul cărora se transformă mărimile fizice neelectrice în mărimi fizice electrice sînt cunoscute sub denumirea de traduetoare electrice.

Se cunosc două grupe importante de traduetoare electrice: traduetoare generatoare şi traduetoare parametrice.

Traductoarele generatoare transformă mărimile neelectrice (mecanice de exemplu) într-o forţă electromotoare sau o variaţie a acesteia; din această grupă fac parte traductoarele piezoelectrice, electrod inamice, termoelectrice.

Traductoarele parametrice transformă variaţiile mărimilor neelectrice în variaţii ale parametrilor electrici Ii, L, C (rezistenţă, inductanţă, capacitate). Pentru a pune în evidenţă asemenea variaţii, această grupă de traduetoare implică necesitatea unui circuit de măsurare.

Din această ultimă grupă fac parte traductoarele rezistive, inductive şi cele capacitive.

a. Traduetoare electrice inductive. Principiul de funcţionare a acestui tip de traduetoare constă in transformarea variaţiei de deformaţie într-o variaţie de inductanţă.

Modificările de inductanţă se obţin pe calea variaţiei reluctanţei circui-tului magnetic al traductorului. în acest scop se utilizează un întrefier variabil, care se poate obţine fie prin intermediul unei armături mobile, fie printr-un miez mobil cu deplasare axială.

După cum se adoptă unul sau altul din cele două principii constructive, traductoarele inductive se împart în traduetoare cu armătură mobilă (ancoră transversală) şi traduetoare cu miez mobil (ancoră longitudinală).

în fig. 3.24 se arată un tip de traductor inductiv cu ancoră transversală. Traductorul se compune din două bobine cu miez de fier moale, aşezate una lingă alta

in interiorul unei ţevi din material feromagnetic, cu care slnt solidar legate. în spaţiul de separare a bobinelor se află o armătură (ancoră) de oţel, fixată în ţeava exterioară a traduc-torului, confecţionată din material nemagnetic.

Pentru fixarea pe obiectul de încercat, traductorul are către capete doi suporţi metalici. Intervalul dintre aceştia constituie baza de măsurare.

Ţeava exterioară este solidarizată cu unul din suporţi, iar cea interioară cu cel de al doilea.

5 8 METODE 51 A P A R A T E DE M A S U R A T ÎN C O N S T R U C Ţ I I

La o alungire a obiectului de încercat, pe care este lipit sau sudat traductorul inductiv prin intermediul suporţilor, are loc o deplasare a ţevii exterioare In raport cu cea interioară. Această deplasare provoacă o variaţie a Sntrefierului dintre ancoră şi miezurile bobinelor, ceea cc conduce în final la o variaţie a inductanţei acestora. Inductanţa uneia dintre bobine creşte, cealaltă scade, ansamblul celor două bobine prezentînd o comportare diferenţială.

Fig. 3.24. Traductor inductiv cu ancoră transversală (DYL) : 1,2 — bobine; 3 — ţeavă interioară; 4 — ancoră; 5 — ţeavă exterioară;

6, 7 — suporţi de fixare; 8—şt i f t opritor.

In general, relaţia dintre variaţia întrefierului şi variaţia inductanţei se reprezintă sub forma unei dependenţe hiperbolice. Pentru deplasări mici ale ancorei, relaţia poate fi consi-derată ca fiind liniară.

Traductorul inductiv cu ancoră longitudinală (fig. 3.25) prezintă o serie de performanţe superioare faţă de traductorul precedent.

Şi la acest traductor se lntîlnesc două ţevi: una interioară confecţionată din material feroinagnetic şi alta exterioară din material nemagnetic. Ţeava interioară este solidarizată

25 mm

Fig. 3.25. Traductor cu ancoră longitudinală (DVL) : 1 — ţeavă interioară; 2 — ţeavă exterioară; 3, 4—bobine; 5, 6 — suporţi de

fixare; 7 — miez de fier; 8 — ştift opritor.

pe de o parte cu bobinele traductorului, iar pe de altă parte cu suportul de fixare. Ţeava exterioară este solidar legată cu cel de al doilea suport de fixare al traductorului pe obiectul iln înnrtrnnl P i nu mî/tTiil rl n fior*

M Ă S U R Ă R I IN R E G I M D E S O L I C I T A R E DINAMICA 59

O dată cu alungirea obiectului de Încercat are loc o deplasare a .miezului de fier pe direcţia axului celor două bobine ale traductorului.

Deplasarea miezului de fier provoacă o variaţie diferenţială a reluctanţei celor două circuite magnetice ale bobinelor şi ca urmare o variaţie corespunzătoare a inductanţelor acestora.

Domeniul de măsurare al traductorului cu ancoră longitudinală este mai . larg (deplasarea miezului de fier poate ajunge pînă la i l mm) decît al traductorului cu ancoră transversală (pînă la ± 1 5 jz); in schimb sensibilitatea sa este mai redusă ( ± 5 - -20(z) în raport cu cea a traductorului cu ancoră transversală (±0,2[x).

în ultimul timp au apărut noi tipuri constructive de traduetoare induc-tive, principiul de funcţionare rămînînd însă acelaşi.

Ceea ce este caractcristie traductoarelor inductive este faptul că pot li utilizate de mai multe ori, întrebuinţarea repetată neconducînd la deterio-rarea lor.

Traductoarele inductive pot fi utilizate şi la măsurarea deplasărilor, acceleraţiilor, forţelor etc. aşa cum se va arăta la pct. 3.2.

b. Traduetoare electrice rezistive. Traductoarele electrice rezistive (TER) reprezintă în etapa actuală tipul cel mai răspîndit de traduetoare electrice [3.18, 3.19, 3.20, 3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25], folosirea lor prczentînd o serie de avantaje dintre care merită să fie amintite următoarele:

— dimensiunile reduse ale TER; — greutatea lor neglijabilă ( ^ 1 g); — domeniul de măsurare care poate fi cuprins cu ajutorul traductoarelor

rezistive înglobează domeniul deformaţiilor elastice pentru majoritatea materialelor folosite în construcţii, şi uneori o parte din domeniul plastic;

— - aplicarea traductoarelor rezistive nu duce la perturbaţii în starea de eforturi superficială a elemenLului pe care sînt fixate, cu excepţia elemen-telor încovoiate foarte subţiri;

— confecţionarea TER este relativ simplă, ieftină, iar manipularea lor este uşoară.

Funcţionarea TER se bazează pe proprietatea unui fir metalic, supus unei solicitări mecanice, de a avea deformaţia specifică proporţională cu variaţia relativă a rezistenţei sale electrice. Matematic, această proprietate se exprimă prin relaţia:

Ş = A <3-8>

în care: R, AR reprezintă rezistenţa electrică a firului şi variaţia ei absolută pe timpul solicitării;

A/ — lungimea firului şi variaţia ei absolută pe timpul solicitării;

e — deformaţia specifică a firului; k0 — constanta de sensibilitate tensometrică a mate-

» rialului din care este confecţionat firul.

Constanta de sensibilitate tensometrică este o caracteristică a fiecărui metal sau aliaj şi se determină pe cale experimentală.

60

Aliajele cele mai folosite pentru realizarea firului sensibil sînt constan-tanul, un aliaj de cupru-nichel (fcn=2,0) isoelastic, un aliaj de fier-nichel (A*0=3,6) şi manganinul (k0—0,6).

Traductoarele folosite în prezent sînt alcătuite în general dintr-un element sensibil metalic, care transformă deformaţia în variaţii ale rezistenţei sale electrice, şi dintr-un suport.

In funcţie de forma, alcătuirea şi modul de confecţionare a traductoarelor rezistive se disting mai multe tipuri de traduetoare, şi anume:

a) Traduetoare electrice cu fir rezistiv f ixai continuu pe toată lungimea sa, respectiv: — traduetoare cu firul aşezat sub formă de aliniamente drepte cu bucle de legătură

la capete (fig. 3.26, a) care alcătuiesc modelul clasic dc traductor; — traduetoare cu firul

aşezat sub formă de bobină aplatisată (fig. 3.26, b);

— traduetoare cu firul 0 b C aşezat sub formă de alinia-

mente drepte legate transver-Fig. 3.26. Traduetoare electrice rezistive cu fir. sal cu barete (fig. 3.26, c).

Mai slnt cunoscute tra-duetoare rezistive ţesute, In care firul rezistiv este aşezat intr-o urzeală din mătase artificială.

Pentru temperaturi Înalte se folosesc traduetoare fără suport, firul sensibil lipindu-se direct pe piesă.

O ultimă realizare a tehnicii confecţionării T E R cu fir o reprezintă traductoarele din material semiconductor. Aceste traduetoare se aplică cu ajutorul unui bloc de montaj, care le conferă rigiditatea necesară.

Pentru măsurarea deformaţiilor mari au fost confecţionate traduetoare avtnd suportul din cauciuc, firul sensibil fiind înfăşurat sub formă de spirală pe o vină de cauciuc; ase-menea traduetoare permit măsurarea unor deformaţii maxime de 10 —20%.

b) Traduetoare electrice' cu firul rezistiv f ixat numai la capete; se aseamănă cu cele descrise Ia pct. a, dar elementul sensibil se lipeşte pe piesa de încercat, numai la capete.

c) Traductoare-folie, cunoscute pînă in prezent In următoarele modele: modelul clasic (fig. 3.27, o) , modelul In formă de „schelet de peşte" (fig. 3, 27, b) folosit la măsurarea eforturilor principale de torsiune şi modelul destinat măsurărilor pe membrane (fig. 3.27, e).

d) Rozete de traduetoare, care slnt grupuri de 2 la 4 traduetoare aşezate suprapus sau unul lingă altul şi orientate sub unghiuri determinate (fig. 3.28). Ele se pot realiza atît sub forma traductoarelor cu fir rezistiv, cît şi a traductoarelor folie. Rozetele se folosesc la deter-minarea direcţiei eforturilor principale şi a mărimii lor, In cazul unei stări plane de eforturi.

Pentru legarea traductoarelor electrice cu fir rezistiv la aparatele de măsurat, ele se prevăd cu două terminale alcătuite fie din sîrmă de cupru ( 0 0,1 mm), fie din benzi din folie mctalică avînd lăţimea de 1 mm; aceste terminale feresc sîrma elementului sensibil de smulgere datorită tensiunilor care pot acţiona asupra sîrmelor şi cablurilor de conexiune pe timpul încercărilor.

La traductoarele folie, terminalele sînt înlocuite cu două porţiuni lăţite de capăt ale elementului sensibil, la care se sudează sîrmele de conexiune.

Caracteristicile principale ale traductoarelor electrice rezistive sînt; dimensiunile geometrice ale traductorului şi în special ale bazei sale

de măsurare; — rezistenţa electrică a TER; — curentul maxim admisibil a circula prin TER;

M Ă S U R Ă R I I N R E G I M D E S O L I C I T A R E DINAMICA 61

— sensibilitatea tensometrică a traductorului. Aceasta este una din cele mai importante caracteristici ale unui traductor. Ea indică raportul de transformare a deformaţiei specifice captate de traductor în variaţie relativă a rezistenţei electrice a elementului sensibil, după relaţia:

(3.9)

Coeficientul k de sensibilitate tensometrică a traductorului (constanta traductorului) se determină în chip experimental pe bara de calibrare [3.26J. în general el are valori apropiate de constanta de sensibilitate tensometrică a materialului din care este confecţionat elementul sensibil.

C

Fig. 3.27. Traduetoare electrice rezistive — folie.

La ÎNCERC se confecţionează traduetoare electrice cu fir îezistiv fixat continuu, de tip clasic, avlnd suportul de hîrtie. Traductoarele se confecţionează manual la Baza de ateliere pentru deservirea cercetărilor (B.A.C.) . După verificarea şi calibrarea lor, traductoarele sint ambalate în plicuri de carton conţinînd 10 bucăţi T E R . Pe fiecare plic se înscriu lungimea bazei de măsurare, rezistenţa electrică şi coeficientul de sensibilitate tensometrică a traduc-torului (fig. 3.29).

M Ă S U R Ă R I I N R E G I M DE S O L I C I T A R E DINAMICA 6 3

.ni iî<-4«jit«nţ» JâSr, 0,* CormtiuWi 2.âS

ÎNCERC '*»;0<wcS |Mnc«f c .gac

B A. C

10

TRADUCTOARE ELECTRICE CU FIR REZISTJV

Pentru asigurarea bunei funcţionări a TER trebuie să se mai ţină seamă de următorii factori principali:

a) Variaţiile de temperatură determină contractăii sau dilatări, alît ale elementului de construcţie pe care sînt aplicate traductoarele, cît şi ale traduc-torului însăşi. Aceste va-riaţii de lungime influ-enţează elementul sensi-bil al traductorului, care işi va varia in mod cores-punzător rezistenţa elec-trică, indicînd existenţa unor deformaţii datorite temperaturii.

Eliminarea influen-ţei variaţiilor de tempe-ratură se poate face prin calcul, pe baza determi-nării experimentale a va-lorii deformaţiei specifice indicate de traductor pen-Iru o variaţie de 1°C a temperaturii mediului ambiant, prin folosirea traductoarelor compensa-toare de temperatură, precum şi prin folosirea traductoarelor termocom-pensate.

Traductoarele com-pensatoare sînt traduc-toare avînd aceleaşi ca-racteristici tensometrice cu traductoarele folosite la măsurarea deformaţi-ilor provenite din solici-tările mecanice şi care poartă denumirea de tra-ductoare active; spre deo-sebire de acestea insă, TER compensatoare se aşază de obicei în zone nesolicitate mecanic ale elementului încercat sau pe bucăţi din acelaşi material cu materialul elementului încercat, în imediata apropiere a traductorului activ, astfel încît să se găsească în aceleaşi condiţii de temperatură cu acesta, in felul acesta, ambele traductoare vor capta aceleaşi deformaţii datorită variaţiilor de temperatură, traductorul activ captînd în plus şi variaţiile pro-venite din solicitările mecanice.

Prin modul de conectare al traductorului activ şi compensator la apara-tele de măsurat, semnalele electrice datorate variaţiilor de deformaţie din

Fig. 3.29. Traductoare electrice rezistive confecţionate Ia I NCERC-B .A .C .

64 METODE 51 APARATE DE MASURAT ÎN CONSTRUCŢII

temperatură captate de cele două traductoare se anulează reciproc, aparatele indicînd, sau înregistrînd, doar deformaţia datorată solicitărilor mecanice.

Traductoarele termocompensate au elementul sensibil alcătuit din două tipuri de aliaje, care au proprietatea de a reacţiona la variaţiile de tempera-tură astfel încît variaţia relativă de rezistenţă electrică datorită temperaturii traductorului în ansamblul său, să fie nulă. în felul acesta, traductoarele termocompensate transmit doar semnale datorate deformaţiei mecanice a elementului solicitat pe care sînt aplicate.

b) Influenţa umidităţii asupra funcţionării traductoarelor electrice rezis-tive se resimte prin pierderea aderenţei dintre traductor şi piesa încercată, prin înmuierea traductorului şi eventual prin apariţia coroziunii la elementul sensibil.

înlăturarea influenţei umidităţii se poate asigura prin masuri corespun-zătoare de hidro izolare, care devin obligatorii în cazul existenţei unei umi-dităţi ridicate.

c) Sensibilitatea transversală a traductorului este proprietatea acestuia de a înregistra deformaţii şi pe direcţii transversale direcţiei principale de măsurare, datorită existenţei racordurilor transversale faţă de aliniamentele principale de măsurare ale elementului sensibil (bucle de capăt, barete).

Principalul efect al sensibilităţii transversale a traductorului este schim-barea valorii reale a coeficientului de sensibilitate tensometrică a traduc-torului, care nu mai corespunde cu valoarea determinată pe bara de calibrare.

La încercări de mare precizie se ţine cont dc sensibilitatea transversală a traductorului prin aplicarea unui coeficient de corecţic asupra constantei acestuia [3.27].

Pentru măsurările efectuate fără a ţine cont de influenţa sensibilităţii transversale a traductorului, eroarea relativă a determinării valorii defor-maţiei specifice nu depăşeşte 3%.

d) Curgerea lentă este un fenomen datorat prezenţei adezivului atît în alcătuirea traductorului cît şi ca strat necesar lipirii traductorului de ele-mentul încercat. Curgerea lentă apare în cazul ţinerii traductorului pe ele-mentul deformat un timp îndelungat şi se manifestă prin variaţia în timp a indicaţiilor.

Efectul curgerii lente poate fi redus prin prelucrarea termică a traduc-toarelor înainte (le folosire— îmbătrînire artificială şi prin supunerea lor după lipire unor cicluri repetate de încărcare-descărcare; în acest fel se înlă-tură şi efectul de histerezis care ar putea să apară în cursul primelor încărcări.

Aplicarca traductoarelor pe elementele de construcţie este o operaţie de mare importanţă, de modul în care aderă traductoarele la suprafaţa elemen-tului depinzînd îti cea mai mare măsură precizia indicaţiilor [3.28].

Locul pc care se aplică traductoarele trebuie să fie neted şi perfect curat, pregătirea sa făcîndu-se cu mijloace mecanice şi chimice. După înlăturarea

* murdăriei, vopselei, neregularităţilor etc. cu mijloace mecanice (daltă, pilă, hîrtie sticlată sau şmirghel, perie de sîrmă şi păr) se curăţă locul respectiv cu acetonă chimic pură folosind tampoane de vată ţinute cu penseta. Mărimea locului curăţat trebuie să depăşească suprafaţa traductorului.

f e l i n ă n n r o 11 r o a i n f r » r 7 i c o o i î n / t â r n o lri/^n I n i A « r f a i n IA

MĂSURĂRI ÎN REGIM DE SOLICITARE STATICA 65

Traductorul se scoate din plic ţinîndu-se de terminale, sau de margini. Se întinde un strat de adeziv pe locul de lipire şi pe traductor, după care traductorul se aplică pe piesă, aducîndu-1 prin lunecare în poziţia dorită. După aceea, se aşază peste traductor o bucată de hîrtie de filtru sau celofan, se fixează traductorul la unul din capete şi se presează puternic pe suprafaţa sa; In felul acesta se elimină plusul de adeziv împreună cu bulele de aer de sub traductor. Traductorul se ţine sub presiune timp de 2—4 ore, pînă se întăreşte adezivul.

Adezivii folosiţi în tensometria electrică rezistivă pot fi clasificaţi după cum urmează [3.7]:

— adezivi cu uscare prin evaporarea solventului, tipic pentru această categorie de adezivi fiind nitratul de celuloză sau adezivul celuloidic.

Adezivul celuloidic se prepară prin dizolvarea în acetonă chimic pură a filmului din celuloid curat, fără impurităţi, în proporţia de 30 părţi celuloid la 70 părţi acetonă, considerate în greutate. După dizolvarea celuloidului se obţine un lichid vîscos, de culoare gălbuie, translucid; se păstrează în sticle bine închise spre a împiedica evaporarea acetonei;

— adezivi cu întărire chimica, printre care se numără adezivii fenol-for-maldehidici, adezivii epoxidici şi adezivii pe bază de cianoacrilaţi.

Aceste categorii de adezivi se folosesc în special pentru lipirea traduc-toarelor folie, o atenţie deosebită meritînd adezivii pe bază de cianoacrilaţi, cunoscuţi şi sub denumirea de adezivi de contact, la care procesul de lipire este foarte rapid, după 2—5 min traductorul fiind gata de întrebuinţare;

— adezivi cu întărire la cald, termoplastici. Adezivii cei mai răspîndiţi datorită simplităţii preparării lor sînt adezivii

celuloidici, care implică însă şi cele mai grele condiţii de uscare şi pro-tecţie. Cele ce urmează se vor referi de aceea în special la folosirea acestor adezivi.

Uscarea traducLoarelor rezistive se face pe cale naturală sau artificial, în orice caz, se recomandă o uscare naturală de 2—6 ore, după care se pot aplica diferite procedee de uscare artificială cu surse de căldură externe (fier de călcat, lampă cu raze infraroşii, curenţi de aer cald etc.) sau interne (curent electric). în cazul aplicării unui mijloc de uscare artificială, se recomandă creşterea treptată a temperaturii pînă la temperatura de regim, care variază în jur de 60—80°C. Durata timpului de uscare artificială este de circa 10 ore.

în cazul unei umidităţi atmosferice mari sau a folosirii traductoarelor sub apă, este necesară hidroizolarea lor cu lacuri hidrofuge, ceară sau parafină, vaselină chimic neutră sau diferite materiale plastice sub formă de fluid-vîscoasă cu polimerizare ulterioară sau sub formă de pelicule care se lipesc pe margine în jurul traductoarelor.

După aplicarea traductoarelor se execută sudurile dintre terminalele lor şi ale conductoarelor care fac legătura cu aparatele de măsurat. Sudura se execută cu ciocanul de lipit (letcon) şi colofoniu, fiind interzisă folosirea acidului azotic la degresare. în apropierea sudurii, conductoarele se fixează de elementul de construcţie, pentru a evita transmiterea directă a solicitărilor mecanice la terminalele traductorului, ferindu-1 astfel de deteriorare. Se pot folosi în acest scop punţile de conexiune (fig. 3.30) de o parte sudîndu-se ter-minalele traductoarelor, iar de cealaltă parte capetele conductoarelor.

6 6

în cadrul INCEIRC a fost pusă la punct o trusă tensometrică [3.28] 111 care se găsesc materialele şi uneltele necesare executării unui montaj tenso-metric (fig. 3.31).

O operaţie deosebit de importantă pentru stabilitatea indicaţiilor TER şi in acelaşi timp pentru controlul aplicării şi gradului lor de uscare, o repre-

zintă controlul izolaţiei elec-- trice existente între elemen-

- , tul de construcţie şi TER. Rezistenţa de izolaţie

variază în funcţie de starea de umiditate a TER, res-pectiv de gradul său de us-care, iar variaţia rezistenţei de izolaţie contribuie la ins-tabilitatea măsurării, influ-enţa sa fiind cu atît mai mare cu cît valoarea sa este mai mică.

Pentru TER avînd re-zistenţa electrică R=120 rezistenţa de izolaţie mini-mă trebuie să fie de 50 MO în timp ce pentru TER avînd ^ = 6 0 0 0 , rezistenţa de izo-laţie minimă trebuie să fie de 200 MQ.

i p t - - : •

Fig. 3.30. Punţi de conexiune.

3.1.5.5.2. Circuitele punţilor tensome trice

^ in scopul măsurării va-flfek. riaţiilor relative ale para-W i p f e metrului electric caracteris-

tic traductoarelor utilizate, Fig. 3.31. Trusa tensometrică tip „ ÎNCERC ' . s e folosesc aparate de măsu-

rat denumite punţi electro-nice tensometrice, sau pe scurt, punţi tensometrice (PT).

Un astfel de aparat încorporează ansamblul circuitelor care constituie lanţul de măsurare, precum şi circuitele auxiliare ale acestuia.

a. Circuitul <lc măsurare. Puni ea Hheatstone. Holul circuitului de măsurare este de a

transforma variaţia relativă a parametrului electric j ^ j caracteristic unui anumit tip de

traductor Intr-o variaţie de tensiune (dU 0 ) sau o variaţie de curent (dl).

O condiţie fundamentală impusă circuitului de măsurare este aceea de liniaritate: între IdP \ variaţiile relative ale parametrului electric - p - Şi variaţiile de tensiune de la ieşire (dC/0)

MĂSURĂRI IN REGIM DE SOLICITARE DINAMICA 67

este necesar să existe o relaţie riguroasă de proporţionalitate de forma:

dU0=Scm~ (3.10)

d P relaţie care trebuie respectată In tot domeniul de valori

O altă condiţie de bază este aceea de a fi cit mai sensibil, adică de a oferi posibilitatea (dP \ ca la variaţii foarte mici ale mărimii de intrare ~p- să se obţină, la ieşirea sa, variaţii

de tensiune (d l / 0 ) cit mai mari. In sflrşit, o a treia cerinţă de bază constă In stabilitatea obţinerii rezultatelor măsu-

rărilor, in condiţii tehnice de funcţionare şi de mediu nu prea mult diferite de cele de calibrare. Această cerinţă este legată direct de precizia obţinerii rezultatelor măsurărilor. Dintre circuitele de măsurare cunos-

cute, cea mai largă utilizare in aparatu- ~ ra tensometrică o are puntea Wheatstone, datorită Înaltei sale sensibilităţi.

în cele ce urmează se va analiza circuitul punţii de tip Wheatstone, uti-lizată la măsurarea deformaţiilor In re-gim de solicitare statică, efectuate cu traductoare electrice rezistive (fig. 3.32).

Puntea Wheatstone se compune din patru rezistenţe electrice care formează cele patru braţe Rv R2, Ii3, /?4 ale pun-ţii. De obicei R t este rezistenţa electrică a traductorului activ, R2 rezistenţa elec-trică a traductorului compensator de temperatură, iar rezistenţele R3 şi / î4 slnt rezistenţe chimice încorporate în interiorul aparatului electronic de mă-surare a deformaţiilor.

Uneori, în locul rezistenţelor i?3 şi Rt, pot fi introduse traductoare electrice rezistive, întreaga punte fiind constituită numai din traductoare, deci in întregime exterioară aparatului.

Puntea prezintă două borne 1 şi 2 de alimentare cu tensiune electrică şi două borne 3 şi 4 de măsurare a tensiunii sau a curentului de dezechilibru a punţii. Cele două perechi de borne formează diagonalele punţii.

Alimentarea punţii poate fi făcută in curent continuu, dar cele mai adeseori se face în curent alternativ.

O punte de tip Wheatstone este echilibrată cînd" tensiunea, sau curentul, în diagonala de măsurare are valoarea zero.

în cazul alimentării punţii în curent continuu, tensiunea E aplicată punţii (v . fig. 3.32) determină în braţele acesteia curenţii I l t / a , / 3 , / 4 , care parcurg traductoarele, respectiv rezis-tenţele care formează puntea.

La rîndul lor aceşti curenţi produc pe rezistenţele braţelor căderile de tensiune RtIlt

R212, R3I3, /î4/4. în situaţia de echilibru a punţii diferenţa de potenţial la bornele diagonalei de măsurare

(3, 4) fiind nulă, rezultă că sînt valabile relaţiile:

Fig. 3.32. Schema de principiu a unei punţi Wheatstone.

R^-R^O; R3Ia-RAIl=0.

Pe de altă parte, In această situaţie, curentul Intre curenţi există relaţiile:

Ix=It şi / j = / 4 . Din relaţiile (3.11) şi (3.12) rezultă condiţia fundamentală de echilibru a punţii:

i?8 R> R1

(3.11)

prin diagonala de măsurare fiind nul,

(3.12)

(3.13)

6 8 M E T O D E 51 A P A R A T E D E M A S U R A T îN C O N S T R U C Ţ I I

sau i ? l i ? 4 =/ î 2 / î3 .

La alimentarea în curent continuu, impedanţa fiind alcătuită numai din rezistenţe, echilibrarea este de natură pur rezistivă.

In cazul cînd puntea este alimentată în curent alternativ, braţele punţii devin impe-danţe. Aceasta Înseamnă că pe lîngă componenta rezistivă a fiecărui braţ al punţii, mai apare, o componentă reactivă.

în cazul utilizării traductoarelor rezistive, componentele rezistive ale iinpedanţei au valori mult mai mari decît cele reactive. Corespunzător celor două feluri de componente existente, echilibrarea iniţială a unei punţi alimentată în curent alternativ presupune pe de o parte realizarea unui echilibru al componentelor rezistive a braţelor (relaţia 3.13), operaţie cunos-cută sub denumirea de echilibrare in modul, aceeaşi ca şi la alimentarea punţii în curent continuu, iar pe de altă parte realizarea unui echilibru al componentelor reactive din punte, operaţie care poartă denumirea de echilibrare tn fază.

în punţile utilizate pentru măsurarea deformaţiilor, datorită variaţiilor foarte mici de

rezistenţe = 2-10~6 şi mai mic i j care intră în joc , eliminarea completă a oricărui dez-

echilibru iniţial înainte de începerea măsurărilor devine strict necesară. Dezechilibrul iniţial al componentelor rezistive ale braţelor punţii se datorează tole-

ranţelor de fabricaţie a traductoarelor rezistive în ceea ce priveşte rezistenţa lor electrică. Aceste toleranţe — pentru aceeaşi valoare a traductoarelor — nu trebuie să depăşească limita de 1 % .

Acelaşi efect poate fi produs şi de diferenţa dintre valorile rezistenţelor firelor de cone-xiune ale traductoarelor activ şi compensator.

Dezechilibrul iniţial al componentelor reactive din punte se manifestă ca efect al disi-metriei capacitive a traductoarelor şi a firelor de conexiune la punte. Această disimetrie poate fi de ordinul a cîteva zeci sau sute de picofarazi. Ea capătă o deosebită importanţă in special în circuitele de măsurare alimentate în curent alternativ cu o frecvenţă (purtătoare) relativ mare, de ordinul cîtorva kilohertzi.

în cazul frecvenţelor mai mici , efectul disimetriei capacitive este neglijabil. Pentru a putea realiza practic operaţia de echilibrare iniţială a punţii, în circuitul aces-

teia se înserează elemente reglabile corespunzătoare. Pentru echilibrarea în modul — eliminarea dezechilibrului iniţial al componentelor

rezistive — se pot folosi diferite sisteme, cum sînt sistemul şunt (fig. 3.33) şi sistemul vîrf (fig. 3.34).

1

i'

"o

Sistemul de echilibrare şunt. Fig. 3.34. Sistemul de echilibrare virf. Fig. 3.33.

în aceste două sisteme elementele de echilibrare sînt introduse chiar în structura punţii de măsurare.

în sfîrşit, în sistemul dublei punţi se utilizează o metodă de compensare a tensiunii de dezechilibru iniţial U0 printr-o altă tensiune U'n egală şi în antifază cu U0, produsă într-un circuit complet separat, de coinDensare.

M Ă S U R Ă R I I N RF.GIM DE S O L I C I T A R E DINAMICA 6 9

în fig. 3.35 sint prezentate două variante ale acestui circuit de măsurare. în acest caz, rolul elementelor de echilibrare, situate chiar în puntea de măsurare — par-

Fig. 3.35. Sistem de echilibrare dublă punte: a — varianta I; b — varianta II.

afara punţii ; circuitul compensator poate avea forma tot a unei punţi Wheatstone, de unde şi denumirea sistemului de echilibrare.

Sistemul dublei punţi prezintă avantajul că neexistînd elemente de echilibrare în cir-cuitul punţii de măsurare, se poate obţine uşor compensarea unui mare dezechilibru iniţial fără o perturbare a sensibilităţii circuitului.

Pentru nevoile practicii de măsurare toate sistemele de echilibrare au prevăzută atît posibilitatea de echilibrare brută (prin comutare pe rezistenţe chimice fixe) cît şi de echilibrare fină (prin reocord sau potenţiometru).

Pentru echilibrarea în fază, mai uzuale sînt schema în care se creează o nouă punte capacitivă (fig. 3.36) cu un condensator diferenţial variabil completată cu capacităţile parazite ale traductoarelor şi schema care utilizează un circuit RC (fig. 3.37) în care prin deplasarea cursorului potenţiometrului R se poate aduce tensiunea de dezechilibru UQ la valoarea zero.

Pentru a avea o imagine completă despre structura unui circuit de măsurare de tip punte Wheatstone utilizat în tensometrie, este necesar să se ia în consideraţie şi sistemele de compensare a influenţei variabilităţii valorii coeficientului de sensibilitate tensometrică a traductorului (constanta traductorului) care, după cum s-a arătat, se determină în mod sta-tistic şi variază în limite destul de largi ( 1 , 6 - 3 , 6 ) . Introducerea traductoarelor de anumită constantă în braţele punţii, Influenţează asupra sensibilităţii totale a lanţului de măsurare, conform relaţiilor (3.6) şi (3.7). Pentru a înlătura variaţiile de sensibilitate ale lanţului de măsurare datorate constantelor diferite ale traductoarelor, unele punţi tensometrice posedă sisteme speciale de compensare.

65 65 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

In practică se utilizează mai ales două variante de astfel de sisteme. Un prim sistem constă în introducerea In paralel cu puntea, pe diagonala de alimentare

. acesteia, a unei rezistenţe şunt, reglabilă in trepte, fiecare treaptă corespunzlnd unei anu-lite valori k.

condensator diferenţial. tr-un grup RC.

Modificînd sarcina sursei de alimentare a punţii se modifică concomitent şi tensiunea la bornele sarcinii, respectiv la bornele punţii.

Cel de al doilea sistem constă In introducerea unui circuit special al constantei traduc-torului — separat de punte — constînd dintr-o rezistenţă reglabilă alimentată de la o înfă-şurare specială a transformatorului care alimentează şi puntea cu traductoare.

Modificarea sarcinii uneia dintre înfăşurările transformatorului, produce modificarea tensiunii la bornele sarcinii (punţii) celeilalte înfăşurări.

Ambele sisteme se bazează în fond pe acelaşi principiu constructiv, şi anume: variaţia tensiunii E de alimentare a punţii prin modificarea sarcinii oscilatorului care o debitează.

Corecţia corespunzătoare constantei traductorului se aplică punţii, la începutul oricărei măsurări, Înainte chiar de echilibrarea iniţială.

b. Circuitul de simplificare. Pentru obţinerea amplificării pe cale electronică se utili-zează tuburile electronice cu vid cu grilă de comandă (trioda şi pentoda) sau tranzistoarele, dispozitive semiconductoare de tip modern.

La tuburile cu vid cu grilă de comandă (fig. 3.38), unul dintre electrozi, catodul 1, fiind Încălzit de un filament 2, emite electroni. Electronii emişi în spaţiul cu vid înaintat din interiorul tubului sînt atraşi şi captaţi de anodul 3 pozitiv, după ce mai lntli trec printr-o serie de grile, unele pozitive şi altele negative.

O parte din electroni pot fi reţinuţi de grilele pozitive. Prima grilă din vecinătatea catodulul, în general se negativează, ea constituind grila de comandă 4 a tubului. Denumirea sa derivă din funcţiunea de control pe care o exercită asupra numărului de electroni care ajung la anod prin variaţia potenţialului negativ care i se aplică. Cu cit grila de comandă este mai negativă, cu atît mai puţin electronii vor putea străbate deschiderile ei şi deci cu atît va fi mai mic curentul de electroni denumit curentul anodic /<,. Sensul curentului este socotit convenţional, opus sensului de mişcare a electronilor.

Pentru ca un tub electronic să funcţioneze, trebuie alimentat. Aceasta Înseamnă a-i Încălzi filamentul şi a-i aplica anumite tensiuni pe electrozi. în acest scop se folosesc sursele Ef, Eg şi Ea (fig. 3.39).

în condiţiile schemei din fig. 3.39, curentul anodic continuu I a determină pe rezistenţa de sarcină Ra, căderea de tensiune continuă RaIat i a r P e tub, tensiunea anodicS continuă Ua măsurată între anod şi catod.

O variaţie foarte mică a potenţialului negativ aplicat grilei de comandă determină In circuitul anodic al tubului variaţii importante pentru curentul anodic I a şi tensiunea ano-dică Ua a tubului. Producerea amplificării se datorează sensibilităţii mari a curentului anodic faţă de variaţia potenţialului de grilă. Dacă la intrarea tubului se aplică o tensiune mică, ea apare la ieşire mult mărită, tubul împreună cu sursele şi rezistenţa de sarcină constituind un etaj de amplificare.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 71

Mărimea caracteristică a unui asemenea etaj este coeficientul de amplificare, care obişnuit poate fi de ordinul zecilor sau sutelor.

Clnd^este nevoie de un coeficient de amplificare mai mare, atunci se utilizează o succe-siune de etaje constituind un amplificator electronic.

3 -0

Fig. 3.38. Tubul cu vid cu grilă de comandă (reprezen-

tare schematică). Fig. 3.39. Etaj de amplificare.

Dacă amplificarea etajelor separate este alt a2, a3, atunci amplificarea totală va f i :

flt=ar<Va3 (3.14)

în aparatura tensometrică rolul amplificatorului electronic constă In a mări nivelul tensiunii de dezechilibru a punţii aplicate la intrarea sa de la o valoare de zeci de fxV la o valoare de ordinul a 0,5—1,0 V însoţită de o putere suficientă care să producă devierea com-pletă a acului instrumentului indicator.

Pentru aceasta, coeficientul de amplificare al circuitului trebuie să fie destul de mare (de la 50 000 la 100 000). In consecinţă, el trebuie să fie format din 2 - 3 etaje de amplificare.

Se utilizează fie amplificatoare de curent continuu, fie amplificatoare de curent alternativ. Deşi amplificatoarele de curent continuu se caracterizează prin aceea că slnt capabile

să amplifice tensiuni continue (constante In timp), ele pot totuşi să amplifice şi tensiuni alternative, cu rezerva că banda de frecvenţe pe care o poate amplifica In mod obişnuit este redusă către limita lor superioară ( 1 0 - 2 0 kHz).

Dezavantajul esenţial al utilizării unor astfel de amplificatoare constă în existenţa fenomenului de derivă a nulului.

Prin derivă a nulului se înţelege fenomenul de apariţie la ieşirea amplificatorului de curent continuu a unei tensiuni de ieşire diferite de zero, clnd la intrarea acestuia nu se aplică nici un semnal. Această tensiune creşte In timp, ceea ce are ca efect introducerea unor erori însemnate în procesul de măsurare a deformaţiilor; de aceea utilizarea lor In aparatura electronică de tensometrie este mult limitată.

Pentru măsurarea deformaţiilor statice şi a deformaţiilor dinamice cu variaţie periodică, amplificatoarele cele mai convenabile din punct de vedere constructiv şi al preţului de cost slnt amplificatoarele de curent alternativ şi de aceea au cea mai largă utilizare In aparatura electronică de tensometrie. In asemenea aparate se utilizează aşa-zisa metodă de modulaţie In amplitudine a unei oscilaţii purtătoare. In acest caz, elementul modulator este variaţia

d / î relativă a rezistenţei electrice a traductorului — I n cazul măsurărilor în regim de solicitare

statică, amplitudinea tensiunii de dezechilibru a punţii este constantă în timp (fig. 3.40, a) d R

şi direct proporţională i a r î n cazul măsurărilor în regim de solicitare dinamică ea

variază cu frecvenţa fenomenului de deformare măsurat, păstrlnd în schimb relaţiile de pro-porţionalitate menţionate (fig. 3.40, b).

Oscilaţia purtătoare nu este decît un intermediar care pe de o parte permite transmiterea fenomenului de măsurat, iar pe de altă parte oferă posibilitatea amplificării (tensiunii de

7 2 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

dezechilibru a punţii) In curent alternativ, fără erori provocate de fenomenul de derivă a nulului. _ :"

în ultimul timp, locul tuburilor cu vid In amplificarea electronică 11 preiau tot mai mult tranzistoarele. Construite dintr-un material semiconductor (germaniu sau siliciu), aceste

Fig. 3.40. Forme de undă: a'—oscilaţie nemodulată; b — oscilaţie modulată.

dispozitive moderne se bucură de caracteristici superioare tuburilor electronice. Ele se remarcă prin lipsa unui circuit de încălzire (filament), printr-o viaţă mai lungă, consum mic de' putere şi gabarite foarte reduse.

c . Circuitul de detecţie. Circuiturde detecţie este circuitul electronic care are rolul de separare a unui semnal util — respectiv semnalul corespunzător fenomenului de deformare — de unda purtătoare. El este un circuit format din diode semiconductoare sau cu v id ; tipul constructiv cel mai des întllnit este detectorul sensibil la fază în inel.

Schema de principiu a unui astfel de circuit este redată în f ig. 3.41. Detectorului In inel i se aplică pe de o parte, o tensiune de comandă pe diagonala c d de la oscilatorul care alimentează şi puntea în curent alternativ, iar pe de altă parte, tensiunea de dezechilibru a punţii amplificată pe diagonala a b.

Tensiunea de comandă deschide (comută) şi Închide succesiv perechile de diode D1Di

respectiv D3DA in scopul alimentării instrumentului indicator cu un curent de acelaşi sens (curent continuu) proporţional cu tensiunea de dezechilibru a punţii care provoacă acest curent şi cu care este proporţional.

Defazarea tensiunii de dezechilibru a punţii cu 180° faţă de tensiunea de comandă, fapt care are loc la trecerea de la compresiune la întindere sau invers, determină şi schimbarea sensului curentului prin instrumentul indicator.

In cazurmăsurărilor In regim de solicitare statică, circuitul detector transformă oscilaţia de tensiune~s~inusoidală amplificată în amplificatoare de curent alternativ într-un curent

continuu de valoare proporţională cu amplitudinea tensiunii sinuso-idale aplicate.

In cazul măsurărilor în re-gim de solicitare dinamică, la ieşirea circuitului detector se gă-seşte o tensiune sau un curent al-ternativ de frecvenţă egală cu cea a fenomenului de deformare mă-surat.

Particularitatea circuitului detector sensibil la fază constă tocmai în faptul că el poate pune In evidenţă semnul pozitiv sau negativ al unui fenomen de de-formare corespunzător Întinderii sau comprimării obiectului În-cercat.

d. Aparatul indicator. Ca indicatoare se Întrebuinţează obişnuit aparate de zero: micro-ampermetre sau miliainpermetre. In cazul în care se foloseşte metoda citirii directe, aparatele iriH ICATNORO c In F uroHoto Hiront TN n » 1 N > N ^A* / . » - . » : . ili-x

Oe Io punte

Fig. 3.41. Detectorul sensibil la fază în inel.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 68 68

Transformatei ieşire

e. Oscilatorul. Alimentarea punţii în curent alternativ necesită existenţa unui oscilatoi electronic de frecvenţă joasă. în acest scop se utilizează In general oscilatoare cu un singui tub electronic, lucrînd pe o frecvenţă fixă.

Schema unui astfel de circuit este redată In fig. 3.42. Transformatorul de ieşire al etajului dispune de două înfăşurări de sarcină: una pentri

alimentarea punţii şi a doua pentru comanda detectorului sensibil la fază în inel. In general, tensiunea de alimentare a punţii este de ordinul a clţiva volţi (3 —12 V

în timp ce tensiunea necesară detectoru-lui este de clteva ori mai mică (1 —2 V).

f . Sursele de alimentare cu tensiuni anodice şi de filament. în vederea ali-mentării tuburilor electronice cu tensi-uni anodice se utilizează fie baterii ano-dice (90—120 V) fie un grup de alimen-tare de la reţea format dintr-un trans-formator, un redresor şi un filtru. De cele mai multe ori un asemenea grup de alimentare de la reţea mai cuprinde şi un circuit de stabilizare ionică sau elec-tronică.

Pentru încălzirea filamentelor se utilizează fie baterii avînd la borne ten-siuni de ordinul 1,2 — 1,5 V , fie înfăşu-rări speciale de 4 V sau 6,3 V aparţinînd transformatorului de alimentare. Fig. 3.42. Oscilatorul de alimentare a punţii.

Punte

Oetector sensibil /a faza

3.1.5.5.3. Efectuarea măsurărilor cu ajutorul punţilor tensometrice

Măsurările tensometrice se pot executa într-un singur punct sau în ma multe puncte.

a. Măsurarea într-un singur punct. Cel mai simplu caz de măsurare ci puntea tensometrică îl reprezintă cazul în care se foloseşte un singur traducto activ, pentru indicarea deformaţiei, şi un traductor pasiv, compensator d« temperatură. Cele două traductoare se conectează la puntea tensometrică cv ajutorul unor fire de conexiune din cupru, de preferinţă ecranate. Punte! tensometrică are prevăzute borne speciale de conectare a firelor de legături a traductoarelor.

în acest fel, circuitul de măsurare de tip punte Wheatstone se prezint: ca fiind format din două jumătăţi: una interioară aparatului electronic, for mată din rezistenţe fixe, şi alta exterioară, formată din cele două traductoare completînd astfel cele patru braţe ale punţii.

Traductorul compensator se aşază întotdeauna în braţul alăturat traduc torului activ. Numai în acest fel variaţiile de rezistenţă a celor două traduc toare (AR1=AR2=AR), consecinţă a aceloraşi variaţii de temperatură A0 se pot compensa reciproc, deoarece aceste variaţii intervin în relaţia de echi libru JR1i?3=/?2i?4 în produse diferite, ceea ce conduce la păstrarea echili brului iniţial al punţii: ( f l j + Ai?) R3=(R2+AR)RV

în unele situaţii însă, ambele traductoare pot fi montate ca traductoare active. în aces caz, şi traductorul compensator este lipit pe obiectul de încercat Intr-o regiune deformabil In timpul solicitării, intr-un loc de egal efort dar de semn contrar cu efortul înregistrat d traductorul activ; este cazul unei grinzi supuse la încovoiere, una din feţe înregistrlnd efortul de întindere, iar cealaltă, paralelă cu prima, eforturi de compresiune (fig. 3.43).

74 JVIASURARI IN REGIM DE SOLICITARE STATICA

In aceste condiţii , are loc pe lingă o compensare a influenţei variaţiilor de temperatură şi o dublare a sensibi l i tăţ i ipunţi i , deformaţia reală constituind numai jumătate din cea indicată de aparat.

în alte situaţii (de exemplu Încercări la torsiune) puntea poate să fie complet exterioară, cele patru braţe ale punţii fiind In întregime formate din traductoare active. In asemenea

situaţii, sensibilitatea punţii creşte de patru ori în raport cu sen-sibilitatea din cazul utilizării unui singur traductor activ.

După conectarea traductoarelor la puntea ten-sometrică, se face corecţia constantei traductorului prin rotirea butonului corespunzător de pe aparat la indicaţia necesară şi se trece la operaţia de echi-librare iniţială a_ circuitului de măsurare.

Echilibrarea iniţială se face cînd elementul su-pus încercării nu este încă solicitat de încărcarea de probă. Ea stabileşte nivelul convenţional de zero al

deformaţiilor, la care se vor referi toate citirile ulterioare pe aparat, rezul-tate în urma aplicării treptelor de încărcare. Pentru efectuarea operaţiei de echilibrare, punţile tensometrice sînt prevăzute cu butoane pentru echili-brarea în modul şi în fază. Se face mai întîi echilibrarea în modul, acţionînd butonul de echilibrare brută. Apoi se face concomitent echilibrarea fină, atît cea în modul cît şi cea în fază, utilizînd în acest scop indicaţiile date fie de un ochi magic, fie de acul instrumentului indicator.

Cînd acul instrumentului indicator se află la gradaţia zero, se consideră încheiată operaţia de echilibrare iniţială a punţii şi se poate începe măsurarea propriu-zisă, fapt care se constată prin deviaţia acului instrumentului indi-cator într-o parte sau alta a gradaţiei zero.

Măsurarea în regim de soliciLare statică se face pe trepte de solicitare aplicate elementului supus încercării, fiecare treaptă de solicitare fiind păs-trată constantă pe timpul măsurării. Aplicarea fiecărei trepte de solicitare produce o nouă stare de deformaţie, captată de traductori şi tradusă printr-o stare de dezechilibru a punţii.

Pentru măsurarea valorii deformaţiei care a produs dezechilibrul punţii se folosesc două metode: metoda citirii directe şi metoda de zero.

Folosirea uneia sau alteia dintre aceste două metode imprimă şi apara-telor de măsurat anumite caracteristici constructive.

Metoda citirii directe este aceea in care tensiunea de dezechilibru a punţii, corespunzătoare deformaţiei produse, se măsoară direct cu ajutorul unui instrument indicator.

Pentru această metodă, gradaţiile instrumentului indicator reprezintă chiar valori de deformaţii.

Valoarea deformaţiei se obţine imediat ce s-a produs solicitarea, prin simpla citire a ei pe scara instrumentului.

în" acest scop poate fi nevoie de reglarea brută şi fină a sensibilităţii aparatului electronic utilizat.

Aceasta este o metodă simplă şi rapidă de măsurare. Este insă o metodă mai puţin precisă, întrucît precizia sa depinde de precizia tuturor elementelor din lanţul de măsurare: traductor, circuit de măsurare, amplificator, instru-m p n i i n d i o a t n r

Fig. 3.43. Grindă 6upusă la Încovoiere.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 75

Metoda de zero este metoda prin care obţinerea indicaţiei asupra valorii deformaţiei implică realizarea din nou a echilibrului punţii, operaţie care are loc după aplicarea fiecărei trepte de solicitare şi în fiecare punct de măsurare.

Prin această operaţie, tensiunea de dezechilibru provocată ca urmare a solicitării aplicate elementului de încercat, este readusă la valoarea zero cu ajutorul sistemului de echilibrare al punţii.

In acest caz, pentru obţinerea valorii deformaţiei corespunzătoare dez-echilibrului de măsurare, se folosesc gradaţiile înscrise pe scările solidarizate cu elementele de reglaj aparţinînd sistemului de echilibrare a punţii (comu-tatori, potenţiometri, reocorduri).

Realizarea practică a celui de al doilea echilibru implică mînuirea succe-sivă a butoanelor corespunzătoare fiecăruia din elementele sistemului de echi-librare al punţii.

Valoarea deformaţiei, în această metodă, se obţine prin diferenţa a două citiri: una corespunzătoare momentului de realizare a echilibrului iniţial al punţii şi alta corespunzătoare momentului realizării celui de al doilea echi-libru care are loc în procesul de măsurare propriu-zisă.

Această metodă comportînd un al doilea echilibru, este mai complexă şi deci mai puţin rapidă; în schimb ea este mai precisă. Precizia sa depinde aproape exclusiv de precizia elementelor sistemului de echilibrare a punţii, în această metodă, stabilitatea amplificatorului joacă un rol cu totul secundar. Aceasta explică dece eroarea acestei metode este de numai 0,1—1%.

Spre deosebire de metoda citirii directe, metoda de zero este corespunză-toare numai pentru măsurarea deformaţiilor staticc.

b . Măsurări în mai multe puncte. De ccle mai multe ori, elementele sau structurile de încercat prezintă dimensiuni mari şi stări de eforturi complexe.

Numai tehnica măsurărilor cu traductoare electrice — tensometria elec-trică — oferă posibilitatea observării sau înregistrării rapide şi cu precizie, fie simultan, fie într-o succesiune relativ rapidă, a fenomenelor de deformare într-un mare număr de puncte.

Tehnica măsurării în mai multe puncte de măsurare utilizează în prezent o serie de metode şi aparate proprii acestei categorii de măsurări.

—- Metode şi aparate pentru măsurarea, observarea sau înregistrarea succe-sivă a fenomenelor de deformare produse simultan în mai multe puncte. Se utilizează mai multe traductoare, cîte unul în fiecare punct de măsurare, un aparat centralizator unde se conectează traductoarele active şi compensatoare şi o singură punte tensometrică la care se obţin indicaţiile asupra valorilor deformaţiilor. Comutarea succesivă a traductoarelor la punte prin intermediul aparatului centralizator, în timpul procesulni de măsurare a deformaţiilor statice, se poate face manual sau automat.

— Metode şi aparate pentru indicarea, observarea şi înregistrarea simul-tană a fenomenelor de deformare statice şi dinamice care se produc simultan în mai multe puncte. în acest grup se încadrează metoda măsurărilor simultane pe mai multe canale, numărul de canalc fiind egal cu numărul punctelor de măsurare. Fiecare traductor activ corespunzător unui punct de măsurare este conectat direct la un lanţ propriu şi complet de măsurare: circuit de măsurare, amplificator, instrument indicator sau înregistrator.

76 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

Aparatele utilizînd acest principiu cuprind un număr variabil de canale care lucrează în paralel, toate lanţurile de măsurare fiind grupate constructiv în cadrul aceluiaşi gabarit.

— Metode şi aparate utilizînd conectarea succesivă dar foarte rapidă (conectare electrică sau electronică) a mai multor traductoare active la un aparat (instalaţie) centralizator. Informaţiile asupra deformaţiilor care provin din mai multe circuite de măsurare sînt conectate pe un singur canal, în care fiind prelucrate, apar la ieşire, unde sau se pot observa simultan pe ecranul unui tub catodic (multiscopul) sau se pot obţine sub formă numerică pe banda unei maşini de scris.

Acest grup de metode şi aparate este grupul cel mai recent apărut în tehnica tensometriei electrice şi au încă o aplicabilitate limitată. Unele dintre aceste mijloace sînt utilizate cu succes în tehnica măsurărilor efectuate pe sateliţi şi nave cosmice. O parte din acestea sînt în curs de asimilare în cadrul metodelor curente de încercare a construcţiilor.

Există mai multe moduri de conectare a traductoarelor electrice la aparatul centralizator, corespunzătoare diferitelor situaţii posibile.

O primă situaţie există atunci cînd fiecare traductor activ îşi are cores-pondentul său, un traductor compensator; în acest caz (fig. 3.44), la cele patru borne corespunzătoare de pe aparatul centralizator se aduc patru conductoare separate.

Utilizarea în această situaţie a unui număr dublu de traductoare pe lîngă că este mai costisitoare, mai necesită încă şi un timp dublu de lipire a lor (montare).

Procedeul oferă în schimb o precizie net superioară faţă de alte procedee în ceea ce priveşte compensarea influenţei de variaţie de temperatură.

Fig. 3.44. Modul de conectare a perechilor de traductoare formate dintr-un traductor activ şi unul compensator.

Acest mod de conectare este singurul mod posibil în cazul în care jumă-tatea de punte exterioară este formată din două traductoare active sau cînd î^ f~tr\ r M i n l n NR« In A v f A ni»r\ f 1 î n rl f AT»m n + A rl î r» r» o f n i f r o ^ n o f AOI»D 0/>tlX7â

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 77

în cazul cînd se utilizează în punte un singur traductor activ, pot inter-veni: conductorul comun traductoarelor active şi compensatoare şi bara comună bornelor notate cu litera D de pe aparatul centralizator, similar modului indicat în fig. 3.44.

A doua situaţie apare în cazul în care unui grup de traductoare active îi corespunde un singur traductor compensator (fig. 3.45).

Fig. 3.45. Modul de conectare a unor grupuri de traductoare active cărora le corespund clte un traductor compensator.

împărţirea traductoarelor pe grupuri şi afectarea fiecăruia dintre ele a cîte unui traductor compensator se face avîndu-se în vedere poziţia lor apro-piată pe obiectul de încercat şi condiţiile de temperatură, curenţi de aer etc., comune traductoarelor din acelaşi grup; şi în acest mod de conectare apare un conductor comun tuturor traductoarelor şi o bară comună tuturor bornelor D de la aparatul central.

Bornele C se leagă în comun numai pentru traductoarele care formează un grup căruia îi corespunde acelaşi traductor compensator. Bornele B nu se utilizează.

Acest procedeu conduce la o mare economie de traductoare, în schimb precizia compensării influenţei variaţiilor de temperatură scade.

O a treia situaţie apare cînd pentru tot ansamblul de traductoare se utilizează un singur traductor compensator. Acestei situaţii îi corespunde modul de conectare din cazul precedent, cu diferenţa că intervine numai conductorul comun traductoarelor active.

Este modul de conectare cel mai puţin indicat în cazul încercărilor obiec-telor de mari dimensiuni. Deşi economia de traductoare şi conductoare este maximă, totuşi precizia măsurărilor este minimă.

Aparatele centralizatoare — cu comutare succesivă — din acest grup per-mit pe de o parte conectarea unui număr mare (12, 24, 48 etc.) de traduc-toare electrice [3.29], iar pe de altă parte comutarea succesivă a acestora la un singur aparat electronic de măsurare a deformaţiilor.

78 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

în acest scop, ele dispun de borne fixe de conectare şi de bare comune bornelor notate cu aceeaşi literă, care se utilizează numai cînd este cazul.

Există mai multe tipuri de astfel de aparate: simple comutatoare cu contacte mecanice, compensatoare fără echilibrarea fazei şi cu echilibrarea fazei. Elementul comun tuturor acestor aparate este comutatorul cu acţionare manuală sau automată.

Comutatoarele sînt fie de tipul comutatoarelor radio, fie de tipul selec-toarelor telefonice.

Dezavantajul utilizării unor astfel de dispozitive constă în faptul că valorile diferite ale rezistenţei traductoarelor datorite abaterilor de fabricaţie precum şi rezistenţele de trecere a contactelor diferite de la contact la con-tact fac ca valorile rezistenţelor de echilibrare din punte să fie diferite. Aceasta conduce la faptul că, la începutul măsurărilor, prima citire corespunzătoare echilibrului iniţial al punţii diferă de la un punct de măsurare la altul.

Comutatoarele automate realizează comutarea fie electronic, fie prin intermediul unui motor electric şi al reductoarelor mecanice.

Compensatoarele cu şi fără echilibrarea fazei, elimină dificultăţile semna-late. Aceste aparate utilizează sistemul de echilibrare dublă punte. In aparatul centralizator se află cîte o punte pentru fiecare ,punct de măsurare. Anularea tensiunii de dezechilibru se face în timpul măsurării, utilizînd sistemul de echilibrare a punţii aflate în aparatul electronic tensometrie completată cu traductorul corespunzător contactului pe care se află comutatorul.

3.1.5.5.4. Dispoziţia traductoarelor funcţie de scop

Posibilităţile de grupare a traductoarelor pe care le oferă puntea de măsu-rare tip Wheatstone permit folosirea acestor grupări în vederea determinării eforturilor de tipul forţei axiale N, a momentului încovoietor Mt şi a momen-tului de torsiune Mt după nevoi; în felul acesta, cu ajutorul traductoarelor electrice nu numai că se'poate măsura deformaţia totală, provocată de ansam-blul de eforturi care acţionează un element de construcţie, dar se pot separa şi determina direct deformaţiile provocate de un anumit efort, excluzînd efectul cclorlalte.

Principalele moduri de grupare a traductoarelor electrice şi introducerea lor în braţele punţii sînt arătate în schemele din fig. 3,46 [3.30].

Pentru măsurarea deformaţiilor provocate de forţa axială se folosesc gru-pările şi poziţiile de la schema a — cu 2 şi cu 4 traductoare active — în cazul în care se folosesc 4 traductoare active sensibilitatea punţii dublîndu-se.

Pentru separarea forţei axiale de momentul încovoictor, traductoarele se grupează după schema 6, în care toate traductoarele ce lucrează la încovoiere de semne contrarii se grupează într-un acelaşi braţ al punţii; în acest caz instrumentul arată doar deformaţia provocată de forţa axială.

Dacă în secţiune lucrează şi momentul încovoietor My traductoarele se pot grupa pentru separarea numai a acţiunii forţei axiale după schema c.

Dacă se folosesc traductoarele pentru determinarea forţei axiale cu aju-torul unui dinamometru-inel, ele se aşază conform schemei d.

Pentru a măsura deformaţia din încovoiere cu două traductoare aşezate în aceeaşi secţiune se foloseşte schema e; dacă in secţiune acţionează şi momen-

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 79

tul încovoietor şi forţa axială se foloseşte schema f, iar dacă acţionează două momente încovoietoare şi forţa axială, deformaţia datorată numai unuia din momente se separă cu schema g.

Pentru măsurarea deformaţiilor provocate numai de momentul de torsiune în cazul acţiunii şi a forţei axiale şi a momentului încovoietor se foloseşte schema h în timp ce pentru măsurarea momentului de torsiune simplu se pot folosi 2, 4, 6 şi 8 traductoare după schema i, în care acţiunea forţei axiale este complet înlăturată.

3.1.5.5.5. Tipuri de punţi tensometrice

In cele ce urmează vor fi prezentate unele punţi tensometrice şi aparate centralizatoare existente în ţară şi în dotarea ÎNCERC, care se utilizează în încercările efectuate în institut şi pe şantiere [3.31].

Puntea tensometrică PAL SA-1 (R.S.C.S.) este un aparat portativ destinat măsurării deformaţiilor cu ajutorul exclusiv al traductoarelor rezistive cu fir şi care utilizează metoda de zero (fig. 3.47).

Domeniul de măsurare s = ± 1 , 6 % este repartizat in 3 subdomenii cu sensibilităţi diferite: — subdomeniul cu două trepte, valoarea treptei fiind de 10%,,; — subdomeniul cu zece trepte, valoarea treptei fi ind de 1%,,; — isubdomeniul continuu de 2%^ cu gradaţii de 0 ,01%„ (200 diviziuni numerotate din

10 In 10). Valoarea diviziunii minime e = 1 0 6 . Dispune dc un sistem de echilibrare vlrf (apex). Sistemul de introducere a coeficientului

de sensibilitate tensomclrică a traductorului k este realizat printr-o rezistenţă şunt variabilă In 11 trepte corespunzătoare diverselor valori ale lui k de la 1,75 la 2,25, treapta fiind de 0,05.

Nu are elemente de echilibrare a fazei. Puntea este alimentată de la un oscilator cu frecvenţa de 800 Hz. Dispune de un amplificator cu tuburi electronice, un detector sensibil la fază In inel

cu diode semiconductoare şi un microampermetru. Se alimentează de la o baterie anodică (90—100 V) şi acumulator (1,4 V). Poate fi

alimentată şi de la reţea prin intermediul unui redresor stabilizat. Puntea tensometrică Pal SA-2 (R.S.C.S.) (fig. 3.48) reeditează Într-o largă măsură puntea

electronică PAL SA-1. Faţă de aceasta din urmă, au fost aduse o serie de modificări, şi anume: — s-a mărit frecvenţa tensiunii de alimentare a punţii Ia 1 000 Hz ; — în afara bateriilor anodice şi de filament, aparatul dispune In interiorul său şl de

două grupuri redresoare cu celulele de filtraj corespunzătoare, unul pentru tensiunea anodică şi celălalt penLru tensiunea de filament, fapt care permite alimentarea aparatului şi de la reţeaua electrică obişnuită.

Aparatul centralizator PS-1 pentru măsurări în mai multe puncte, care este aferent punţilor tensometrice SA-2, este de tipul compensator fără echilibrarea fazei. Cu ajutorul unuia pot fi conectate un număr de 15 puncte de măsurare.

Puntea tensometrică Dr. Lange (R .D .G . ) este destinată măsurărilor de deformaţii statice, dar în special a celor dinamice cu traductoare rezistive şi inductive.

întrebuinţează metoda citirii directe, puntea funcţionînd in regim neechilibrat. Dispune de un sistem de echilibrare In modul de tip şunt şi de elemente de echilibrare

a fazei. Ca indicator de nul utilizează ochiui magic (echilibrarea in fază) şi miliampermetrul (echilibrarea In modul).

Puntea este alimentată cu o tensiune de 12 V şi o frecvenţă de 8 000 Hz debitată de un oscilator. Tensiunea de dezechilibru a punţii se aplică unui amplificator de curent alternativ, este demodulată într-un detector sensibil la fază în inel cu diode cu vid şi apoi filtrată. Apoi este din nou amplificată într-un amplificator de curent continuu, cu un singur etaj In contra-timp, care furnizează puterea necesară acţionării unui miliampermeLru ca instrument indicator.

Un divizor de tensiune în trepte şi potenţiometric, care preccde amplificatorul de curent alternativ, permite reglarea sensibilităţii aparatului după dorinţă.

Alimentarea se face de la reţea, aparatul dispunînd de un grup redresor cu stabilizare electronică.

Deformaf/a c/e mă-surat din act/unea

efortului: Gruparea

traductoarelor Scheme posibile ale punfii

Forţa a ni alo

a A i 5: > !

N / 11 /

N

4 i"

i-

N /

£ Ro, //

K A

A o

c

t'

^ ' j / T V n

Forţa a ni alo

b Si

4

0 / 4 n

q

K

o y^ nv"i *oi/y JL

I V © s K \

K a

1 /f 03

Forţa a ni alo

c

K

A

/

v>

l! Mj

A

„ V i ? Cs

/s 1

Forţa a ni alo

d IM)

\N

^ T V D / 1 ^ (N)

t h A

•

e A

111 2\ 0 1

Mx

W j \ Q

SN. ^oi

0 T A

Fig. 3.46. Moduri de grupare a traductoarelor electrice si de conectare

In bravele punţii de măsurare pentru determinarea diferitelor eforturi.

8 2 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

Puntea tensometrică RFT (R .D .G . ) poate fi folosită pentru măsurarea deformaţiilor statice cit şi dinamice cu traductoare rezistive cu fir. Posedă un domeniu larg de măsurare (e = ±10" / 0 0 ) Împărţit în 6 subdomenii cu sensibilităţi diferite.

Valoarea diviziunii minime c =10" p .

Utilizează metoda citirii di-recte.

In lanţul de măsurare există un amplificator de curent alternativ, cu tuburi electronice, un detector sensibil la fază in inel cu diode se-miconductoare, un filtru şi un in-strument indicator gradat direct 111 valori ale deformaţiilor (—compre-siune şi + întindere).

Puntea este alimentată de Ia un oscilator cu o tensiune de 3—4 V şi o frecvenţă de 3,5 kHz.

Alimentarea generală a apara-tului se face de la reţea (110/220 V) 111 interiorul său fiind inclus un grup redresor cu stabilizare electronică.

Puntea tensometrică Philips PR-9302 este un aparat de mare

sensibilitate şi precizie (fig. 3.49). Este propriu măsurărilor de deformaţii statice şi dina-mice, utilizînd atît metoda de zero cît şi metoda citirii directe.

Un oscilator debitînd o tensiune alternativă de 4 000 Hz, alimentează două punţi: una exterioară şi alta interioară.

Echilibrul punţii exterioare se face cu elemente proprii RC folosind şi ochiul magic. Dezechilibrul de măsurare al punţii exterioare se manifestă printr-o tensiune de dezechi-

libru, care poate fi : — compensată printr-o a doua tensiune de dezechilibru a puuţii interioare, de astă dată

de valoare cunoscută (metoda de zero); — amplificată, detectată şi măsurată cu un instrument indicator gradai in valori e

(metoda citirii directe). Dacă fenomenul urmărit este dinamic, ei poate fi înregistrat de un oscilograf magnetoelectric sau observat şi fotografiat pe ecranul unui oscilograf catodic.

Fig. 3.48. Puntea tensometrică SA-2 şi comutatorul PS-1 (R.S.C.S.).

Există 4 etaje de amplificare în curent alternativ cu tuburi electronice separate in două părţi de către un filtru de bandă.

Amplificatorii lui rinal îi urmează un detector sensibil la fază In inel constituit din diode semiconductoare.

Aparatul dispune de un domeniu maxim de măsurare la ±5-10 3 valoarea diviziunii fiind de 510 6 .

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 8 3

Alimentarea se face de la reţea (110/220 V) în aparat fiind încorporat un grup de redre-sare cu stabilizare electronică.

Puntea tensometrică Huggenberger IT-1 serveşte exclusiv pentru măsurarea deformaţiilor statice şi dinamice cu traductoare rezistive cu fir avlnd o rezistenţă ohmică de 100—1 000 Ii şi un coeficient de sensibilitate tensometrică a traductorului k—2---4 (fig. 3.50).

i * l*

• x 1 * * J *

• •

4 " * "

i 8 * 1 o Ut o

MMHiţP Imp

# m

Fig. 3.49. Puntea tensometrică Philips PR-9302.

Fig. 3.50. Puntea tensometrică Huggenberger 1T1 împreună cu compensatorul K 24 şi un

distribuitor.

Utilizează metoda de zero şi metoda de citire directă. Are un domeniu larg de măsurare ajungind pentru măsurări dinamice plnă la ±3° / 0 0 ,

Ca circuit de măsurare utilizează dubla punte dintre care una cu traductoare. Principiul compensării se foloseşte numai pentru echilibrarea In modul ; nu are sistem

de echilibrare in fază. Tensiunea de dezechilibru este aplicată unui amplificator cu tranzistoare, urmat de un

circuit detector sensibil la fază şi un instrument indicator. Un oscilator cu tranzistoare alimentează circuitul de măsurare cu o tensiune alternativă

de 3 - 4 V şi 3 500 Hz. Utilizarea tranzistoare lor In locul tuburilor electronice face ca aparatul să aibă gabarite

mici şi să fie portabil, avlnd ca surse de alimentare fie o baterie de 45 V , fie un redresor stabilizat.

Pentru măsurarea deformaţiilor în mai multe puncte se întrebuinţează compensatoare, la care se conectează traductoarele şi aparatul electronic.

Dacă se utilizează un număr de 3—5 compensatoare cu acelaşi aparat, intervine Încă un element intermediar de legătură a acestora cunoscut în general sub denumirea de distribuitor.

Puntea tensometrică ORION EMG-2353 (R.P.U.) este destinată măsurărilor de deformaţii statice cu traductoare rezistive, avînd un domeniu de măsurare e=24° / 0 0 . Poate utiliza tra-ductoare avînd o rezistenţă electrică cuprinsă între 100 I) şi 600 fi, şi o constantă a cărei valoare poate varia între 1,7 şi 2,7.

Utilizează metoda de zero. Circuitul de măsurare este de tipul dublei punţi cu echili-brare în modul şi in fază. Cele două punţi sînt alimentate separat de la un oscilator electronic cu frecvenţa de 2 kHz şi o tensiune de circa 3 V.

Tensiunea de dezechilibru a punţii se aplică unui amplificator cu două tuburi electro-nice, după care se detectează prin intermediul unui demodulator în inel format din diode sem iconductoare.

Un instrument de zero conectat la ieşirea detectorului indică amplitudinea şi sensul dezechilibrului punţii şi deci deformaţia. Instrumentul este gradat în unităţi de deformaţii (10"B). Aparatul funcţionează cu o baterie anodică de 75—90 V şi o baterie de încălzire a fila-mentelor de 1—1,4 V.

Pentru măsurarea deformaţiilor în mai multe puncte, se conectează puntea cu comu-tatoare pentru 12 puncte de tipul 0R10N-2352 cu polenţiometri corespunzători echilibrării

84 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

In modul şi in fază pentru fiecare punct de măsurare. Pentru conectarea la o singură punte a mai multor comutatoare se utilizează distribuitoare speciale.

Puntea tensometrică Briiel & Kjaer - 1516 (Danemarca) cu care se pot măsura deformaţii statice şi dinamice într-un domeniu larg de valori ( e m o a ; =4-10- 2 ) utilizînd traductoare rezistive cu fir avînd o rezistenţă electrică situată în domeniul 10 — 1 000 Q. Funcţionează după metoda de zero.

Aparatul conţine un oscilator de joasă frecvenţă (3 000 Hz) care alimentează o punte Wheatstone cu două sau cu patru traductoare. Tensiunea de dezechilibru a punţii de măsurare este aplicată unui amplificator electronic format din 3 etaje cu cuplaj RC. Ieşirea amplifi-catorului de curent alternativ este conectată la intrarea unui detector sensibil la fază, şi apoi unui microampermetru de zero, instrument care indică valoarea şi sensul deformaţiei măsurate. Printr-un potenţiometru se poate varia continuu tensiunea aplicată punţii, prin aceasta reali-zîndu-se corecţia de coeficient de sensibilitate tensometrică a traductorului în raport cu valoarea de referinţă (A"=2) a acesteia.

Reglarea sensibilităţii punţii se face în trepte, tot prin modificarea tensiunii de ali-mentare a punţii (0,3, 1 şi 3 V) , prin intermediul unui comutator cu 3 poziţii .

Pentru fiecare valoare a tensiunii, cu ajutorul unui atenuator situat Înainte de ampli-ficator, se pot alege 4 subdomenii de măsurare, gama cea mai sensibilă fiind de 100 micro-deformaţii pentru întreaga scară, şi cea mai puţin sensibilă fiind de 30 000 microdeformaţli.

Pentru măsurarea deformaţiilor în mai multe puncte, se utilizează fie comutatoare manuale cu 4 poziţii (unitatea de echilibrare tip 1531) conectate în paralel, fie instalaţii automate de comutare (selectorul automat tip 1536 şi comutatoare cu 20 de poziţii tip 1537). Pentru un număr mai mic decît 10 puncte de măsurare, se poate utiliza doar selectorul automat tip 1536, care dispune şi de bornele corespunzătoare conectării acestor poziţii.

Instalaţia de măsurare tensometrică cu mai multe canale Vibro-Meter este destinată măsură-rilor simultane în mai multe puncte de mărimi mecanice (deformaţii, acceleraţii etc.), care intervin în fenomenele dinamice din încercarea construcţiilor.

Fiecare canal cuprinde cîte o punte tensometrică electronică completă, cu funcţionare independentă de cea a celorlalte punţi cu care formează ansamblul de măsurat; cu toate acestea, unitatea constructivă care corespunde unui canal de măsurare este denumită impropriu „amplificator de frecvenţă purtătoare tip 8 -ATR 1/S/PO".

Puntea cu două sau cu patru traductoare este alimentată de la un oscilator cu tensiuni de valoare 1, 2, 5 şi 10 V şi o frecvenţă de 8 kHz. Pot fi utilizate orice fel de traductoare

rezistive sau inductive. Puntea este prevăzută

cu sisteme de echilibrare In modul şi în fază, în trepte şi continuu.

Tensiunea de dezechi-libru a punţii se aplică unui amplificator de curent al ternativ cu 5 tuburi elec-tronice prevăzut cu un ate-nuator şi filtru. în lanţul de măsurare se include un detector sensibil la fază în inel şi un instrument de control de zero.

M—"•wJ* Pentru urmărirea fe-' t w t t w . J f . , ' • f m " nomenelor studiate pe ecra-

a ^ S x ^ " - ^ a f c j T l l i i ^ m ^ m ^ ^ a ^ ^ ^ K t K K K t S ^ ^ nul unui osciloscop catodic sau pe hlrtia fotosensibilă

Fig. 3.51. Instalaţie de măsurare cu 4 canale Vibro-Meter. J ™ rare este prevăzut la ieşire

cu un filtru trece-jos, care elimină frecvenţa purtătoare şi toate armonicile superioare acesteia. Avînd o sensibilitate mare, precum şi o putere de ieşire mare, lanţul de măsurare permite

conectarea directă, fără o amplificare suplimentară, a oricărui instrument înregistrator nece-

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 85

sltlnd o putere inferioară valorii de 80 m\V. Se obţine o liniaritate de ± 2 % Într-un domeniu destul de larg (de la 0 la ± 4 0 raA).

Ca sursă de tensiune anodică, fiecare canal utilizează un redresor stabilizat Ionic. In funcţie de nevoi, numărul canalelor paralele poate fi de 2, 4, 6, 8 etc., percchile de

canale fiind introduse In cutii (rakuri) standardizate care se pot monta unele lîngă altele sau unele deasupra celorlalte (fig. 3.51).

în scopul evitării apariţiei de bătăi, se sincronizează toate oscilatoarele din instalaţie, obţinlndu-se o singură frecvenţă în Întregul ansamblu. Aceasta se realizează prin conectarea unor fişe speciale de sincronizare.

Cu această instalaţie se pot urmări simultan fenomene care variază tn timp cu o frec-venţă inferioară frecvenţei de 2 kHz, obţinlndu-se prccizii destul de mari (0 ,5—1%) .

3 .2. Măsurări în regim de solicitare dinamică

3.2.1. Generalităţi

IbMăsurarea parametrilor caracteristici comportării dinamice a construcţiilor prezintă unele particularităţi faţă de cazul comportării statice. \/y

Evoluţia fenomenului în timp, în general prea rapidă pentru a fi sesizată prin citirea simultană a unei serii de aparate indicatoare ale mărimilor semni-ficative, ridică problema unei înregistrări simultane a mărimilor măsurate. Această înregistrare necesită dispozitive suplimentare, de obicei specifice măsurărilor dinamice.

Mărimile cele mai concludente pentru comportarea dinamică a unei construcţii sînt de obicei deplasările dinamice, vitezele şi acceleraţiile(jf/în timp ce în cazul solicitărilor statice se pot găsi aproape întotdeauna repere practic fixe pentru măsurarea deplasărilor, în cazul solicitărilor dinamice, de cele mai multe ori, situaţia se schimbă radical. în numeroase cazuri, asigu-rarea unui reper practic fix este fie imposibilă, fie neraţională, fapt care duce Ia necesitatea adoptării unei aparaturi de tip seismometric (adică avînd sisteme mecanice inerţiale suspendate),^paratura de tip seismometric, care constitue în prezent elementul de bază pentru măsurarea parametrilor dinamici, este considerabil mai complexă decît aparatura pentru măsurarea deplasărilor statice.\)0

Alături de deplasările dinamice, viteze şi acceleraţii, sînt caracteristice pentru comportarea diDamică a construcţiilor şi deformaţiile specifice.^n cazul fenomenelor periodice este util să se urmărească nu numai amplitudinile diferitelor jnărimi îdeplasări, acceleraţii etc.) ci şi frecvenţele şi defazajul lor. Măsurarea deformaţiilor specifice se face în majoritâîeă"cazurilor cu aparate bazate pe aceleaşi principii constructive ca şi în cazul solicitărilor statice, prevăzute însă în plus cu dispozitive indicatoare sau înregistratoare adecvate. * Măsurarea frecvenţelor şi defazajelor (şi, ca un auxiliar, a timpului) se efec-tuează în majoritatea cazurilor cu aceleaşi aparate ca şi măsurarea deplasărilor, vitezelor, acceleraţiilor sau deformaţiilor şi rareori cu aparate specializate în acest scop. După cum se ştie, măsurarea frecvenţei unei_jyibraţii periodice simple este de multe ori necesară în vederea 3et?rminărTT^)crîcoTului de rcTO^ nanlă. Măsurarea defazajelor poate să permită în unele cazuri stabilirea cu o precizie deosebită a frecvenţelor de rezonanţă şi din acest motiv, trebuie uneori efectuată^

86 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

n cazul măsurării mărimilor dinamice intervine uneori problema unei prelucrări speciale a rezultatelor experimentale. Astfel, prin înregistrările acceleraţiilor sau declasărilor dinamice se pot calcula spectrele de acţiune seismicăj se poate Jfectua~anahza s£ectrală a vibraţiilor etc.

Aparatura utilizată pentru măsurări d inamice poate fi considerată drept un dispozit iv de transformare a mărimii f izice căutate, f(l), Intr-o indicaţie sau o înregistrare g(t), în prin-c ip iu , dacă s-ar cunoaşte exact legea de transformare f(t)-*g(t) şi dacă această lege ar fi biunivocă şi bicontinuă, s-ar putea Întotdeauna ca , din analiza Înregistrării să se tragă concluzii asupra mărimii f izice f(t). în practică Insă, aceasta se poate face numai dacă legea de transformare / " ( / ) — e s t e foarte s implă, căci în caz contrar prelucrarea datelor experi-mentale devine excesiv de laborioasă. Practic , se caută ca legea de transformare f(t)->g(t) să fie de forma

g(i) = af(t+T) a, x = c o n s t . (3 .15)

Orice abatere de la această lege simplă se caracterizează prin distorsiuni. In general, aparatura utilizată pentru măsurări are două domenii de funcţionare: un

domeniu de liniaritate şi unul de neliniaritate. At î t în domeniul de liniaritate, cît şi în cel de neliniaritate, legea de transformare

între mărimea fizică f{l) şi înregistrarea g(t) poate să difere de legea simplă (3.15). Abaterile de la accastă lege In cele două domenii se caracterizează respectiv prin distorsiuni liniare şi distorsiuni neliniare.

Pentru a preciza ideile, este necesar să se considere cîteva elemente de analiză armonică a funcţi i lor care depind de t imp. După cum se ştie, orice funcţie periodică f(l), cu perioada T, care satisface anumite condiţ i i matematicc poate fi reprezentată sub forma unei serii Fourier,

a A 1,oc

f(0= + S (°n cos nat+bn sin n£o/)= + Y4 An cos (n<at -<pn) (3.16) n it

unde

De asemenea, orice funcţie aperiodică, f(t), care satisface la rtndul el anumite condiţi i mate-matice , poate fi reprezentată sub forma unei integrale Fourier,

1 f + * t<*t f(t)~~ \ e F(w)dto. (3.17)

2tt J —oc

Calculul coeficienţi lor Fourier din expresia (3.16) pentru funcţi i periodice sau calculul transfor-matei Fourier F(co) din expresia (3.17) pentru funcţi i aperiodice se efectuează cu ajutorul unor relaţii date în literatura de specialitate.

Pentru a caracteriza în mod simplu şi concludent calităţile aparaturii de măsurare, trebuie urmărit modul in care ea transformă o mărime f izică periodică s implă,

f(i) = A cos (<of+«p) (3.18)

într-o Înregistrare g(l). In domeniul de liniaritate, Înregistrarea va avea forma

g(t) = B cos (o>/+9+<l>) (3.19) •

In t imp ce în domeniul de neliniaritate ea nu va mai f i periodică simplă. D e obice i , l imita domeniului de liniaritate este caracterizată prin valori limită A 0 ale amplitudini i A , inde-pendente de pulsaţia ta. în cazul unor amplitudini A care depăşesc valoarea A 0 , înregistrarea nd\ 1«i nipr/ip fnrma cimrtlS ilpwninrl Hr> nhirai rt fiir>f.tif\ np.rinrlirS mai ffMip.rală. Ho forma

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 87

(3.16). In interiorul domeniului de liniaritate, raportul amplitudinilor A şi B ca şi defazajul •p slnt funcţii de parametrul tii:

»X(o>) (3.20)

In intervalul de pulsaţii (<&', ta') In care slnt satisfăcute relaţiile

X(o>)=const. = a (3.21)

^(0>)=0>T

mărimea periodică simplă f(t) (3.18) este reprezentată printr-o Înregistrare periodică simplă g(() (3.19); tntre ele este satisfăcută relaţia (3.15). Orice mărime periodică f(t) pentru care coeficienţii Fourier An slnt diferiţi de zero numai pentru valori

w' < n < (3.22)

co «

sau orice mărime aperiodică f(f) pentru care transformata Fourier F(w) este diferită de zero numai In intervalul (ta', cu"), slnt reprezentate prin Înregistrări g(l) care satisfac legea (3.15). In afara intervalului (<»', ca"), orice componentă Fourier este transformată prin funcţii X(« ) şi tJ>(to) care nu mai satisfac relaţiile (3.19), crelndu-se respectiv distorsiuni de amplitudine şi de fază care implică nerespectarea legii (3.15).

Distorsiunile de amplitudine care apar In exteriorul intervalului (ca', aT) slnt caracte-rizate prin mărimea

d(fia)=î20 log — ) (3.23) a

exprimată tn decibeli. Distorsiunile de fază slnt caracterizate prin mărimea

ft(o>>=» <}>(G>) -6>T (3.24)

exprimată în radiant (sau eventual transformată tn grade sexageslmale). Elementele lanţului de măsurare introduc fiecare în parte amplificări X ( « ) şi defazaje

^(to) Intre mărimile de intrare şi cele de ieşire. Distorsiunile rf(w) şi / i (« ) introduse de fiecare din aceste elemente se sumează pentru întregul ansamblu al aparaturii, deci, se poate stabili uşor legătura Intre influenţa fiecărui element In parte şi aceea a lanţului de măsurare^ln ansamblu. In felul acesta este posibilă trecerea de la g(t) la f(t).

Practic, orice aparat de măsurat introduce distorsiuni liniare în afara unor intervale de frecvenţe mai mult sau mai puţin largi. Factorii care produc distorsiuni sînt în majoritatea cazurilor apropierea frecvenţei utile de frecven-ţele de rezonanţă ale elementelor oscilante din aparatură, iar uneori apropierea de zero (cazul accelerometrului piezoelectric), sau creşterea însemnată a frec-venţei utile (cazul traductorului inerţial pentru viteze).

Din cele expuse rezultă cîteva cerinţe pentru aparatura de măsurare şi înregistrare;

— aparatura să lucreze în domeniul liniar. Prezenţa distorsiunilor neliniare face aproape întotdeauna imposibilă interpretarea cantitativă a datelor expe-rimentale. (Distorsiunile neliniare se manifestă prin dependenţa funcţiilor X şi ^ de amplitudinea fenomenu'ui considerat);

•— distorsiunile liniare de amplitudine şi fază să fie limitate, în practică, ia ordine de mărime comparabile cu acelea ale erorilor de măsurare ale apara-turii. Această cerinţă se traduce practic în condiţii ca: inerţie şi frecare redusă a elementelor mecanice, capacitatea de a transmite o bandă largă de frecvenţe

88 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

prin elementele electrice şi electronice. Ultima condiţie se concretizează prin aceea că frecvenţa purtătoare trebuie să fie de 4—10 ori mai mare decît mar-ginea superioară a frecvenţelor utile, în vederea eliminării unor distorsiuni sensibile; pe de altă parte, frecvenţele purtătoare ridicate implică anumite limitări în lungimea şi capacitatea cablurilor de conectare, precum şi o execuţie îngrijită a montajelor de măsurare etc.

Limitările aduse de condiţiile impuse aparaturii de măsurare fac ca fiecare aparat să fie adecvat pentru un anumit domeniu de frecvenţe şi amplitudini ale fenomenelor măsurate. Din acest motiv este necesar ca, înainte de începerea măsurării, să se aprecieze cu suficientă exactitate evoluţia fenomenului urmărit şi să se aleagă în consecinţă aparatura.

La unele măsurări dinamice este suficientă cunoaşterea rapoartelor unor amplitudini, fără a fi necesară şi determinarea unor valori cantitative precise (măsurări relative). Este cazul, de exemplu, al determinării frecvenţelor proprii de vibraţie, amortizării, rapoartelor acceleraţiilor sau deformaţiilor în mai multe puncte etc. Pentru categoria acestor din urmă măsurări, cerinţele impuse aparaturii în privinţa distorsiunilor de amplitudine şi de fază sînt mai puţin severe; se va observa însă ca aparatura să funcţioneze în regim liniar.

Această enumerare a elementelor specifice ar fi incompletă dacă nu s-ar aminti de dificultăţile legate de calibrarea aparaturii. în multe cazuri, rezul-tatele obţinute prin calibrare statică nu pot fi extrapolate pentru măsurări dinamice, deoarece elementele lanţului de măsurare şi mai ales traductorul prezintă adeseori distorsiuni de amplitudine în funcţie de frecvenţă. Există cazuri cînd este necesară chiar o calibrare pentru fiecare frecvenţă care interesează.

De multe ori, furnizorii aparatelor indică modalitatea de calibrare şi menţionează, dacă este cazul, posibilitatea extrapolării rezultatelor obţinute prin calibrare statică la măsurările dinamice. Atunci cînd condiţiile de cali-brare nu sînt specificate, experimentatorul trebuie să pună la punct o metodă de calibrare care să decurgă în condiţii cît mai apropiate de cele ale măsu-rării reale.

3.2.2. Utilizarea sistemului mecanic inerţial In măsurarea mişcărilor vibratorii

în majoritatea cazurilor este imposibil sau nepractic să se măsoare depla-sările dinamice şi accel^ajiilfi^elementelor de construcţie pe baza utilizării unui reper fix. Acesta este cazul înregistrării oscilaţiilor seismice ale construc-ţiilor, oscilaţiilor unei construcţii înalte sub acţiunea rafalelor de vînt sau oscilaţiilor unui pod de mare deschidere sub acţiunea traficului etc. în aceste cazuri, crearea unui reper care să poată fi considerat practic fix (dacă aceasta este posibil), ar fi legată de dificultăţi tehnice deosebit de mari, a căror depă-şire s-ar traduce în cheltuieli inadmisibile. Din aceste motive, este necesar să se recurgă la aparatura de măsurare prevăzută cu o masă inertă (sau, în general, cu sistem mecanic inerţial) avînd legături elastice şi legături amorti-zoare cu suportul fixat pe elementul de construcţie studiat (aparatură numită seismometrică).

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 8 9

Principiul de măsurare pe baza acestei aparaturi poate li pus uşor In evidenţă dacă se examinează mişcarea sistemului din lig. 3.52.

în această figură, resortul elastic are rigiditatea (adică forţa reactivă care corespunde unei deplasări relative egale cu unitatea) egală cu k, iar amortizorul are constanta de vîsco-zitate (adică forţa reactivă care corespunde unei viteze relative egale cu unitatea) egală cu c.

Ecuaţia de mişcare a masei m a sistemului din fig. 3.52 este

mu + e(u —o) + k(u —v)=0 (3.25)

Deplasarea absolută a masei, u(t), nu prezintă nici un inte-res practic. Ceea ce interesează, este ca pe baza deplasării re-lative w(t)

iv(t) = u(t)—v(t) (3.26)

care poate fi măsurată, să se obţină concluzii cu privire la miş carea v(t) a suportului solidar cu elementul de construcţie. FJimlnlnd deplasarea absolută a masei, u(t), se obţine ecuaţia:

i : Y&l

T m m m m m

Fig. 3.52. Schema sistemu-lui mecanic inerţial.

mw + cw + kw— —mv (3.27) care răspunde dezideratului formulat.

Pentru a se analiza mai In detaliu relaţia dintre deplasarea relativă măsurată, w(t), şi deplasarea v(t)> viteza v(t), sau acceleraţia v(/)> ale elementului de construcţie, care constituie mărimile căutate, este util să se introducă mărimile oij (pulsaţia proprie a sistemului, calculată In ipoteza anulării amortizării c şi n (fracţiunea din amortizarea critică), definite prin relaţiile:

f k = 2* i ~m ~ Ti

(T 1 = perioada proprie)

2fmA-Ecuaţia (3.27) ia acum forma mai simplă

2 mco,

w-^2noi\w-]-oilw— — v.

Dacă mişcarea o(t) este periodică simplă, de forma

p(f) = »<> sin cj/ atunci şi mişcarea relativă w(i) este periodică simplă, de forma

iar Intre amplitudinile vQ şi wQ există relaţia, dedusă din (3,25) şi (3.26)

OLJ X CJQ = TO2V0

In timp ce diferenţa de fază 9 este dată de relaţia 2no>16>

tg<p = —6>î

Relaţia Intre amplitudinile w0 şi w0 se poate scrie şi sub forma echivalentă

tvn = _ Oi

<0, unde factorul de amplificare

n j va

F

(3.28)

(3.28)

(3.29)

(3.30)

(3.31)

(3.3 2)

(3.33)

(3.32 a)

(3.34)

6>f to,

cunoscut din teoria vibraţiilor sistemelor supuse forţelor periodice simple are alura din fig. 3.53.

85 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

Indicaţia dispozitivului seismometric este de obicei proporţională cu deplasarea relativă . în cazul In care pentru măsurarea deplasării relative w(t) se utilizează, In locul unui ţm pur mecanic, un sistem electromagnetic cu eventuale circuite de integrare sau de deri-

vare, Indicaţia poate să fie pro-porţională cu deplasarea relativă

cu viteza relativă iv(t) sau cu acceleraţia relativă u>(/).

Pentru a clarifica modul de măsurare cu ajutorul sistemului mccanic inerţial, este necesar să se urmărească In funcţie de para-

fe) metrii şi n mărimea cu care

este proporţională deplasarea re-lativă iv(t).

a) Cazul — « 1 : raportul

JS

fi

\5 fi

\5

0

5

O

\S

0

2n=0< 1s2n~0.10

-2n. 0,20

~2n- 0,30

• 2n = 0,40

0,50

 U>n

(i>l

are expresia

GJ

M 0,5 10 1,5 2,0

3.53. Factorul de amplificare dinamică [J fr")

1 2 + 4 n2—-

= const. (3.35)

deci, raportul dintre amplitudinea deplasărilor ur(t) şi amplitudinea

cleraţiilor v(t) fiind constant, selsmometrul măsoară acceleraţiile p(f) şi se numeşte acce->metru.

b) Cazul > Ir raportul are expresia 0>! ®0

6Ja a ( (O \ 1 const. (3.36) + 4 n2

•A, raportul dintre amplitudinea deplasărilor io(f) şi amplitudinea deplasărilor v(t) fiind istant, seismometrul măsoară deplasările v(t).

c) Cazul 1 (amortizare foarte puternică): raportul-

V0 "Io, J

are expresia

1

2 n ^ fi i ! f 2n6i<i)t j

2 ntOi =cons t . (3.37)

; i , raportul dintre amplitudinea deplasărilor w(t) şi amplitudinea vitezelor »( /) fiind constant unei clnd pulsaţia nu este prea mică, sau nu este mult mai mare decît « , ) , seismo-trul măsoară vitezele y(Z) puţind ca, prin intermediul unui circuit de integrare sau deri-re, să indice respectiv deplasările o(t) sau acceleraţiile w(Q-

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 91

Rezumlnd cele arătate mai Înainte: — seismometrele care funcţionează In domeniul frecvenţelor mult mai joase declt frec-

venţa proprie, măsoară acceleraţiile şi In celc ce urmează se vor denumi seismometre de acceleraţie sau accelerometre;

— seismometrele care funcţionează In domeniul frecvenţelor mult mai Înalte declt frec-venţa proprie măsoară deplasările (seismometre de deplasare sau vibrometre);

— seismometrele cu amortizare foarte mare, care lucrează In domeniul frecvenţelor vecine cu frecvenţa proprie, măsoară vitezele (seismometre de viteză sau velocimetre).

Accelerometrelc şi seismometrele pentru deplasări au în practică amorti-zări relativ mari (în mod indicativ, se adoptă cel mai frecvent valori de ordinul 0,5—0,8 pentru coeficientul n), pentru a nu introduce distorsiuni prea mari în banda frecvenţelor apropiate de frecvenţa proprie. Ordinul de mărime al perioadelor proprii ale accelerometrelor moderne cu resort este 7^ = — < 0 , 1 s. Ordinul de mărime al perioadelor proprii ale seismometrelor pentru deplasări este T ^ l s. Seismometrele pentru viteze au amortizări de ordinul n = 10. Practic, toate aceste aparate produc distorsiuni ale mărimilor măsurate, provocate de factorii care fac ca valorile mărimilor din expresiile (3.35) — (3.37) să nu fie riguros constante (apropierea de rezonanţă, în primele două cazuri, sau depărtarea prea mare de rezonanţă în ultimul caz). Dispozi-tivele enumerate mai înainte pot fi utilizate ca aparate indicatoare sau înre-gistratoare.

Aparatele indicatoare utilizează de obicei un comparator cu care se poate observa deplasarea relativă w(t). în unele cazuri, la dispozitivele mai moderne, deplasarea w(t) poate să fie transformată într-o mărime electrică prin inter-mediul unui traductor (cel mai frecvent, un traductor inductiv) şi observată cu ajutorul unei aparaturi corespunzătoare.

Aparatele înregistratoare utilizează fie o înregistrare mecanică pe o bandă sau pe un tambur care se mişcă uniform, fie o înregistrare electrică pe un oscilograf magnetoelectric sau unul catodic, prevăzut cu dispozitiv de filmare, sau la un aparat cu peniţă inscriptoare. în cazul cînd dispozitivul dc măsurare electric dă indicaţii proporţionale cu viteza, se poate înregistra fie direct viteza v(i) cu aceleaşi mijloace, fie deplasarea w(t)t trecînd indicaţia propor-ţională cu deplasarea relativă w(t) printr-un galvanometru integrator, fie acceleraţia u(i), cu ajutorul unui circuit electric care derivează tensiunea proporţională cu viteza.

în ultimul timp s-a început utilizarea accelerometrelor piezoelectrice, cu frecvenţe proprii de ordinul IO4 Hz. Faptul că perioada proprie este atît de mică, face ca banda de înregistrare fără distorsiune a acceleraţiilor să fie extrem de întinsă. La accelerometrele piezoelectrice resortul elastic şi amorti-zorul sînt înlocuite printr-un cristal piezoelectric care joacă şi rolul de tra-ductor. Volumul şi greutatea lor redusă şi absenţa distorsiunii le impun ca o soluţie de mare utilitate pentru viitor.

Scurta prezentare de pînă aici a unor aspecte de principiu ale dispozitivelor de măsurare utilizate în cazul absenţei unui reper fix, va fi concretizată în cele ce urmează prin descrierea unor aparate utilizate în practică în prezent.

9 2 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

3.2.3. Măsurarea deplasărilor, vitezelor, acceleraţiilor şi deformaţiilor dinamice c

Construcţia de aparate destinate măsurării deplasărilor, vitezelor, accele-raţiilor şi deformaţiilor dinamice cunoaşte în prezent o vie dezvoltare. în acest sens trebuie remarcată varietatea cresc îndă a aparatelor, perfecţionarea continuă a principiilor constructive, îmbunătăţirea rapidă a performanţelor, în vederea precizării unei vederi de ansamblu asupra acestei aparaturi, este utilă o clasificare a lor după o serie de criterii importante.

a) Din punctul de vedere al fenomenelor fizice care intervin în operaţia de măsurare, există în prezent următoarele categorii de aparate:

— aparate mecanice şi optico-mecanice; — aparate cu componente electrice, electromagnetice, electronice. b) Din punctul de vedere al reperului utilizat în măsurarea deplasărilor

dinamice, există următoarele categorii de aparate: — aparate fără sistem mecanic inerţial; — aparate de tip seismometric (cu sistem mecanic inerţial). c) Din punctul dc vedere al modului de prezentare a mărimii măsurate,

există următoarele categorii de aparate: — aparate indicatoare; — aparate înregistratoare. în practică se pot întîlni aparate care se pot găsi în orice categorie, în

raport cu oricare dintre criteriile amintite. în prezentarea diferitelor aparate existente, ordinea de importanţă a criteriilor de clasificare este cea expusă mai înainte.

3.2.3.1 Aparatura mecanică

Aparatura mecanică este utilizată în prezent în special în scopul măsurării deplasărilor şi acceleraţiilor. Măsurarea vitezelor şi deformaţiilor dinamice cu mijloace mecanice poate fi considerată ca depăşită, avantajele aparaturii electrice fiind în acest caz considerabile.

a. Aparate fără sistem mecanic inerţial. Aceste aparate sînt destinate măsurării deplasărilor dinamice. în prezent, domeniul de utilizare a acestei aparaturi se îngustează, în favoarea aparaturii de tip seismometric. Totuşi, aparatele fiind foarte simple, prezintă importanţă, fiind utilizabile pentru observaţii care se pot efectua fără personal specializat [3.32, 3.33].

Vibromarca este alcătuită dintr-un triunghi isoscel desenat pe o bucată de hîrtie (fig. 3.54) lipită pe elementul de construcţie care vibrează. în cazul vibraţiilor periodice cu frecvenţă mai mare decît 7 Hz, avînd direcţia paralelă cu baza triunghiului isoscel, poziţiile extreme ale triunghiului isoscel dau pe retină nişte imagini persistente. Prin observarea punctului de intersecţie a laturilor concurente ale imaginilor poziţiilor extreme ale triunghiului, se poate aprecia amplitudinea deplasărilor dinamice, ca fracţiune din baza triun-ghiului isoscel. Mărimea laturilor triunghiului isoscel se alege în funcţie de f r p r w n l a « i n m r k l î t n / 1 ir» Aţi v i K ^ t i i l n r

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 93

Vibrograful Geiger cu reper fix se montează pe un suport solidar cu reperul fix sau cu elementul de construcţie care vibrează, în timp ce capătul firului se leagă respectiv de elementul de construcţie sau de reperul fix. Construcţia sa este puţin diferită de aceea a vibrografului Gei-ger cu sistem inerţial, prezentat mai departe.

Aparatul poate fi adaptat şi ca extensograf, fiind utilizat în această variantă în special la înregistrarea deformaţiilor specifice ale podurilor de cale ferată. în această variantă se utilizează un tensometru mecanic cu baza de ordinul 20 sau 40 cm, legat la acelaşi sistem de înregistrare pe bandă ca şi în cazul măsurării deplasărilor.

b. Aparate de tip seismometric (cu sistem mecanic inerţial). Aparatura de tip seismometric constituie în tehnica actuală mijlocul principal de măsurare a vibraţiilor. Pe baza principiilor expuse la pct. 3.2.2., s-a construit un mare număr de aparate indicatoare sau înregistratoare pentru de-plasări şi acceleraţii. Deşi aparatura seismometrică are inconvenientul de a introduce distorsiuni în măsurarea vibraţiilor, avantajele ei de utilizare practică sînt atît de mari, încît o impun în ma-rea majoritate a cazurilor.

Fig. 3.54. Vibromarca.

Vibrometrul Schenk este un aparat rudimentar, care constă din două pendule alcătuite din lame flexibile de oţel, avlnd la extremităţi mase inerte. Pendulele sînt orientate pe două direcţii perpendiculare, măsurînd respectiv deplasările pe orizontală şi pe verticală. Suportul

Fig. 3.55. Vibrometrul optic Sipp: a —vedere; b — indicarea amplitudinii vibra-

ţiilor pe diferite direcţii.

aparatului se leagă solidar cu construcţia încercată. în cazul vibraţiilor periodice ale acesteia, masele inerte permit citirea amplitudinii deplasărilor pe cîte o scară gradată.

Alături de tipurile de vibrometre pur mecanice se construiesc şi vibro-metre optice. Astfel, vibrometrul optic Sipp (fig. 3.55) măsoară amplitudinea

94 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

vibraţiilor prin lăţimea benzii măsurate de un pendul inert din interior. Avan-tajul acestui vibrometru constă în posibilitatea de măsurare rapidă pe orice direcţie a amplitudinii deplasărilor periodice. Aparatul este utilizat în special pentru vibraţiile slabe produse de unele maşini-unelte din industria pre-lucrătoare.

Vibrograful de mină permite înregistrarea deplasărilor de formă arbitrară (cu condiţia de a nu se depăşi anumite limite de frecvenţă, 5—100 Hz). Vibro-graful, care formează o masă inertă, se ţine în mînă în cazul frecvenţelor înalte

sau se fixează pe un suport fix în cazul frec-venţelor joase (sub 5 Hz).

Schema vibrografului este dată în fig. 3.56. El constă din corpul 1, în care este fixat tubul 2. în interiorul tubului se gă-seşte tija 3 cu vîrful 4 care iese în exterior şi este destinat urmăririi vibraţiilor prin con-tact direct. Capătul superior al tijei este' rezemat pe pîrghia 5 şi este presat în jos de arcul spiral 6 prin intermediul cursorului 7. Cursorul 7 poate fi fixat cu şuruburile 8 la diferite puncte pe tijă, dînd o presiune mai mare sau mai mică asupra acesteia. (La pre-siunea maximă tija poate urmări vibraţii cu acceleraţii pînă la 20 g). Pentru ca tija să nu iasă din tub, este prevăzută cu o şaibă opritoare mică 9. La capătul pîrghiei se gă-seşte dispozitivul de înregistrare format dintr-un vîrf ascuţit care zgîrie stratul de ceară de pe banda de înregistrare 10. Pe această bandă vîrful 11 înregistrează baza de timp prin semne situate la intervalul de 1 s. Banda este pusă în mişcare de arcul de ceas 12, întins cu cheia 13. Baza de timp poate fi pusă în acţiune de o baterie proprie din ca-

seta 14 sau de o sursă exterioară. Beleul bazei de timp şi dispozitivele auxi-liare se găsesc în caseta 15. Butonul 16 de punere în funcţiune a vibrogra-fului este aşezat pe capacul vibrografului.

Gabaritul vibrografului este de 80x130x230 mm. Greutatea întregului aparat este de 1,7 kg. Amplitudinile de 0,5—1,5 mm sînt înregistrate cu multiplicare de 6 ori. în vederea reducerii amplificării, pentru amplitudini mai mari, se adaugă dispozitivul suplimentar cu pîrghie 17, care poate să reducă raportul de amplificare la 2.

Vibrograful Geiger (fig. 3.57) dă posibilitatea de înregistrare a mai multor tipuri de mărimi: deplasări sau acceleraţii verticale, orizontale sau de torsiune, deformaţii specifice, viteze unghiulare. Din punct de vedere al măsurării vibraţiilor construcţiilor, utilizarea cea mai importantă a aparatului este aceea de înregistrare a deplasărilor (sau acceleraţiilor) verticale sau orizontale. Schema cinematică a vibrografului este dată în fig. 3.58.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 9 5

Părţile principale ale aparatului slnt (v. fig. 3.58): cutia metalică 1 care conţine meca-nismul de antrenare a benzii de înregistrare şi planul de mişcare a pendulului; masa inertă 2, care se mişcă in jurul axului tubular orizontal (puţind fi montată pentru înregistrarea vibra-ţiilor verticale sau orizontale), resortul 3 care constituie legătura elastică; lanţul cinematic 2 — 9 care transformă rotaţia pendulului in mişcare de translaţie a peniţei pe bandă. Banda

Fig. 3.57. Vibrograful Geiger. Fig. 3.58. Schema cinematică a vibrografului Geiger.

de Înregistrare se poate translata în viteze diferite, care se aleg în funcţie de frecvenţele vibraţiilor înregistrate. Baza de timp este dată de un releu magnetic.

Uneori, în vederea măririi perioadei proprii, se montează o masă adiţională. Domeniul de frecvenţe în care aparatul funcţionează ca vibrometru este mărginit inferior prin dublul frecvenţei proprii. La frecvenţe foarte joase aparatul ar putea fi utilizat în principiu ca accelerometru, dar în practică nu este indicată această utilizare.

Accelerograful seismic portabil IAS-P (fig. 3.59) permite înregistrarea simultană a accelerogramelor celor două componente orizontale ale vibraţiilor. Perioada proprie este de 0,1 s, sensibilitatea de 0,6 mm/gal, amplificarea este

Vibrograful Geiger s-a bucurat de o utilizare largă în tehnică.

Alte vibrografe de con-strucţie asemănătoare sînt aparatele Maihak, Davy, Schroder, E II 41, care dau posibilitatea înregistrării vi-braţiilor pe mai multe di-recţii.

în ultimul timp, specia-liştii japonezi au construit cîteva aparate seismografice mecanice cu performanţe remarcabile.

Fig. 3.59. Accelerograful seismic portabil IAS-P.

9 6 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

mecanică, amortizorul este cu aer. Mecanismul de antrenare este mecanic, cu resort întins manual.

Accelerograful seismic IAS permite în plus înregistrarea accelerogramei componentei verticale a vibraţiilor, avînd în rest caracteristici apropiate de

ale aparatului IAS-P. Vibrograful seismic HDS

(fig. 3.60) permite înregis-trarea simultană a celor trei componente ale depla-sărilor. Perioada proprie este de 5 s pentru pendulul ori-zontal şi de 2 s pentru pen-dulul vertical. Amplificarea (mecanică) este de 25 sau 50. Mecanismul de antrenare este electric.

3.2.3.2. Aparatură elec-trică şi elec-tronică

Aparatura electrică şi electronică îşi lărgeşte con-tinuu domeniul de utilizare

în măsurarea deplasărilor, vitezelor, acceleraţiilor şi deformaţiilor specifice, în continuare vor fi urmărite caracteristicile traductoarelor, circuitelor de măsurare şi sistemelor de amplificare, precum şi a sistemelor de înregistrare, accentuîndu-se asupra unor probleme specifice.

3 . 2 . 3 . 2 . 1 . T r a d u c t o a r e

a. Traductoarele pentru măsurarea deformaţiilor şi deplasărilor. La măsurarea electrică a deformaţiilor dinamice îşi găsesc aplicarea în primul rînd traductoarele rezistive şi cele inductive, utilizate şi pentru măsurări statice [3.34].

Traductoarele rezistive pot fi utilizate la frecvenţe mai înalte decît cele inductive; este totuşi posibil ca stratul adeziv dintre elementul măsurat şi traductorul propriu-zis să introducă efecte de inerţie şi de postacţiune la frecvenţe mari.

Traductoarele pentru măsurarea deplasărilor îşi modifică caracteristicile electrice proporţional cu deplasarea relativă a două elemente. Este necesară deci alegerea unui punct de reper, considerat fix, faţă de care se produce deplasarea.

Deşi se pot utiliza şi alte tipuri de traductoare, cea mai largă răspîndire au căpătat-o traductoarele inductive cu miez mobil. în tabela 3.2 se dau caracteristicile traductoarelor de deplasare furnizate de întreprinderea Vibro-Meter (Elveţia).

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 97

în fig. 3.61 este reprezentat un traductor de tip MS-1275. T a b e l a 3.2

Tipul Domeniul

de măsurare

Sensibilitatea

MS/1230 ±0,2|JL---± ± 1 mm 1,10 mV/(x

MS/1250 ± 0 , 3 ^ — ± ± 2 , 2 mm 1,6 mV/|i

MS/1275 ±0,8|x- - -± ± 7 mm 0,220 mV/fz

Fig. 3.61. Traductor inductiv pentru măsurarea Datele de mai înainte au fost deplasărilor,

obţinute cu traductorul montat într-o punte pentru traductoare inductive, alimentată cu o tensiune de 10 V la o frecvenţă de 8 kHz.

b. Traductoare de tip seismometric. Traductoarele de tip seismometric se compun dintr-o parte mecanică, avînd o construcţie analogă cu aparatura seismometrică, şi una de traducere în mărimi electrice, similară cu aceea a dispozitivelor de măsurare a deplasărilor relative, vitezelor relative sau forţelor.

Accelerometrele de tip parametric (inductive) se bazează pe deplasarea relativă a unui miez de fier în raport cu o bobină (traductor cu circuit mag-netic deschis).

Pentru îmbunătăţirea sensibilităţii şi a liniarităţii, se folosesc două bobine in montaj diferenţial; în acest mod se asigură şi compensarea influenţei variaţiilor de temperatură. Acest traductor se conectează într-o punte tenso-metrică pentru traductoare inductive.

întreprinderea Vibro-Meter a construit o serie de accelerometre de acest tip (seria BG/3818), avînd frecvenţe proprii cuprinse între 80 si 1 500 Hz, sensibilităţi de 0,1—100 mV/r7(la o tensiune de alimentare a punţii de 10 V, 8 kHz); acceleraţia maxi-mă măsurată variază, după tip, între 1 şi 400 g.

în fig. 3.62 este înfăţişat un accelerometru Vibro-Meter.

Accelerometrul generator de tip inductiv (electrodinamic) se compune dintr-o bobină legată solidar cu masa mobilă, care se mişcă într-un cîmp produs de un magnet permanent fixat de carca-să. Sistemul mobil este suspendat prin arcuri lamelare, care au rigiditate mică în direcţia axei longitudinale şi o rigiditate mare în direcţia axei transversale, asigurînd astfel o centrare a sistemului.

Fig. 3.62. Accelerometru Vibro-Meter.

98 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

Amortizarea se realizează atît pe cale mecanică (amortizor cu aer), cît şi pe cale electrică (în cîmpul magnetului permanent se deplasează, o dată cu masa mobilă, o spiră în scurtcircuit). în ultimul caz, dacă amortizarea este foarte ridicată (n = 10---20), deplasarea relativă a bobinei faţă de magnet este proporţională cu viteza mişcării vibratorii. Cum tensiunea electromotoare indusă este proporţională cu viteza deplasării relative a bobinei faţă de magnet, rezultă că tensiunea generată va fi proporţională cu acceleraţia.

Această tensiune este amplificată, detectată şi apoi măsurată sau înre-gistrată. După valoarea constantei de timp a circuitelor de cuplaj, se măsoară fie valoarea de vîrf, fie valoarea medie.

Acceleromclrele inductive pentru măsurări seismice sînt traductoare inductive de tip generator. în cazul măsurării acceleraţiilor pe verticală, greutatea masei trebuie compensată cu ajutorul unui arc elicoidal. Frecvenţa proprie a sistemului este aleasă în aşa fel încît să se poată măsura acceleraţii ale unor mişcări avînd frecvenţa cuprinsă între 0,3 şi 30 Hz. în U.R.S.S. o serie de

aparate de acest tip au fost realizate în Institutul de fizică a pămîntului de pe lîngă Academia de Ştiinţe a U.R.S.S. Astfel, în fig. 3.63 este reprezentat accelerometrul electro-dinamic SPM-16, care poate măsura acceleraţii ale unor fenomene avînd o frecvenţă pînă la 20 Hz (frec-venţa proprie a sistemului mobil 35 Hz).

Acceleromelrele electrodinamice DK-3 CH şi DK-3 CV (fabricate de în-treprinderea Katsujima—Japonia) se folosesc pentru măsurarea componen-tei orizontale, respectiv verticale a acceleraţiei. Ele au o frecvenţă pro-prie de 3 Hz şi în banda de 0,2—3S Hz distorsiunile de frecvenţă sînt mai mici decît 10%. Datorită sen-sibilităţii lor ridicate, se recomandă ca între traductor şi oscilograful cu buclă să se intercaleze un atenuator în trepte.

Accelerometrele piezoelectrice sînt traductoare generatoare şi se ba-zează pe fenomenul piezoelectric, care constă în apariţia unor sarcini electrostatice pe suprafaţa unor ma-teriale seignetto-electrice (titanat de

bariu, cuarţ. sare Seignette), sub acţiunea unor eforturi mecanice. Aceste sarcini nu persistă decît pe durata aplicării eforturilor.

în fig. 3.64 este reprezentată o secţiune printr-un accelerometru piezo-electric [3.33].

Fig. 3.63. Accelerometru inductiv £(electrodi-namic) SPM-16.

M Ă S U R Ă R I I N RF.GIM DE S O L I C I T A R E D I N A M I C A 99

între şurubul 3 şi fundul 4 al traductorului sînt presate două perechi de plăcuţe de cuarţ 2 şi masa 1. Carcasa este formată din două piese demon-tabile 4 şi 5. Piesele de sprijin 6, cu suprafeţe sferice, au rolul de a centra eforturile care acţionează asupra cuarţului. Condensatorul exterior C, conectat în paralel cu traductorul, serveşte la ajusta- ( rea sensibilităţii traductorului.

Pentru măsurarea tensiunii electromo-toare apărute în momentul aplicării forţei

L a amplificator

Fig. 3.64. Accelerometru piezoelectric. Fig. 3.65. Accelerometru rezistiv.

pe feţele cristalului de cuarţ se utilizează amplificatoare de curent con-tinuu cu rezistenţă de intrare foarte mare.

Deşi necesită circuite de măsurare complexe şi relativ scumpe, accelero-metrele piezoelectrice sînt folosite destul de frecvent, datorită următoarelor avantaje:

— sînL mici şi uşoare şi nu modifică caracteristicile mecanice ale elementu-lui măsurat;

— prezintă o caracteristică de frecvenţă bună pe un interval larg de frec-venţe (deoarece frecvenţa proprie este ridicată IO4—IO5 Hz);

— permit obţinerea unor precizii ridicate (1%) ; — pot ii utilizate fără erori importante într-un domeniu larg de tempe-

ratură (—250°C---+250°C); — sensibilitatea întregului montaj este ridicată. Traductoarele piezoelectrice Vibro-Meter (miniatură tip 8—02 şi normale

8—10 şi 8—12) acoperă domeniul de acceleraţii de la 0,1 la 50 000 g; greu-tatea tipului 8—02 este de 8 g, iar frecvenţa proprie 106Hz [3.35].

Accelerometrele rezistive sînt traductoare de tip parametric. în fig. 3.65 este înfăţişat un accelerometru cu traductoare rezistive,

elaborat de I. B. B a r g e r, de la institutul Politehnic din Leningrad [3.33]. \|Cele două cupe elastice 2, montate în carcasa 1 cu pereţi subţiri, sînt

solidarizate prin bulonul 3 şi piuliţa 4. Prin strîngerea piuliţei 4 se produce o preîntindere a pereţilor cupei, astfel încît, în momentul aplicării forţei, una din cupe este întinsă, iar cealaltă comprimată. Pe fiecare cupă se lipesc, pe direcţia generatoarelor, cîte două traductoare rezistive; traductoarele lipite pe pereţi pot fi conectate diferenţial, fapt care elimină erorile datorite varia-ţiilor de temperatură sau încovoierii. /

100 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

Frecvenţa proprie a traductorului poate fi modificată prin înşurubarea unor piuliţe suplimentare pe bulonul 3.

Traductoarele seismometrice pentru măsurarea deplasărilor se bazează pe aceleaşi principii constructive ca şi accelerometrele inductive!

, , o o institutul de fi-zică a pămîntului, de pe lingă Academia de Ştiin-ţe a U.R.S.S. au fost elaborate seismometrele electrodinamice VEGIK (fig. 3.66) şi VBP-3 [3.5].

Seismometrul VEGIK este format dintr-un pen-

Fig. 3.66. Seismometrul V E G I K . d u l 7, pe c a r e este fixată bobina traductorului 3;

aceasta se deplasează în cimpul magnetului permanent 2. Arcul elicoidal 4 se montează numai în cazul înregistrării componentei verticale.

Dintre cele două bobine care se pot schimba între ele, una este activă, iar cealaltă, legată în scurtcircuit, serveşte la amortizarea electromagnetică a oscilaţiilor.

Seismometrul VBP-3 este utilizat, împreună cu un oscilograf magneto-efectric, pentru măsurarea vibraţiilor de amplitudini mari (0,2—10 cm), avînd frecvenţa cuprinsă între 1 şi 100 Hz. > r

Seismograful electromagnetic Hagiwara (Japonia) poate fi folosit la înre-gistrarea componentei verticale (tipul HES-Z, fig. 3.67) sau a celei orizontale a cutremurelor (tipul HES-H, fig. 3.68) [3.36].

Fig. 3-68. Seismograf electromagnetic HES-H, pentru înregistrarea componentei ori-

zontale.

Fig. 3.67. Seismograf electromagnetic HES-Z, pentru Înregistrarea compo-

nentei verticale.

De un pendul este ataşată o bobină care, în mişcarea ei, taie liniile de forţă ale unui ciinp produs de un magnet permanent. înregistrarea se face pe un oscilograf magnetoelectric.

Pe acelaşi principiu funcţionează şi traductoarele DK-T.CH, pentru com-ponenta orizontală şi DK-ICV, pentru componenta verticală, produse de întrerpinderea Katsujima, din Tokio [3.36].

MAbUKAKl IN KkblM Ut W U U l A R t DIINAMl A IUI

3.2.3.2.2. Qrcuite de măsurare

Punţile electronice tensometrice moderne sînt în general construite în aşa fel încît să poată fi folosite atît pentru măsurările statice, cît şi pentru cele dinamice.

Aceasta, deoarece circuitele obişnui-te de măsurare descrise anterior (puntea Wheatstone, puntea dublă), se pretează la ambele tipuri de măsurări. Totuşi

no AjJ

1 AU i

v T n n r n ^ n r m v

0 k > — j

^uuuu

stttm m r n r v j

t R V < j i 7 '

R,-ARr R,-AR R,*AR

d

Ffg. 3.69. Circuitul poten-ţiometric.

există o serie de circuite ca-re sînt aplicate în special la măsurări dinamice. Dintre acestea se menţionează cir-cuitul potenţiometric şi cir-cuitul diferenţial.

a. Circuitul potenţio-metric. Circuitul potenţio-metric (fig. 3.69) are o struc-tură mai simplă decît pun-tea Wheatstone.

Variaţiile rezistenţei tra-ductorului /?! sînt transfor-mate în variaţii de tensiune AU, pe divizorul potenţio-metric format din rezisten-ţele R2 , R v Aceste variaţii sînt transmise la bornele de ieşire prin conden-satorul C, care blochează componenta continuă a tensiunii.

Dezavantajul circuitului constă în faptul că el trebuie alimentat de la o sursă de curent continuu riguros stabilizată, deoarece variaţiile tensiunii de alimentare se transmit şi ele la bornele tensiunii de ieşire, neputînd fi dis-criminate de variaţiile utile ale tensiunii.

b. Circuitul diferenţial. Circuitul diferenţial constă din două bucle ală-turate, în fiecare acţionînd cîte o forţă electromotoare.

Aparatul indicator se introduce în ramura comună a ambelor bucle şi reacţionează la diferenţa curenţilor, respectiv a tensiunilor din cele două bucle.

Efectul util — tensiunea sau curentul la ieşire — poate apărea fie la valori constante ale impedanţelor, cînd una (fig. 3.70, a) sau ambele (fig. 3.70,6)

Fig. 3.70. Circuitul diferenţial: a — c u o forţă electromotoare indusă variabilă; b — cu două forţe electromotoare induse variabile; c —• cu o impedantă variabilă; d — cu două impe

danţe variabile.

102 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

forţe electromotoare variază, fie la valori constante ale forţelor electromotoare, cînd una (fig. 3.70, c) sau ambele impedanţe (fig. 3.70, d) variază.

Circuitul diferenţial se utilizează mai ales în curent alternativ cu traduc-toare inductive. El este mai simplu şi mai sensibil decît puntea Wheatstone.

Variantele a şi b se folosesc cu traductoare inductive de tip transforma-tor, iar variantele c şi d cu traductoare inductive cu întrefier variabil sau cu traductoare rezistive.

3.2.3.2.3. Înregistrarea mărimilor dlnaiiiirc

în general, numărul mare de informaţii care sc obţin în decursul unei încercări face imposibilă interpretarea şi prelucrarea imediată a rezultatelor măsurărilor; de «ceea se recurge la o metodă adecvată de înregistrare.

Necesitatea înregistrării apare ca stringentă în deosebi în următoarele cazuri:

a) urmărirea continuă pe un interval de timp mai lung a unor fenomene variabile lent;

b) urmărirea simultană a proceselor ce sc desfăşoară in mai multe puncte; c) măsurarea fenomenelor care variază rapid în timp; d) necesitatea unei prelucrări a datelor experimentale. PenLru fiecare din aceste cazuri au fost elaborate tipuri specifice de apa-

rate*). în speţă, pentru cazul a se folosesc înregistratoare cu sensibilitate şi inerţie mare (înregistratoare electromagnetice), pentru cazul b aparate cu mai multe canale (oscilografe magnetoelectrice sau cu peniţă inscriptoare), pentru cazul c aparate cu inerţie mică (osciloscop catodic), iar pentru cazul d, în ultimul timp, aparate de înregistrare magnetică.

Rezultatul înregistrării poate fi reprezentat fie sub formă analogică — pe hîrtie metalizată, hîrLie sau peliculă fotografică, bandă magnetică — fie sub formă numerică — tabele imprimate, cartele perforate, bandă magnetică. Această ultimă formă spre care se tinde acum din ce în ce mai mult, se pre-tează mai bine la o clasare şi o prelucrare ulterioară a datelor cu ajutorul maşinilor de calcul şi prezintă avantaje evidente în cazul unui număr mare de măsurări.

în cazul înregistratoarelor din primele trei categorii rezultatele citirilor pe diagramă vor fi cu atît mai exacte, cu cît raportul dintre grosimea liniei de înregistrare şi mărimea diagramei este mai mic; de aceea, în cazul diagra-melor mici, este de dorit ca linia să fie cît mai subţire, pentru ca puterea rezolutivă să crească; pentru citire se poate recurge eventual la UII sistem optic de mărire sau de proiecţie.

Consideraţiile generale expuse la pct. 3.2.1 cu privire la felul distorsiunilor, se aplică şi la aparatele de înregistrare. O regulă empirică [3.3] permite experimentatorului să detecteze existenţa unor distorsiuni importante. Con-form acestei reguli, apar distorsiuni importante dacă într-un interval de timp Ai definit prin relaţia:

*) Dispozitivele mecanice şi electronice de comutare folosite şi pentru măsuri dinamice, au fost descrise la pct. 3.1.5.5.3, b.

MftJURAM 1 RttjlM UC. 3UL1U1AIU: JWllNAWll rt IU3

(unde a este atenuarea specifică şi /"0, frecvenţa proprie a înregistratorului), există o variaţie importantă de amplitudine. Intervalul de timp Af corespunde unei porţiuni As a diagramei, dată de formula

A.s = f0Af (3.38) unde v0 reprezintă viteza de avans a hîrtici.

Din interpretarea relaţiilor de mai înainte, rezultă că porţiunea de diagramă în care trebuie îndeplinită condiţia de neapariţie a unor variaţii importante de amplitudine scade cînd f0 creşte. în schimb însă, creşterea frecvenţei proprii antrenează micşorarea sensibilităţii aparatului, aşa încît la alegerea înregis-tratorului adecvat trebuie să se admită un compromis între cele două cerinţe antagoniste, în funcţie de condiţiile concrete ale măsurării respective.

Aparatele mai uzuale folosite la înregistrarea variaţiei fenomenelor fizice se pot clasifica după principiul aplicat în:

— aparate cu peniţă înscriptoare; — aparate cu sistem de înregistrare optic (oscilografe magnetoelectrice); — - aparate cu fascicul electronic (oscilografe catodice); — aparate cu înregistrare pe bandă magnetică. La rîndul lor, aparatele cu peniţă înscriptoare se subîmpart în: înregistra-

toare pentru fenomene lente şi înregistratoare pentru fenomene rapide. în cele ce urmează se vor descrie pe scurt citeva din aparatele mai impor-

tante de acest tip, folosite in R.P.R. a. Aparate cu peniţă înscriptoare. Dintre înregistratoarele pentru fenomene

lente mai folosite sînt: înregistratorul magneloelectric este un tip de aparat cu peniţă înscriptoare,

la care peniţa este deplasată de un sistem magnetoelectric, proporţional cu amplitudinea mărimii măsurate, perpendicular pe direcţia de avans a hîrtiei. Braţul înregistratorului fiind lung, sistemul are un moment de inerţie mare, deci o frecvenţă limită coborîtă. Frecarea importantă dintre peniţă şi hîrtie poate antrena erori apreciabile (de ordinul 2,5%).

S-a căutat să se remedieze această deficienţă fie prin folosirea hîrtiei metalizate, înscrierea făcîndu-se printr-o descărcare electrică de joasă tensiune, fie prin separarea procesului propriu-zis de înregistrare de procesul de deplasare a peniţei datorită acţiunii mărimii măsurate.

Această ideie stă la baza construcţiei înregistratorului prin puncte. în timpul deplasării peniţei, ea este suspendată; la anumite intervale

de timp, peniţa este presată pe hîrtia înregistratoare, sub care se află o panglică îmbibată cu cerneală. în felul acesta pe hîr-tie apare un punct. Prin unirea punctelor înregistrate se obţine curba dorită. Se con-struiesc înregistratoare cu mai multe culori; un sistem de comutatoare schimbă panglica colorată, fiecărui fenomen înregistrat cores-punzîndu-i o anumită culoare.

Compensatorul electronic automat (poten-ţiometru electronic, compensograf) este tot un aparat cu peniţă înscriptoare mai complex, care permite obţinerea unei preci-zii mai mari, deoarece energia absorbită de la circuitul de măsurare este redusă.

Fig. 3.71. Măsurarea potenţiometrică a tensiunilor.

104 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

Funcţionarea aparatului se bazeazâ pe principiul măsurării potenţiome-trice a tensiunilor (fig. 3.71).

Tensiunea necunoscută Ux este comparată cu o fracţiune din tensiunea etalon U2-, se variază poziţia cursorului pînă cînd cele două tensiuni sînt egale. în acest moment indicaţia galvanometrului este nulă.

sator automat.

în fig. 3.72 este reprezentată schema de principiu a unui montaj constînd dintr-o punte tensometrică alimentată în curent continuu şi un compensator electronic automat.

Tensiunea de dezechilibru U0 a punţii tensometrice A este comparată cu tensiunea U/c de pe diagonala punţii B din interiorul aparatului; diferenţa AJ7 este transformată de vibratorul 1 într-o tensiune alternativă şi amplificată în amplificatorul 2. Tensiunea amplificată este aplicată înfăşurării de comandă 3 a servomotorului, care deplasează cursorul 4 al potenţiometrului, pînă cînd cele două tensiuni sînt egale. Poziţia de echilibru a cursorului reprezintă o măsură a mărimii fizice înregistrate. Peniţa înregistratorului se deplasează solidar cu cursorul, curba înscrisă de ea pe liîrtie reproducînd astfel fidel alura de variaţie a fenomenului urmărit.

Compensatoarele pot fi utilizate atît pentru măsurarea precisă a tensiunilor electrice, cit şi în tensometrie.

La compensatoarele folosite numai pentru măsurarea deformaţiilor, pun-ţile se alimentează cu o tensiune alternativă de 50 Hz şi vibratorul poate fi eliminat; dispare şi influenţa perturbatoare a forţelor electromotoare de contact.

Un tip reprezentativ de compensator electronic automat este tipul Philips PR 2210/P 21 ale cărui caracteristici tehnice mai importante sînt următoarele:

greutatea 41 kg; precizia 0 ,25% (la variaţii ale tensiunii de reţea mai mici decit 1 0 % ) ; lungimea scării 250 mm; timpul de răspuns circa 1 s.

Dintre înregistratoarele pentru fenomene rapide mai folosit la noi este înregistratorul Osciloscript.

înregistratorul Osciloscript (sistem Schwarzer), reprezentat în fig. 3.73 permite înregistrarea fenomenelor în domeniul de frecvenţe 0—165 Hz (într-o versiune modificată, pînă la 300 Hz).

1 0 5

Hirtia 1 pe care se face înregistrarea este presată de peniţa 2 către hîrtia carbon 4, în dreptul muchiei 3.

Hîrtia carbon se deplasează în sens contrar cu hîrtia înregistratoare avînd, o viteză cu circa 20% mai mică, pentru ca, prin alunecare, să se transmite mai bine substanţa colorată.

Peniţa 2 este acţionată de un electromagnet; muchia fixă 3 este amplasată perpendicular pe direcţia de mişcare a hîrtiei, aşa încît în-scrierea se face strict în coordonate rectangulare; sistemul realizează o concordanţă perfectă în timp între fenomenele înregistrate simultan.

Deoarece puterea absorbită de sistemul de înregistrare este destul Fig- 3.73. înregistratorul Osciloscript. de mare, fiecare canal de înregis-trare trebuie prevăzut cu un amplificator de curent continuu de putere.

Caracteristicile tehnice mai importante sînt: numărul de canale maximum 16; domeniul de frecventă 0 - 1 6 5 Hz ( 0 - 3 0 0 Hz) ; sensibilitatea reglabilă In trepte Intre 3 mV/mm şi 10 V/mm; viteza de avans a htrtiei reglabilă, prin schimbarea unor Foţi dinţate,

Intre 200 mm/s şi 1 mm/m in; mărirea diagramei ± 2 0 mm sau ± 1 0 m m ; eroarea de liniaritate sub 2 % .

Pe lîngă calităţile enumerate, înregistratorul Osciloscript prezintă şi avantajul, foarte important mai ales la măsurările efectuate pe teren, că rezul-tatele pot fi citite direct, fără a mai fi necesară o prelucrare ulterioară în laborator (de exemplu developare).

b. Aparate cu sistem de înregistrare optic. Oscilograful magnetoelectric reprezintă astăzi un aparat fundamental în echiparea laboratoarelor de încercări dinamice. El poate fi folosit şi pentru încercări pe teren, fiind un aparat robust şi uşor transportabil.

Cu ajutorul lui se pot urmări: — amplitudinile unor curenţi, proporţionale cu mărimea fizică de

înregistrat; — alura de variaţie în timp a acestor mărimi; — frecvenţa fenomenelor. Deoarece oscilograful este în general prevăzut cu mai multe canale, se

pot înregistra simultan o serie de fenomene, comparîndu-se amplitudinile sau relaţiile de fază dintre ele. Faptul acesta prezintă un interes în cazul cînd se analizează simultan aceeaşi mărime, în mai multe puncte.

Principiul de funcţionare al oscilografului magnetoelectric este următorul: un curent proporţional cu mărimea fizică măsurată trece printr-un vibrator (galvanometru) format dintr-o buclă sau o bandă metalică, aşezate în cîmpul unui magnet permanent; sub acţiunea forţei electrodinamice care ia astfel naştere, bucla se roteşte împreună cu o oglindă uşoară fixată solidar de ea, şi modifică, prin reflexie, traiectoria unei raze luminoase; aceasta, la rîndul ei, se reflectă pe o hîrtie fotosensibilă sau un film, deviaţia fiind o funcţie de

1 0 6

unghiul de rotaţie al oglinzii. Unghiul de rotaţie şi, la unghiuri mici, lungimea urmei înscrisă de raza luminoasă pe elementul fotosensibil, variază proporţional cu mărimea înregistrată.

Vibratorul, care constituie elementul de măsurare, se caracterizează prin următoarele mărimi:

— constanta de curent (în mA/mm), egală cu intensitatea curentului con-tinuu, care dă pe hîrtia fotografică o derivaţie de 1 mm la o distanţă de 1 m, sau mărimea inversă a acesteia, sensibilitatea buclei (în mm/m A). Valorile curente ale sensibilităţii variază între 0,03 şi 17 mm/mA;

-curentul maxim admisibil (în mA) la care bucla nu se deteriorează; — rezistenţa ohmică, dc ordinul 1—15Q; — frecvenţa oscilaţiilor proprii: valori curente 500 - 18 000 Hz. Cu cît

frecvenţa oscilaţiilor proprii esLe mai ridicată, cu atît domeniul de frecvenţe nedistorsionat este mai larg, dar şi sensibilitatea mai redusă.

Precizia măsurărilor cu oscilograful magnetoelectric este determinată de următorii factori:

— reglarea corectă a sistemului optic (poziţia oglinzilor, lăţimea fan-telor etc.);

— alegerea vibratoarelor; este dictată de f r e c v e n ţ a proprie a buclei, res-pectiv frecvenţa fenomenelor înregistrate, şi de sensibilitatea necesară;

— - alegerea vitezei de înregistrare; Ia fenomene rapide se folosesc viteze mari; filmul trebuie să fie mai sensibil in acest caz;

descifrarea şi analiza oscilogramelor; aici intervin experienţa, cunoş-tinţele şi îndemînarea experimentatorului.

Amplificarea, respectiv sensibilitatea oscilografului, pot fi reglate în trfcpte, prin introducerea unor rezistenţe în serie cu bucla. Acest reglaj se efectuează în timpul încercării, urmârindu-se imaginea pe o placă mată. Pentru aceasta trebuie să se ţină seama de două cerinţe antagoniste: imaginea să aibă o dimensiune apropiată de lăţimea peliculei şi zgomotul de fond să nu perturbe interpretarea fenomenului.

Zgomotul de fond poate fi micşorat printr-o execuţie îngrijită a montajului, prin legături electrice scurte, prin legarea aparatului la masă etc., pentru evitarea cuplajelor parazite.

Pentru a putea determina frecvenţa fenomenului studiat, pe oscilogramă apar marcaje de timp la intervale bine determinate (de exemplu ^ s , sau j ^ s ) , date de aşa-numita bază de timp.

Pentru obţinerea unor rezultate precise, se recomandă calibrarea, din timp în timp, a vibratoarelor; pentru aceasta se conectează în serie cu bucla un miliampermetru de precizie şi se variază curentul furnizat de o sursă de curent continuu cu ajutorul unui rcostat. Reprezentîndu-se caracteristica: ampli-tudinea deplasării spotului luminos in funcţie de curent, trebuie să se obţină o dreaptă; panta dreptei este numeric egală cu sensibilitatea vibratorului.

în cele ce urmează, se vor da, pentru orientare, caracteristicile oscilo-grafului RFT 3 SO-lOl/A, fabricat în R.D.G. (fig. 3.74):

— elementul fotosensibil, hlrtie fotosensibilă; — viteza maximă a hîrtiei tO m/s; — numărul de bucle 3; — frecvenţa bazei de timp 50 sau 500 Hz; — greutatea circa 40 kg.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 107

Oscilografele magnetoelectrice din seria POB (POB-6 M, POB-9, POB-12 M şi POB-14 M) au fost construite la Institutul de fizica pămîntului de pe lîngă Academia de Ştiinţe a U.R.S.S. pentru a fi utilizate în ansambluri de măsu-rare pe mai multe canale (MIKS) [3.37]; cifra care urmează după indicativul seriei POB reprezintă numă-rul de galvanometre înglobate în aparat.

înregistrarea se face pe hîrtie fotografică de 6 sau 12 cm lăţime, iar lungimea unei role dintr-o casetă este de circa 10 m.

Marcajele de timp se obţin prin întreruperea periodică a unui fascicol luminos de către un disc rotitor cu fante.

în oscilografele POB sînt montate galvanometre de tip GB-III şi GB-IV, ale căror performante variază pentru:

— frecvenţe proprii: între 20 si 300 Hz (GB-IV), respectiv 1,25—5 Hz (GB-III);

— sensibilitate: între 313 si 67 000 (GB-IV) respectiv 45 000—125 000 (GB-III).

Pentru măsurarea acceleraţiilor se folosesc instalaţii compuse dintr-un accelerometru SPM-16 şi un galvanometru de tip GB-III; vitezele se măsoară cu un ansamblu format dintr-un traductor VEGIK şi un galvanometru de tip GB-IV, iar pentru înregistrarea deplasărilor se utilizează galvanometre cu constantă mare de timp de tip GB-III.

c. Oscilograful catodic. Oscilograful catodic este un aparat cu ajutorul căruia se poate urmări vizual, sau înregistra prin fotografiere, variaţia unei mărimi electrice în funcţie de timp sau de o altă mărime electrică. în cazul mărimilor mecanice, acestea trebuie mai întîi transformate în mărimi electrice, cu ajutorul unor traductoare şi a unor circuite de măsurare adecvate.

Oscilograful catodic se compune din următoarele părţi (fig. 3.75): tubul catodic, amplificatoarele semnalelor pe verticală şi respectiv pe orizontală, baza de timp, redresoarele pentru alimentarea anodică a circuitelor electronice şi a tubului catodic (înaltă tensiune).

Tubul catodic constituie elementul de traducere a tensiunilor electrice în semnale optice; această transformare se realizează prin bombardarea unui ecran fluorescent cu un fascicul de raze catodice (electroni).

Tubul catodic este un tub cu vid, in interiorul căruia se află un ecran fluorescent, şi o serie de electrozi: catodul, grila de comandă a fasciculului de electroni, deci a luminozităţii, 2— 3 anozi de accelerare şi focalizare, plăci de deviaţie pe verticală şi respectiv pe orizontală şi ecranul fluorescent.

Fasciculul de electroni, emis de catodul incandescent şi controlat de grila de comandă, este focalizat şi accelerat de lentila electrostatică (formată

103 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

in cei doi anozi), dirijat de cîmpul dintre plăcile de deviaţie şi bombardează iranul luminiscent. în cazul cînd pe plăcile deflectoare nu se aplică nici o msiune, fasciculul de electroni loveşte centrul ecranului şi punctul luminos - spotul — nu este deviat. Dacă pe plăcile orizontale sau verticale se aplică

Amplificare ver/ico/â Amplificare orizanto/o

fiedresor molid Redresor 6o?o de h'mp - tensiune onodic

Fig. 3.75. Schema bloc unui oscilograf catodic.

însiuni, spotul va fi deviat proporţional cu tensiunile respective. Din compu-erea mişcărilor produse de cele două tensiuni, va rezulta curba care interesează.

Pentru a putea urmări variaţia unei tensiuni în raport cu timpul, este ecesar ca pe perechea de plăci care produce deviaţia pe orizontală să se plice o tensiune care variază proporţional cu timpul, în decursul unei perioade, «venind apoi brusc la zero. Este aşa-numita tensiune în dinţi de fierăstrău, înerată de circuite speciale (baza de timp).

Atunci cînd variabila independentă este alta decît timpul, pe plăcile rizontale se aplică, prin intermediul unui amplificator, o tensiune propor-onală cu această mărime.

Prin manevrarea unor butoane de pe panoul oscilografului, se pot regla rmătorii parametri: poziţia punctului luminos pe ecran, luminozitatea şi >calizarea acestuia, frecvenţa tensiunii în dinţi de fierăstrău, sensibilitatea mplificatorului, etc.

Ecranele tuburilor catodice speciale cu persistenţă luminoasă permit şi rmărirea unor fenomene lente, avînd perioade de ordinul secundelor.

Atunci cînd este necesar să se urmărească simultan variaţia a două mărimi zice, se utilizează fie comutatoare electronice, fie oscilografe cu două spoturi.

La oscilografele moderne se pot adapta dispozitive de filmare sau de foto-rafiere, cu ajutorul cărora fenomenul poate fi înregistrat.

Unele tipuri de oscilografe catodice pot fi utilizate pentru încercări atît tatice, cît şi dinamice. Pentru aceasta însă, semnalul trebuie să fie amplificat e un amplificator de curent continuu, care este sau inclus în oscilograf — şi tunci semnalul se aplică la bornele de intrare de curent continuu — sau xterior, — în care caz semnalul dat de amplificator se aplică direct pe plăcile e deviaţie pe verticală.

în cele ce urmează se vor enumera caracteristicile unor oscilografe de uz urent.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 109

Oscilograful de joasă frecvenţă ORION EMG-153S diametrul tubului catodic 7,5 cm. A m p l i f i c a t o r u l p e v e r t i c a l ă domeniul de frecvenţe sensibilitatea rezistenţa de intrare A m p l i f i c a t o r u l domeniul de frecvenţe sensibilitatea rezistenţa de intrare frecvenţa bazei de timp dimensiuni greutate

0,1 - 1 0 000 Hz 0,87 mV/cm circa 100 kfi.

p e o r i z o n t a l ă 0,1 - 1 0 000 Hz 1,4 mV/cm circa 100 kD 0,1 - 2 000 Hz (in 6 trepte) 285 x 375 x 500 mm circa 25 kg.

Oscilograful este echipat cu un dispozitiv de fotografiere. Oscilograful de joasă frecvenţă Philips GM-5666 (fig. 3.76). Dimensiunile utile ale tubului catodic 80 x 60 nun

p e v e r t i c a l ă (de curent continuu) 0 - 5 0 kHz circa 1 mV/cm

A m p l i f i c a t o r u l domeniul de frecvenţe sensibilitatea rezistenţa de intrare A m p l i f i c a t o r u l domeniul de frecvenţe sensibilitatea rezistenţa de intrare frecvenţa bazei de timp dimensiuni greutate

4,5 MQ p e o r i z o n t a l ă (de curent continuu)

0 - 1 0 0 kHz circa 175 mV/cm 1 MQ 0 , 2 - 4 0 kl Iz 300 x 250 x 530 mm 30 kg.

La oscilograf se poate adapta un dispozitiv de fotografiere Voigtlănder.

Fig. 3.76. Oscilograful Philips. Fig. 3.77. Oscilograful Krizik.

Oscilograful cu două spoturi Krizik D-581. (Fig. 3.77). diametrul tubului catodic 16 cm A m p l i f i c a t o r u l p e v e r t i c a l ă (de curent continuu) domeniul de frecvenţe 0 — 1 MHz

110

sensibilitatea 30 m V / c m în curent continuu 10 m V / c m în curent alternativ

rezistenţa de intrare 2 MO A m p l i f i c a t o r u l p e o r i z o n t a l ă (de curent continuu)

0 - 4 0 kHz 600 m V / c m în curent continuu 200 m V / c m in curent alternativ

frecvenţa bazei de t imp 1,5 Hz—30 Hz

d. înregistrarea pe banda magnetică. înregistrarea pe bandă magnetică se utilizează cînd se urmăreşte obţinerea unui număr mare de date pe mai

domeniul de frecvenţe sensibilitatea

De Io J traductoore

Selector

ârnpltf/cofor Ano/O^

Convertor ono/oq - nume r/C

An olog 'N

lo dispozitivul cu bandă mognefico

Fig. 3.78. Schema b loc a înregistrării magnetice numerice.

multe canale, a căror prelucrare urmează să fie efectuată ulterior. Sistemul prezintă următoarele avantaje:

— se poate acumula un număr mare de date într-un volum relativ redus (de exemplu în cazul înregistrării numerice se pot păstra de ordinul a 200 000— —1 000 000 rezultate pe o rolă);

— durata de păstrare nu este practic limitată şi — rezultatele pot fi foarte uşor redate sub formă de semnal electric, care

sînt apte de a fi prelucrate ulterior. înregistrările pe bandă magnetică se fac fie sub formă analogică, fie sub

formă numerică. în primul caz, se înregistrează direct semnalul accesibil la ieşirea circuitului de măsurare (punte, circuit diferenţial etc.) supus eventual unei amplificări. în al doilea caz, semnalul amplificat trebuie trecut printr-un convertor analog-numeric (fig. 3.78).

3.2.4. Măsurarea timpului, frecvenţelor şi defazajelor

3.2.4.1. Măsurarea timpului

Intervalul de timp scurs între două evenimente poate fi determinat cu ajutorul cronometrului, cu ajutorul metronomului şi, în cazul diagramelor înregistrate pe hîrtie fotosensibilă sau pe film, cu ajutorul marcajelor date de baza de timp.

3.2.4.2. Măsurarea frecvenţelor şi a turaţiilor

Datorită relaţiei existente între frecvenţa şi perioada unui fenomen periodic, măsurările de frecvenţă pot fi de multe ori reduse la măsurări de timp.

MĂSURĂRI IN RF.GIM DE SOLICITARE DINAMICA 111

Cunoscîndu-se fie timpul T, in care se produce un număr determinat de cicluri n, fie numărul de cicluri n care se repetă într-un interval ales de timp, frecvenţa se determină prin relaţia

f=-jr> (3.39)

Ca unitate de măsură s-a adoptat 1 Hz = l ciclu/s. Frecvenţa unui fenomen a cărui variaţie a fost înregistrată poate fi deter-

minată direct din curba corespunzătoare, fie înregistrîndu-se simultan marcaje de timp, fie cunoscîndu-se viteza de avans a hîrtiei obişnuite (înregistrator) sau a hîrtiei respectiv a peliculei fotografice (oscilografe). In ambele cazuri se cunoaşte intervalul de timp T în care fenomenul se repetă de n ori şi deci frecvenţa poate fi calculată cu ajutorul relaţiei (3.39).

Metoda este simplă, dar nu asigură o precizie bună. Frecven(metrul cu lame vibrante, care mai este cunoscut şi sub denumirea

de tahomeLru cu rezonanţă, se compune dintr-o serie de lamele metalice, de mărime variabilă în scară, montate pe un suport comun. Diferenţa între frec-venţele de rezonanţă a două lamele vecine este de 0,2—0,5 Hz.

Punîndu-se grupul de lamele pe un corp cu elemente în mişcarc de rotaţie sau pe o construcţie care vibrează, lamela a cărei frecvenţă proprie corespunde cu frecvenţa vibraţiilor, va executa mişcări de amplitudine mult mai mare dccît celelaltc. în modul acesta se pot măsura frecvenţe pînă la circa 200 Hz, cu o precizie de aproximativ 0,2 Hz.

Problema măsurării frecvenţei se simplifică mult atunci cînd există posi-bilitatea traducerii fenomenului prinlr-un semnal electric (tensiune sau curent), în acest caz, frecvenţa se poate determina printr-o serie de metode, din care nu sc vor menţiona decît două: cu oscilograful magnetoelectric şi cu oscilo-graful catodic.

Prima metodă constă în numărarea fenomenelor care se produc între două marcaje succesive ale bazei de timp; se foloseşte fie baza de timp a aparatului, fie se înregistrează pe o buclă un semnal de frecvenţă cunoscut.

Oscilograful catodic este folosit curent pentru măsurarea frecvenţelor, în acest scop, în afară de metoda marcajelor de timp, se utilizează adesea un procedeu de comparaţie: metoda curbelor Lissajous, care constă din aplicarea la două din bornele de intrare, de exemplu pe verticală, a tensiunii de frecvenţă necunoscută; la celelalte două borne (în exemplul nostru pe orizontală) se aplică tensiunea de comparaţie dată de un generator calibrat, cu posibilitatea de variere a frecvenţei. în cazul cînd raportul celor două frecvenţe este un număr raţional, curba descrisă de spotul luminos pe ecran (figura Lissajous) se închide.

în particular, dacă frecvenţele sînt egale, pe ecran apare o elipsă, o dreaptă înclinată sau un cerc, după mărimea defazajului între cele două ten-siuni; această ultimă proprietate se poate folosi pentru măsurarea defazajelor.

în cazul cînd fenomenul periodic reprezintă rotaţia axului unui motor, frecvenţa poartă denumirea de turaţie şi se măsoară în general în rotaţii pe minut.

Turaţia poate fi măsurată cu ajutorul unor dispozitive improvizate sau cu aparate speciale, denumite tahometre.

112

Un exemplu de dispozitiv improvizat îl reprezintă trasarea unui marcaj pe un element în rotaţie şi înregistrarea numărului de treceri ale marcajului în dreptul unui reper fix, într-un interval de timp bine determinat.

Observarea vizuală este aplicabilă numai la turaţii mici; la turaţii mari, momentul de trecere în dreptul marcajului fix poate fi semnalat prin închiderea unui contact electric. Numărul de închideri ale contactului electric într-un interval determinat de timp este înregistrat de un contor electromecanic.

Tahometrele se pot clasifica, după principiul de funcţionare, in tahoinetre centrifuge, hidromecanice, hidraulice, pneumatice, electrice şi stro-boscopice.

Tahometrele pot fi cuplate permanent cu corpul în mişcare de rotaţie (prin curea, cablu flexibil, angrenaje etc.), sau temporar, prin intermediul unui ax sesizor, terminat cu un vîrf metalic sau din cauciuc, care pătrunde Intr-o cavitate conică a elementului mobil.

în cele ce urmează se vor examina pe scurt principiul de funcţionare al tahometrului electric şi al celui stroboscopic.

Tahometrul electric este un generator electric de curent continuu care produce la bornele sale o tensiune proporţională cu turaţia. Această tensiune se măsoară cu ajutorul unui voltmetru a cărui scară poate fi gradată direct în rotaţii pe minut.

Tahometrul stroboscopic constituie o aplicare a metodei stroboscopice, care constă în observarea unui reper trasat pe un corp în rotaţie, şi care este iluminat intermitent. Dacă ft) este frecvenţa fenomenului observat şi /"frecvenţa iluminării, fenomenul se prezintă ca o mişcare periodică de frecvenţă:

f'~fo—f- (3-40) în particular, dacă f0=f, reperul apare ca imobil. Observarea intermitentă se face fie prin iluminare intermitentă cu frec-

venţa f, fie prin iluminare continuă şi observare intermitentă.

3.2.4.3. Măsurarea defazajelor

între două puncte P^ şi P2 , care oscilează cu aceeaşi frecvenţă f,

y^Ai sin (<o<-|-<p1) = A l sin (2nft-\-<pJ

y2=A2 sin (co/+<p2)=A2 sin (2nft+y2) (3.41)

există o diferenţă de fază (defazaj) A<p=<p1—<p4 ( 3 .42 )

care se menţine constantă în timp. Noţiunea de diferenţă de fază nu are sens decît la mărimi care variază

cu aceeaşi frecvenţă. Diferenţa de fază se măsoară prin metode electrice; este deci necesar

ca mai întîi mărimile al căror defazaj se măsoară, să fie transformate în tensiuni sau curenţi electrici. Tensiunile respective (curenţii) se aplică unui oscilograf magnetoelectric, unui înregistrator osciloscript sau unui oscilograf

113

catodic cu două spoturi, apreciindu-se cu o precizie mai mult sau mai puţin bună diferenţa de fază.

Metoda cea mai intuitivă constă în reprezentarea ambelor tensiuni şi măsurarea decalajului între ele (fig. 3.79).

Fig. 3.79. Defazajul dintre două tensiuni.

Fig. 3.80. Măsurarea defaza-jelor prin metoda curbelor

Lissajous.

Cu notaţiile din figură, defazajul este egal cu

, A < p = 3 6 0 4 - . (3.13)

O astfel de reprezentare necesită fie înregistratoare pe două canale (bucle) ale unui oscilograf magnetoelectric, sau ale unui înregistrator osciloscript, fie observarea vizuală pe un oscilograf catodic cu două spoturi sau chiar numai cu un singur spot, intercalîndu-se însă un comutator electronic.

Şi aci poate fi aplicată metoda curbelor Lissajous, întîlnită la măsurarea frecvenţelor, care constă în aplicarea la bornele de intrare pe verticală, respec-tiv pe orizontală, a celor două tensiuni.

Frecvenţele fiind egale, pe ecran va apărea o elipsă (fig. 3.80). Defazajul se determină cu ajutorul relaţiei

Atp = ?rc sin B (3.44)

3 . 3 . Controlul şi verificarea aparatelor de măsurat

După cum s-a văzut în paragrafele precedente, aparatele de măsurat moderne sint în general aparate de mare precizie, destinate măsurării unor valori foarte mici ale parametrilor supuşi urmăririi. Cerinţele mari faţă de precizia indicaţiilor acestor aparate necesită o execuţie îngrijită şi o calibrare minuţioasă care se asigură prin înalta tehnicitate a uzinelor producătoare şi prin dotarea corespunzătoare a laboratoarelor metrologice ale acestora.

De obicei, aparatele de măsurat livrate de uzina producătoare sînt însoţite de un certificat de calitate şi instrucţiuni de lucru, în care se precizează caracteristicile metrologice ah' aparatului precum şi abaterile admise de la valoarea medie a acestora. Uneori, uzina producătoare garantează pe un termen oarecare menţinerea caracteristicilor aparatului, preluînd asupra sa înlăturarea eventualelor defecţiuni ce se pot ivi, bineînţeles numai pentru cazurile în car

114 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T I N C O N S T R U C Ţ I I

nu au fost încălcate normele de întreţinere şi exploatare indicate în instruc-ţiunile de lucru ale aparatului.

Pentru laboratoarele de încercări, dotate cu aparate de măsurat de înaltă precizie, menţinerea în stare de funcţionare şi in special menţinerea caracte-risticilor metrologice iniţiale prezintă o importanţă deosebită. Aceasta se asi-gură printr-o întreţinere minuţioasă, care constă în primul rînd în menţinerea aparatelor în perfectă stare de curăţenie, ungerea la timp a mecanismelor, păstrarea aparatelor în locuri uscate, aerisite, ferite de căldură mare, umidi-tate şi agenţi chimici agresivi.

Respectarea unor reguli severe de întreţinere şi folosire nu pot împiedica însă uzura normală a aparatelor, care duce în mod inevitabil la modificarea caracteristicilor lor metrologice, iar unele accidente pe timpul încercărilor pot duce la deteriorarea şi scoaterea lor din funcţiune. De aceea, se impune ca în cadrul laboratoarelor de încercări să se desfăşoare o activitate continuă de control al funcţionării şi dc verificare a menţinerii caracteristicilor metro-logice pentru toate aparatele de măsurat din dotare.

Controlul aparatelor de măsurat se referă la constatarea funcţionării acestora. Controlul este obligatoriu înaintea fiecărei încercări şi după efectuarea ei. El se execută asupra organelor care intervin în captarea, transmiterea şi indicarea parametrilor de măsurat, fără a se urmări şi constatarea exactităţii indicaţiilor.

Comparatoarele cu tijă şi cu fir se controlează prin manevrarea repetată a tijei, respectiv a rolei, spre a constata dacă acestea se mişcă uşor, fără frecări, şi dacă mişcării lor le corespunde deplasarea acelor şi discurilor indi-catoare; în timpul controlului, organele mobile se manevrează uşor, fără bruscări.

Clinometrele se verifică sub aspectul mobilităţii şuruburilor micrometrice, a funcţionării nivelei sau pendulului şi respectiv a circuitelor electrice de semnalizare.

Controlul tensometrelor mecanice se referă la mecanismul de transmisie prin pîrghii a deformaţiei, urmărindu-se starea cuţitelor, aşezarea ancorei transversale, dispozitivul de schimbare a domeniului de măsurare.

Deformetrele se controlează sub aspectul mobilităţii braţelor şi stării arcurilor-lamelă, precum şi a funcţionării comparatorului cu tijă indicator.

Aparatele mecanice cu sistem inerţial destinate măsurărilor dinamice se controlează sub aspectul mobilităţii elementelor componente şi a funcţionării aparatelor indicatoare.

Aparatele electrice de măsurat şi înregistrat ca şi traductoarele şi dozele destinate să funcţioneze cu aceste aparate se controlează prin conectarea apara-tului la reţea şi a traductoarelor sau dozelor Ia aparat. Conectarea la reţea şi punerea în stare de funcţionare prin manevrarea butonului sau comutato-rului respectiv trebuie să ducă la aprinderea becurilor de control (acolo unde există), a tuburilor electronice şi la sensibilizarea aparatului indicator. Mane-vrarea traductoarelor sau dozelor conectate în sensul în care urmează să func-ţioneze, trebuie să ducă la apariţia unor indicaţii Ia aparatul de măsurat sau de înregistrat.

După cum se vede, controlul aparatelor dă indicaţii numai asupra stării de funcţionaro şi a posibilităţii de a folosi aparatul pentru măsurări.

VcriHcarea este ansamblul operaţiilor prin care se constată dacă mijloacele de măsurare de lucru corespund prescripţiilor legale pentru caracteristicile metrologice; de cele mai multe ori, practic se cercetează corespondenţa care există între valoarea nominală a diviziunilor unui aparat şi valoarea efectivă, reală, a acestora.

Verificarea curentă în laboratoarele de încercări se face sub forma cali-brârii aparatelor de măsurat.

Calibrarea este definită ca determinarea experimentală a valorii efective a unei măsurări, a unei diviziuni sau a constantei unui aparat de măsurat.

Calibrarea aparatelor care se folosesc în mod repetat, fără ca modul de folosire să aducă vreun prejudiciu asupra funcţionării lor ulterioare, se execută în mod individual; acesta este cazul majorităţii aparatelor de măsurat. în cazul traductoarelor electrice rezistive, calibrarea lor individuală nu este posibilă datorită faptului că, o dată lipite, ele nu mai pot f i refolosite fără deteriorarea lor.

în acest caz, se foloseşte metoda calibrării statistice, stabilindu-se carac-teristica metrologică pentru un număr de traductoare alese la întîmplare dintr-un lot mai mare, valoarea medie determinată astfel, atribuindu-se apoi întregului lot.

Cu puţine excepţii, calibrarea aparatelor de măsurat se face în regim de solicitare statică, chiar dacă ele vor lucra în regim dinamic. Dispozitivele folosite pentru calibrare pot diferi de la caz la caz, toate purtînd denumirea generică de calibratoare.

Calibratorul este un dispozitiv pe care se fixează aparatul de măsurat şi care-i imprimă acestuia o mişcare corespunzătoare parametrului pentru a cărui măsurare este construit. Calibratorul este prevăzut cu un dispozitiv de măsurare a valorii acestui parametru cu un grad de precizie în general superior gradului de precizie cu care măsoară aparatul (de zece sau chiar de sute de ori).

Principiul calibrării constă în măsurarea concomitentă a valorii parame-trului produs în mod controlat pe calibrator, atît cu aparatul de măsurat, cît şi cu dispozitivul de măsurat al calibratorului, şi în compararea valorilor obţinute. Aceste valori rezultă din diferenţa citirilor efectuate cu aparatul de măsurat, ACa , şi cu calibratorul, A R a p o r t u l lor dă corecţia k necesară a fi adusă citirilor cu aparatul de măsurat pentru a avea valorile efective, reale, ale parametrului măsurat:

k = 4 c l - - <3'45> Această corecţie reprezintă de fapt valoarea efectivă a unei diviziuni de

pe aparatul de măsurat. Institutul de cercetări în construcţii şi economia construcţiilor (ÎNCERC)

din Bucureşti, foloseşte pentru calibrarea comparatoarelor, tensometrelor şi deformetrelor calibratorul portabil fabricat de Huggenberger (Elveţia) (fig. 3.81).

Acest dispozitiv este format în principiu din două şine, dintre care una fixă iar cealaltă mobilă, deplasarea ultimei fiind comandată cu ajutorul unui şurub micrometric şi urmărită cu ajutorul unui tambur gradat.

Valoarea diviziunii de pe tambur este de 0,005 mm.

116 M E T O D E $1 A I ' A R A T E DI- MAS U R A T IN C O N S T R U C Ţ I I

Pentru precizii mai mari, calibratorul este completat cu un optimetru la care o diviziune are valoarea de 0,001 mm.

Aparatul de măsurat care urmează să fie calibrat se montează pe calibrator astfel încît organul său mobil să fie acţionat de şina mobilă a calibratorului,

toare unui anumit domeniu de pe scara gradată a aparatului de măsurat şi notîn-du-se citirile respective de pe tamburul gradat al calibra torului. Operaţia se repetă pentru acelaşi domeniu de cel puţin 3 ori, efectuînd citiri atît la ducere cît şi la întoarcere. Se considcră media aritmeLică a citirilor, care se raportează la domeniul cercetat şi se află astfel corecţia necesară A\

Calibratorul de acest tip poate fi folosit şi pentru calibrarea instalaţiilor electrice de măsurat deplasări cu ajutorul dozelor inductive speciale folosite la măsurările în regim de solicitare dinamică. în acest caz se înregistrează pe hîrtie, sau pe peliculă fotografică, deplasările peniţei inscriptoare, sau ale spotului luminos in cazul oscilografelor, provocate de deplasările de valoare cunoscută date cu ajutorul calibratorului.

Pentru calibrarea unor doze folosite în regim de solicitare dinamică, cum sînt accelerometrele, se pot folosi şi alte dispozitive, chiar dinamicc, de exem-plu mesele vibrante de frecvenţă şi amplitudine cunoscută.

Un alt mijloc de calibrare individuală a aparaLelor de măsurat constă în folosirea unui aparat de control. în acest caz, verificarea aparatelor se face prin compararea indicaţiilor acestora cu indicaţiile unui alt aparat de acelaşi tip constructiv, de control, care a fost calibrat în prealabil într-un laborator de specialitate. în acest caz, cele două aparate, de control şi cel supus cali-brării, se supun aceloraşi condiţii de lucru şi se execută citiri concomitent la ambele aparate. Din compararea valorii măsurărilor executate se calculează coeficientul de corecţie corespunzător.

Verificarea aparatelor cu ajutorul aparatelor de control dă rezultate mai puţin precise dccît metoda calibrării şi în plus nici nu o exclude pe aceasta din urmă, aparatul de control necesitînd la rîndul său o calibrare periodică.

Verificarea aparatelor de măsurat este obligatorie înaintea fiecărei încer-cări de importanţă deosebită, după încercările în timpul cărora aparatele au fost supuse intemperiilor şi accidentelor, precum şi după fiecare reparaţie.

Verificările se fac în conformitate cu prevederile din standardele de stat, din instrucţiunile de verificare elaborate de Direcţia generală pentru energic.

corpul fiind fixat de şina fixă; pentru aceasta, tru-sa calibratorului este pre-văzută cu dispozitive de fixare corespunzătoare. După aceasta se mane-vrează şurubul micro me-tric şi se controlează mo-dul de prindere a apara-tului la calibrator şi justa sa funcţionare.

Fi» . :>.81. Calibrator Iluggenberger. Calibrarea propriu-

zisă se face dind deplasări şinei mobile corespunză-

A L E G E R E A M E T O D E I D E M Ă S U R A R E 1 1 7

metrologie, standarde şi invenţii (D.G.E.M.S.I.) şi, în lipsa acestora, potrivit condiţiilor impuse prin normele tehnice interne avizate de D.G.E.M.S.I.

Calibrarea Lraductoarelor electrice rezistive are un caracter deosebit şi se face de obicei cu ajutorul unei bare de calibrare şi a unei pun li tensome-trice de mare precizie. Scopul acestei calibrări este determinarea coeficientului de sensibilitate tenso-metrică k a traductoarelor.

Bara de calibrare poate fi executată fie sub forma unei bare de egală rezistenţă in consolă, la capetele căreia se atîrnă greutăţi (fig. 3.82, a), fie sub forma unei bare solicitate la un moment constant pe o anumită porţiune centrală a ei (fig. 3.82, b, <:). Barele se execută din oţel de calitate, al cărui mo-dul de elasticitate se determină cu mare precizie; este necesar ca şi execuţia barei să fie cit mai în-grijită, respectîndu-se cu stricteţe dimensiunile.

în felul acesta se pot calcula cu suficientă pre-cizie deformaţiile specifice teoretice e( care iau naştere în bara supusă unor trepte determinate de încercare.

Traductoarele se lipesc pe bară în zona apropiată încastrării, sau pe por-ţiunea de bară solicitată la moment constant, cu grija de a lăsa oarecare distanţă faţă de reazeme spre a evita zona perturbaţii lor locale, şi se conec-tează la punte în paralel cu un număr egal de traductoare compensatoare lipite pe o bară din acelaşi material, însă nesolicitată.

Se introduce un anumit coeficient de sensibilitate tensometrică în punte, de obicei k—2, şi se solicită bara cu valori determinate de încărcare pentru care se calculează tt al barei şi în acelaşi timp se citeşte ta indicat de puntea tensometrică.

Din relaţia

se calculează coeficientul de sensibilitate tensometrică a traductorului kt

k t = k a . ^ - . (3.47)

Uneori, calculul teoretic al deformaţiei specifice a barei se controlează, sau poate fi înlocuit, cu măsurarea valorii ei cu ajutorul altui aparat, de obicei a unui tensometru mecanic.

In general se supun calibrării un număr de 5—10% dintr-un lot de 100—200 de traductoare confecţionate în aceleaşi condiţii.

3 . 4 . Alegerea metodei de măsurare

După cum s-a văzut în paragrafele precedente, există în prezent o diver-sitate destul de mare de aparate şi metode de măsurare care stau la dispoziţia experimentatorului în vederea determinării stării de eforturi şi de deformaţie a construcţiilor si elementelor de construcţie. De aceea, alegerea metodelor şi

Fig. 3.82. Scheme de prin-cipiu pentru bare de cali-

brare a TEH.

118 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

aparatelor celor mai adecvate constituie o problemă destul de grea, ţinînd seama mai ales de faptul că deseori răspunsul la această problemă nu poate fi dat în mod univoc. De aceea, In cele ce urmează, se dau numai unele cri-terii generale care să uşureze efectuarea acestei alegeri. 41

a) Obiectivele generale ale încercării determină în primul rînd parametrii ce urmează a fi măsuraţi şi prin aceasta destinaţia aparatelor şi metodele ce urmează a fi folosite. Parametrii şi indicii ce urmează a fi determinaţi rezultă din posibilitatea care există de interpretare a rezultatelor măsurărilor şi de comparare a acestora cu date corespunzătoare rezultate din calcule, experienţă sau indicaţii cuprinse în prescripţii oficiale. Uneori, aceşti parametri se urmă-resc în vederea determinării valorii lor experimentale statistice pentru a servi drept valori de control în viitor pentru alte încercări. în orice caz, în funcţie de obiectivele încercării şi de parametrii de măsurat, rezultă categoria de aparate şi metode după destinaţia lor, respectiv pentru măsurarea deplasărilor, rotirilor, deformaţiilor specifice, acceleraţiilor etc.

b) Caracterul static sau dinamic al solicitării elementelor de construcţie determină o următoare selecţie între metodele şi aparatele la dispoziţie. După cum s-a văzut, o serie de metode şi aparate sînt apte a fi folosite atît în regim de solicitare statică cît şi dinamică a elementelor de construcţie (tenso-metria mecanică; electrică, fotoelastică etc.), cu observaţia că în general în cazul solicitărilor dinamice este de obicei necesară completarea aparaturii folosite cu dispozitive şi aparate de înregistrat,

în cazul măsurării în regim de solicitare dinamică, trebuie să se ţină seamă de asemenea de existenţa sau inexistenţa punctelor de reper fixe, din această condiţie rezultînd alegerea unor aparate care folosesc asemenea puncte sau care să fie construite pe principiul inerţial.

O altă condiţie în alegerea aparatelor de măsurat în regim de solicitare dinamică o constituie frecvenţa de variaţie a parametrului măsurat care impune o anumită frecvenţă de oscilaţie proprie pentru sistemul rparatelor folosite.

c) Mărimea aşteptată a valorii parametrilor de măsurat impune alegerea unor aparate cu un domeniu de măsurare corespunzător, astfel că în timpul desfăşurării măsurărilor aparatele să nu iasă din scară, fapt care ar provoca necesitatea schimbării lor, operaţie totdeauna dificilă şi cu influenţe asupra preciziei măsurărilor.

Legată de această condiţie apare condiţia de precizie necesară a măsură-rilor, care se exprimă de obicei în procente faţă de valoarea maximă măsurată pe timpul încercării. Astfel de exemplu, dacă se aşteaptă o săgeată maximă de 5 mm şi precizia de determinare a acesteia se stabileşte la 2%, rezultă că aparatele de măsurat ce urmează a fi folosite trebuie să aibă valoarea divi-ziunii scării de cel puţin 0,1 mm, condiţie la care corespund comparatoarele cu fir uzuale; în acest caz, folosirea unor comparatoare cu tijă avînd valoarea diviziunii de 0,01 sau 0,001 mm nu apare necesară, ultimile nefiind indicate şi din cauza scării limitate la 1 mm.

d) în cazul cercetării stării de eforturi, un criteriu de alegere a metodelor de măsurat îl constituie scopul urmărit şi natura cîmpului de eforturi — axială, plană sau spaţială. în privinţa scopului, acesta se poate referi la cunoaşterea stării generale de solicitare a piesei examinate cu determinarea zonelor de concentrare a eforturilor, caz în care se folosesc metoda acoperirilor casante

ALF.GF.REA METODEI DE MASURARE 119

sau metoda acoperirilor fotoelastice, sau se poate referi la determinarea stării de efort în anumite puncte de solicitare maximă cunoscute fie din calcule, fie pe baza unor determinări anterioare cu metodele amintite; în acest ultim caz se aleg tensometre sau traductoare care măsoară deformaţiile punctual. Natura stării de eforturi — liniară sau plană — impune folosirea unor tenso-metre sau traductoare singulare, orientate pe direcţia de efort principal sau a unor rozete de traductoare în cazul stării plane de eforturi.

în cazul construcţiilor masive (baraje, culee, pile de pod) se pot folosi traductoare dispuse după laturile unui tetraedru în vederea determinării stării spaţiale de efort.

e) Natura materialului din care este confecţionat elementul de construcţie şi gradientul tensiunilor determină alegerea lungimii bazei de măsurare a tensometrelor sau traductoarelor folosite. La materiale cu structură omogenă cum sînt în general metalele şi la variaţii locale mari ale tensiunilor, se aleg tensometre şi traductoare cu baza mică, între 1,5 şi 10 mm, pentru a nu exista o diferenţă prea mare între valoarea medie a deformaţiei specifice măsu-rate pe această bază şi valoarea maximă existentă. în cazul materialelor cu structura neomogenă — beton, lemn, roci — sau în cazul unei stări de tensiune puţin variabile în direcţia de măsurat, se folosesc tensometre sau traductoare cu baza de măsurat mare, pînă la 150—200 mm lungime.

f) Durata de timp în care urmează să se execute măsurările constituie de asemenea un criteriu important în alegerea metodelor şi aparatelor de măsurat.

In cazul urmăririi comportării în timp a construcţiilor se recomandă folosirea unor aparate care să nu fie fixate de construcţie, urmînd a intra în contact cu aceasta numai pe timpul măsurării. în acest caz, se recomandă folosirea metodelor topografice pentru măsurarea deplasărilor şi a aparatelor amovibile, respectiv a clinometrelor amovibile pentru măsurarea rotirilor şi a tensometrelor amovibile pentru măsurarea deformaţiilor specifice. în cazul în care condiţiile impun folosirea unor aparate fixate de construcţie — de exemplu în cazul unor puncte de măsurare greu accesibile şi a imposibili-tăţii menţinerii permanente a mijloacelor de acces la ele — se recomandă folosirea unor aparate stabile în timp; în acest sens, pentru măsurarea defor-maţiilor specifice se alege de obicei metoda de tensometrie electro-acustică {cu coardă vibrantă).

g) Numărul punctelor de măsurare, dispoziţia lor în spaţiu pe construcţie şi accesibilitatea lor pe timpul încercării determină alegerea unor aparate individuale cu citire Ia faţa locului sau alegerea unor aparate cu transmiterea la distanţă a indicaţiilor şi citirea lor centralizată. Pentru măsurarea deforma-ţiilor specifice prin tensometrie electrică ultimul mod de măsurare este din ce în ce mai preferat datorită siguranţei mărite pe care o oferă scoaterea staţiei centrale de măsurat din zona de încărcare. Pentru măsurarea deplasărilor posibilităţile de centralizare a citirilor sînt încă reduse, însă se poate folosi metoda citirii aparatelor de la distanţă cu ajutorul binoclului sau se pot folosi metodele topografice, ultimele nefiind însă totdeauna suficient de precise.

în cazul măsurărilor tensometrice electrice joacă un rol şi distanţa de la staţia centrală la punctele de măsurare prin influenţa pe care o aduce lungimea cablurilor asupra preciziei şi sensibilităţii aparatelor. în cazul distanţelor

120 METODE $1 AI'ARATE DI- MAS URAT IN CONSTRUCŢII

mari se alege tcnsometria cu coardă vibrantă la care lungimea cablurilor nu influenţează citirile.

h) Condiţiile de mediu constituie un alt criteriu important in alegerea metodelor şi aparatelor de măsurat. Astfel, prezintă importanţă faptul dacă măsurările se execută în laborator, într-o incintă închisă în care se pot crea condiţii optime de temperatură şi umiditate sau se execută pe şantier, pe construcţii in aer liber, expuse acţiunii vîntului, ploilor, zăpezii, soarelui sau unor medii nocive, in cazul lucrului in laborator se aleg de obicei aparate fine, de mare precizie şi sensibilitate ridicată, în timp ce pentru exterior se aleg aparate robuste prevăzute cu dispozit ive de protecţie contra intemperiilor, vibraţiilor, şocurilor etc. Ori de cîte ori este posibil se aleg aparate amovibile.

i) Dimensiunile şi forma elementelor de construcţie pe care urmează să se execute măsurările precum şi locul disponibil determină alegerea aparatelor de măsurat sub aspectul gabaritului lor şi al influenţei pe care ar putea-o exercita modul lor de fixare asupra stării de efort din elementul cercetat. Sub acest aspect, traducLoarcie electrice rezistive prezintă maximum de avan-taje la măsurarea deforinaţiilor specifice, în timp ce pentru măsurarea deplasă-rilor se poL folosi metodele topografice precum şi unele traductoare electrice inductive fără contact direct cu piesa.

j) Iui ultim criteriu îl constituie criteriul economic, considerat sub un dublu aspect: al mijloacelor investite în încercare şi al timpului la dispoziţie.

Mijloacele financiare care stau la dispoziţie pentru achiziţionarea aparatelor şi dispozitivelor de măsurat constituie adesea un element holârîtor în alegerea lor, deseori experimentatorul fiind nevoit să se încadreze într-un fond bănesc limitat care-i impune o şi mai severă selecţionare spre a-şi putea totuşi atinge: obiectivele fixate. Timpul la dispoziţie, dc cele mai adeseori de asemenea foarte limitat, face ca problema să devină şi mai complicată, deoarece aparatele cu citire centralizată, rapide în exploatare şi care asigură citiri în timp scurtr eventual şi prelucrarea rezultatelor, sînt totodată şi cele mai scumpe.

Din cele expuse, rezultă că sarcina alegerii aparatelor şi metodelor celor mai adecvate unui scop propus nu este de loc uşoară şi ea implică din partea experimentatorului cunoştinţe temeinice atît asupra modului de lucru al structurii cît şi asupra posibilităţilor şi caracteristicilor aparatelor care-r stau la dispoziţie.

Bibliografie

3.1. H a n n, F. , Metode şi aparate moderne de măsurat folosite la încercarea de rezistenţă prin încărcare a construcţiilor. Metrologia aplicată 10, nr. 11, nov. 1963.

3.2. M i h a i 1, D . , Aplicaţiile topografiei In construcţii, Bucureşti, Editura tehnică, 1962. 3.3. F i n k , K . , R o h r b a c h , C h r. , Izmeienie napreajenii i deformaţii, traducere din

limba germană, Moskva, Maşghiz, 1961. 3.4. P r i g o r o v s k i, N. I . , Z a b u g h i n a, N. A . , B e z l i o d a r n a i a , S. V . ,

Hrupkie lakovle pokrttiia dlea issledovania napreajenii e detaliah muşin i kon*-trukţii, Moskva, 1954.

3.5. A r c a n , M., G o l d c n b e r g, N. B a r a l z J. , Studiul repartiţiei tensiunilor intr-un corp cu ajutorat unui lac casant, Studii şi Cercetări. Institutul de con-strucţii, Bucureşti, Sesiunea ştiinţifici», 1955 şi 1957.

BIBLIOGRAFIE 1 2 1

3 .6 . H a n n , F . , C a r a b ă t , T . , Utilizarea tacurilor casante tn încercarea construcţiilor. Referat ÎNCERC, 1960.

3.7. * * * Napriajeniia i deformaţii e detaliah i uzlah maşin, Sui» redacţia X . I. Prigo-rovskii , Moskva, Maş^hiz, 1961.

3.8. S c h w a i g h o f e r, J . , Xeue Hilfsmittel zur einfachen Bestimmung dcr Dehnungen an Băutei ten und Bauioerken, Die Bautechnik, R . F . G . , 36 , nr. 12, dec. 1959.

3.9. * • « Problcmi procinosli i> maşinostroenii, Vlpusk 8, Moskva, Izdatelslvo Akademii Nauk SSSR, 1962.

3.10. A r c a n M. , H a n n, F . , Studiu asupra folosirii lensoinetriei fotoelastice tn măsurarea deformaţiilor mari, Referat ÎNCERC, 1963.

3.11. H a n n, F . , Măsurarea eforturilor unitare şi a deformaţiilor specifice cu ajutorul acope-ririlor fotoelastice, Metrologia aplicatâ 11, nr. 2, febr, 1964.

3.12. B u z d u g a n , G li., Largile posibilităţi ale tensometriei electrice, Metalurgia şi con-strucţia de maşini X I I , nr. 2, februarie 1960.

3.13. 11 e t e n y i, M. , Handbook of experimental stress analgsis, New-York-Londra, John Wi l ey & Sons, Chaprnan & Hal i , 1950.

3.14. P e r r y , K . , L i s s n e r , G . , Osrwvl tcnzomelrirouaniia, traducere din limba engleză Moskva, Izdatelstvo inostrannoi literaturi, 1957.

3.15. • * * Măsurarea electrică a mărimilor neelectrice, Bucureşti, IDT, 1953. 3.16. * * » Xondestructive Testing Handbook, Editat de Robert C. Maşter, New-York ,

Ronald Press Company, 1959, 3.17. T u r i c i n, A . M. , Măsurarea electrică a mărimilor neelectrice, traducere din limba rusă,

Bucureşti , Editura tehnică, 1957. 3.18. H a n n , F . , Tensometrie electrică rezişti vă 1. Traductoare electrice rezi stive. Metrologia

aplicată, nr. 7, 1964. 3.19. D o b i e, W . B . , 1 s a a c , I\ C. G . , Electric lîesistance Străin Gauges, London,

The English Uni vers ities Press, L t d . , 1948, 3.20. H a n n, F . , A r c a n , M. , Studiu asupra utiUzurii tensometriei electrice rezistioe tn

măsurarea deformaţiilor mari. Referat ÎNCERC, 1963. 3.21. R u s h a, Z . , Elektriceskie ienzometrt soprotiuleniia, traducere din liinba cehă, Moskva-

Leningrad, Gosenergoizdat, 1961. 3.22. S t a n , A . , G o r a n , V . , Contribuţii la tehnica folosirii traductorihr tensometriei

rezistivi, Buletinul şti inţif ic al Academiei militare tehnice, IV , nr. 3, 1958. 3.23. Z e l b s t e i n , U . , Techniquc et utilisation de jauges de con trai nie, Paris, Dunod, 1956. 3.24. * • * Razuitie metoda provolocinoi tenzometrii dlea issledovaniia stroitelnth konstrukţii,

Moskva, Gosstroîizdat, 1962 . 3.25. * * * Semiconductor and convenţional străin gages, Editori Mills Dean III şi Richard

D . Douglas, New-York-London, Academic Press, 1962. 3.26. S t a n , A . , G o r a n , V „ Cu privire la coeficientul de sensibilitate al traductorilor ten-

sometriei rezistivi, Metalurgia şi construcţia de maşini X , nr. 11, februarie 1960. 3.27. H a n n , F . , B r â t a n , M., N i ' c u 1 e s c u . , C I . , C a r ă b ă ţ . , T . , Studiul

preciziei măsurătorilor cu traductoare electrice rezistive pe beton; surse de erori, Referat ÎNCERC, 1961.

3.28. H a n n, F. Tensometrie electrică rezistivă 111. Executarea montajelor tensometrice, Metrologia aplicată, nr. 4, 1965.

3.29. H a n n . , F . , Comutator manual de 100 puncte pentru măsurători tensometrice cu puntea PAL SA-1, Referat ÎNCERC, 1960.

3.30. K r a s i k o V., V. I., Ispîtanie stroitelnth konstrukţii, Moskva-Leningrad, Gosstroi-izdat, 1952.

3.31. H a n n, F . , F 1 o r e a , C. , Tensometrie electrică rezistivă. II. Aparate folosite tn tensometria electrică rezistivă. Metrologia aplicată, nr. 2 şi 3, 1965.

3.32. A i s t o v . , N. N . , Ispttanie soorujenii. Leiiiugrad-Mo.skva, Gosstroiizdat, 1960.

117 METODE Şl DISPOZITIVE DE SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

. B e z u h o v . , K . I., Ispttanîe stroitelnth konstrukţii i soorujenii, Moskva, Gosstroi-izdat, 1954.

. B u z d u g a n , G h. , Măsurarea vibraţiilor mecanice, Bucureşti, Editura tehnică, 1964.

. * * * Technique des mesures a l'aide de jauges de contraintes, Eidhoven, NV Philips Gloeilampenfabricken, 1951.

. S h i m a., E . , T a n a k a. , I., D e n . , N., Some new instruments ased tn earih-quake engineering tn Japan, Proc. of the 2-nd World Conference on Earthquake Engng, Tokyo, 1960.

'. M e d v e d e v . , S., V . , Injenernaia seismologiia, Moskva, Gosstroiizdat, 1962.

4. METODE ŞI DISPOZITIVE DE SOLICITARE STATICĂ ŞI DINAMICĂ

4.1. Gcricralităti «

Prin noţiunea de încărcare se înţelege orice cauză capabilă să producă soli-Iri sau deformări în elementele de construcţie sau în construcţii în ansamblul . Încărcarea se caracterizează de obicei prin: mărime, mod şi durată de ionare, frecvenţă de apariţie, posibilitatea abaterii faţă de valoarea pre-sută (valoare normată), suprafaţa pe care acţionează şi viteza cu care se lică.

4.1.1. Clasificări

Criteriile după care pot fi clasificate Încărcările care acţionează In construcţii stnt nume-se [4.1], astfel:

a) In funcţie de durata de acţionare şi frecvenţa de apariţie: — încărcări permanente» caracterizate prin valoarea practic constantă pe tot timpul

•loatării (de exemplu greutatea proprie, efectul precomprimării etc.); — încărcări temporare cu acţiune îndelungată, care acţionează fie cu valoarea maximă

perioade lungi, fie de un număr mare de ori in timpul exploatării (de exemplu greutatea lajului staţionar, presiunea dată de materialele depozitate In silozuri şi rezervoare, acţiunea îperaturilor tehnologice, încărcări dinamice cu caracter periodic etc.) ;

— încărcări temporare cu acţiune de scurtă durată, care acţionează cu valoarea maximă de ine ori In timpul exploatării şi numai pe perioade scurte (de exemplu Încărcarea din vehicule» siunea vîntului, greutatea materialelor şi utilajelor din timpul execuţiei sau reparaţiilor etc.);

— Încărcări accidentale, caracterizate prin faptul câ pot apare In exploatare numai în uri excepţionale (de exemplu acţiuni seismice, acţiuni iegate de Întreruperi bruşte ale icţionării utilajului industrial etc.).

b) în funcţie de modul de acţionare şi viteza de aplicare: — încărcări statice, caracterizate prin faptul că la aplicare intensitatea Încărcării creşte

îtiv încet, iar după aplicare, intensitatea nu variază practic (de exemplu greutatea proprie, ărcări permanente etc.);

— Încărcări dinamice, a căror aplicare sau dispariţie de pe construcţie se face cu o iaţie rapidă a intensităţii de la zero la valoarea maximă şi invers, ceea ce are ca urmare primarea unor acceleraţii ce nu pot fi neglijate; încărcările dinamice pot avea caracter lodic sau întlmplător (de exemplu acţiunea ciocanelor industriale, rafalele de vtnt etc.). t tn această categorie intră şi Încărcările mobile al căror punct de aplicaţie' se deplasează o viteză dată. O clasificare mai amplă a acestor Încărcări este dată la pct. 4.5.1.

SCHEME DE ÎNCARCARE ( 2 3

c) In funcţie de suprafaţa pe care acţionează: — Încărcări concentrate, l i care suprafaţa de aplicare este foarte redusă In raport cu

dimensiunile elementului (de exemplu acţiunea nervurilor pe grinzile principale); — Încărcări distribuite după o anumită lege (uniform repartizate, cu variaţie liniară,

exponenţială, etc.) . d) încărcările pot f i clasificate de asemenea In funcţie de cauzele care le produc: — Încărcări proporţionale cu masa elementului de rezistenţă, a părţilor de construcţie,

a bunurilor, utilajelor, aglomerărilor de oameni etc, susţinute de aceste elemente (de exemplu Încărcări gravitaţionale, presiuni laterale exercitate de lichide şi de materiale pulverulente, forţe de inerţie dezvoltate de mase materiale In mişcare);

— Încărcări date de forţele de legătură acţionind In punctele de rezemare sau de îmbi-nare ale elementelor de construcţie (de exemplu solicitări provocate de deformaţii le elementelor adiacente, tasări etc.). De asemenea, Încărcări produse ca urmare a Împiedicării deformaţiei libere a construcţiilor sub eectul variaţiilor de temperatură climaterică şi tehnologică [4.2] [4.3], sau al unor alte cauze, ca umflarea şi contracţia unor anumite materiale (de exemplu beton, lemn etc.). împiedicarea deformaţiei poate fi produsă fie prin legăturile exterioare, fie prin cele interioare tn cazul elementelor cu secţiuni alcătuite din mai multe materiale cu proprie-tăţi deformative diferite (de exemplu betonul armat).

4.1.2. Ordinul de mărime al încărcărilor

Prescripţiile moderne de proiectare stabilesc valorile normate ale încăr-cărilor, adică valorile maxime probabile pentru condiţiile normale de exploa-tare, pe baza analizei şi interpretării statistice a unui număr mare de situaţii reale. Faţă de aceste valori se stabilesc coeficienţii de supraîncărcare (coeficienţi de multiplicare supraunitari sau subuuitări), care caracterizează abaterile posibile ale încărcărilor, în plus sau în minus, faţă de valoarea normată. De asemenea, prescripţiile de proiectare stabilesc şi grupările posibile ale diferitelor încărcări care pot acţiona simultan asupra unei construcţii.

La efectuarea încercărilor, mărimea încărcărilor normate, a coeficienţilor de supraîncărcare precum şi grupările diferitelor încărcări care pot acţiona simultan se iau din proiectul încercării elementului sau al construcţiei.

4.2. Scheme de încărcare

La adoptarea schemelor de încărcare se urmăreşte la încercare fie repro-ducerea unor situaţii reale, fie realizarea ipotezelor considerate la proiectare.

De multe ori însă schema de încărcare realizată Ia încercare nu poate fi identică cu cea reală sau cu cea presupusă Ia proiectare, deoarece:

— încărcările nu se pot aplica de obicei pe întreaga suprafaţă a elementului sau a construcţiei, fiind necesară menţinerea unor suprafeţe libere pentru montarea aparatelor de măsură, pentru observarea directă a elementului şi uneori chiar, in cazul încercării unor elemente de dimensiuni mari sau a unor construcţii, pentru circulaţia personalului;

— la încărcările realizate cu prese, numărul şi poziţiile forţelor sînt limitate funcţie de numărul de prese de care se dispune, precum şi de amena-jările anexe (sţand, puncte de ancorare, tije de ancoraje, cuţite etc.);

119 METODE Şl DISPOZITIVE DE SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

— viteza de încărcare şi descărcare la încercare diferă de cele mai multe ri de situaţia reală, funcţie de soluţia adoptată pentru încărcare;

— posibilităţile de care se dispune la încercare impun de multje ori înlo-uirea încărcărilor distribuite cu încărcări aplicate numai în anumite zone.

Deosebirile inevitabile dintre schemele de încărcare realizate la încercare i cele reale, sau cele adoptate la proiectare, trebuie să fie de aşa natură încît \ nu influenţeze în mod esenţial comportarea elementului sau a construcţiei.

în fig. 4.1 şi 4.2 se prezintă diferite scheme de încărcare pentru grinzi tătic determinate cu o singură deschidere. Probleme speciale apar în cazul

L 7

b 1-2 o

ilUlfh. .1-1

iii*. e jşz

p

I X o ! b

J5Z 7 Z "

H,

h.;

T

h =

LIIIII:,

i'' • •' 11 •'' -iţfţU. tlillii.

Fig. 4 .1 . Grinda static determinată. Exemple de încărcări reale sau de calcul care trebuie reproduse in cazul Încercărilor.

G

777?, 777'

V

n care încărcarea reală distribuită trebuie înlocuită la încercare cu încărcări cţionînd pe porţiuni mai reduse sau chiar concentrate (fig. 4.3, 4.4), fiind

necesar ca la interpretarea rezultatelor să se ţină sea-| 6 ma de efectele modificării stării de eforturi.

La grinzi continue încărcările trebuie dispuse astfel încît efectele să fie maxime în anumite secţi-uni a căror comportare se urmăreşte prin încercare (fig. 4.5, 4.6).

Grinzile cu zăbrele se încarcă de regulă cu încăr-cări concentrate în noduri (fig. 4.7).

La planşee [4.4] încărcările trebuie distribuite funcţie de elementul a cărui comportare se urmă-reşte în primul rînd — placa, nervura, grinda princi-pală sau stîlpul (fig. 4.8—4.14).

La arce, cupole, pînze subţiri şi reţele de ca-bluri [4.5] trebuie ţinut seama de sensibilitatea aces-tora la încărcări disimetrice şi locale, distribuind în consecinţă încărcările. Trebuie evitat in special ca la schemele de încărcare simetrică, pe parcursul apli-cării încărcărilor în trepte sau la descărcare, să apară accidental şi situaţii de încărcare disimetrică.

'ig. 4.2. încărcările care cţionează un stllp de sus-ineFe pentru linii electrice

aeriene: : — greutatea conductorului; 7c — presiunea vîntului pe onductor; Vg—presiunea vîn-

tului pe sttlp.

p* fl- j m T T Ţ T T T m m T M

Forţă tăietoare

Mom -"jf încovoietor

Fig. 4.3. Grinda static determinata. înlocuirea la încercare a încărcării distribuite cu Încărcări acţionînd pe porţiuni mai reduse:

a —încărcarea realS; b — iuearcarca pentru încercare.

JTTITTrTr.H!i l lHll l i ! l^ / I ! 0.P51 0.51 !0251 R

r ^ J i j f j p i H

Fortâ tăietoare

Moment încovoietor

31

Fig. 4.4. Grinda static determinată. înlocuirea la încercare a încărcării distribuite cu Încărcări concentrate:

a — încărcarea reală; b — încărcarea pentru încercare.

p i H g - ^ . ^ A 8 C 0 E F 6

d e c B CD

Fig. 4.5. Grindă continuă static determinată. Scheme de încărcare pentru obţinerea momen-tului Încovoietor maxim ('•) şi a forţei tăie-

toare maxime (b),

" ' B ' c > o n

J D

0

\ a

" 3 i 3 mmnnai

• M3,t)Ă,P0 mox/me M, minim

ML

7

mox/m

mm/m mox/m

Fig. 4.6. Grindă continuă static nedeterminată.

iiiiiiiiiiiiniiiniiiiirHiHiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiifrrm

p '\

• • °3

Fig. 4.7. Grindă cu zăbrele pentru acoperişuri de hale industriale; încărcări:

g — g r e u t a t e a propr i e ; P , — încărcare transmisă de p a n e ; P , — încărcări permanente ( conducte , tavan suspendat ) ; P, — încărcare m o b i l ă (gr indă

rulantă , monora i ) .

Fig. 4.8. Placă simplu rezemată. Aplicarea încărcării la Încercare.

Fig. 4.9. Dispoziţia Încărcării la încercarea unui cîmp cen-tral în cazul plăcilor lucrlnd

pe o singură direcţie.

Fig. 4.10. Dispoziţia Încărcării pentru încercarea grinzii cen-trale la un planşeu cu 'placă

continuă, rigidă.

H

I m I .

F 1 i i z

i 0 b c

Fig. 4.11. Dispoziţia încărcării pentru încercarea grinzii la un planşeu cu placă lu-crlnd pe o singură direcţie:

« — placă simplu rezemată; b — placă continuă, grindă centrală; c — placă continuă, grindă marginală.

'4, I . J

M

1 1

Fig. 4.12. Dispoziţia încărcării la Încercarea grinzilor secundare con-tinue la planşee cu placă continuă

lucrlnd pe o singură direcţie: a—grinda secundară între stîlpi;

'b — grinda secundară pe stîlpi.

Fig. 4.13. Dispoziţia încărcării pentru încercarea stîlpului D.

m i i A

i p i I I

Fig. 4.14. Dispoziţia încărcării la încercarea grinzilor principale la planşee cu placă continuă lucrlnd

pe o singură direcţie.

128 METODE Şl DISPOZITIVE DE SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

4 . 3 . Realizarea încărcării statice la încercări pe şantier *

4.3.1. Generalităţi

Necesitatea execuLarii unor încercări pe şantiere apare des in practică, sub forma încercării unor elemente izolate, a unei părţi dintr-o structură sau chiar a unei construcţii în ansamblu. Aceste încercări pot fi duse pînă la încărcarea de exploatare sau puţin peste această valoare în cazul încercărilor de probă, iar dacă se urmăreşte obţinerea unor indicaţii mai complete asupra siguranţei în exploatare a unor elemente de acelaşi tip, încercarea poate fi dusă chiar pînă la rupere.

Modul de realizare a încărcării este determinat de natura elementului încercat, de tipul încercării (încercare de probă sau de rupere), de posibilităţile şi condiţiile locale, respectiv:

— mijloacele avute la dispoziţie pentru realizarea încărcării; - posibilităţile de ridicare şi manipulare a materialului utilizat la

încărcare; — spaţiul disponibil pentru depozitare şi transport; ---- suprafeţele care trebuie să rămînă libere pe element sau pe construcţie

pentru observaţie directă, montare de aparate, circulaţie etc. Încărcarea se realizează cel mai des prin aplicarea directă pe elementul

încercat a unor greutăţi care pot fi materiale de construcţie (nisip, balast, ciment etc.), semifabricate (cărămizi, blocuri de beton, oţel-beton, laminate etc.) sau prefabricate. Accstc materiale sînt curent întîlnite pe şantiere şi pot fi procurate uşor în cantităţile nccesare.

Desigur că se pot ivi cazuri cînd este mai raţional să se realizeze şi pe şantiere încărcarea elementului sau construcţiei utilizîndu-se alte mijloace ca: scripeţi, pîrghii pentru amplificarea încărcării, prese hidraulice, vehicule etc. Astfel de cazuri pot fi întîlnite de exemplu pe şantierele de linii electrice la încercarea stîlpilor, pentru care se utilizează trolii şi scripeţi, în fabrici de prefabricate sau pe şantierele de mari complexe industriale la care pentru încercarea elementelor prefabricate de mare deschidere este raţional să se amenajeze standuri prevăzute cu prese hidraulice (v. şi pct. 4.4.3).

Pentru transmiterea directă, neamplificată, a greutăţii unor materiale sau semifabricate, acestea pot fi aşezate chiar pe suprafaţa elementelor încer-cate sau pot acţiona în anumite puncte, fiind dispuse pe platforme sprijinite sau agăţate de element.

Pentru a fi corespunzătoare, materialele utilizate trebuie să prezinte o serie de caracteristici, şi anume:

- să urmărească deformaţia elementului sau a construcţiei încărcate fără a forma bolţi de descărcare;

— să permită cunoaşterea cu precizie a mărimii încărcării în orice etapă; — să nu varieze în timp ca greutate; — să permită realizarea schemelor de încărcare prevăzute; — să poată fi manipulate cu uşurinţă cu mijloacele de care dispune şan-

tierul;

KKAi. 1ZAKhA INCAK.CAKI 1 SI ATICJfc LA INCfcRCARI Pfc ŞANTIER 129

— să aibă greutate specifică aparentă cit mai mare, pentru a necesita volume cît mai mici;

— să se găsească 111 cantitate suficicntă pentru realizarea încercării; — să nu se degradeze în cazul încercărilor duse pînă la rupere sau, în

cazul în care aceasta nu este posibil, costul lor să fie cît mai redus; — să poată fi aplicate în elemente de greutate suficient de mici pentru

a permite realizarea treptelor de încărcare dorite şi în acelaşi timp suficient de mari, pentru utilizarea raţională a mijloacelor de ridicare şi transport de care dispune şantierul, în vederea reducerii numărului de operaţii de încărcare şi descărcare.

în cele ce urmează se va prezenta realizarea pe şantiere a încărcărilor cu diverse materiale, semifabricate sau prefabricate, precum şi unele cazuri speciale de încărcare.

4.3.2. Realizarea încărcării cu materiale îără coeziune

Dintre materialele de construcţie se utilizează frecvent materiale fără coeziune, pulverulente sau în formă de granule ca; nisip, balast, ciment etc. Aceste materiale pot fi folosite în vrac sau în saci; de asemenea, în anumite cazuri pot fi întrebuinţate şi alte materiale ambalate în saci ca făină, sare etc. sau livrate în vrac ca minereuri şi altele.

Majoritatea acestor materiale sînt uşor de procurat în cantităţile necesare, sînt ieftine, nu necesită amenajări speciale sau costisitoare şi nu se degradează la manipulare sau chiar la ruperea elementelor încercate.

Unele dintre acestea pot prezenta în anumite cazuri şi o serie de deza-vantaje, astfel:

— greutatea specifică variază sensibil cu umiditatea în cazul nisipului sau al unor minerale pulverulente, ceea ce poate duce la variaţia încărcării în timpul încercărilor efcctuate în aer liber;

— unele materiale pot fi degradate ca urmare a udării de ploaie, zăpadă, rouă (ciment, făină, sare etc.) şi utilizarea lor la încercările efcctuate în aer liber nu este recomandabilă;

— încărcarea corespunzătoare materialelor utilizate în vrac se stabileşte de obicei funcţie de grosimea stratului, încărcarea putîndu-se deci «efectua în trepte suficient de precise; în schimb, descărcarea în trepte este greu de realizat şi mai puţin controlabilă;

— în cazul utilizării materialelor în saci trebuie lăsate spaţii suficient de mari între saci, pentru ca o dată cu deformarea clementului, sacii să nu vină în contact şi să nu se producă bolţi de descărcare (fig. 4,15);

— utilizarea iarna a nisipului sau balastului prezintă inconvenientul că la temperaturi sub 0°C, apa conţinută în aceste materiale îngheaţă, transfor, mînd sLratul de încărcare într-o masă rigidă, care nu mai poate urmări defor-maţiile elementului încercat;

— greutatea specifică aparentă a multor materiale este relativ redusă şi ca atare, pot fi cazuri în care să fie nccesare transportul şi manipularea unor cantităţi inari, pentru a se putea atinge încărcarca maximă necesară;

130 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

— pentru încărcările la rupere, mai ales la încărcarea cu materiale în vrac, apar uneori dificultăţi la aplicarea şi cunoaşterea încărcării în apropierea ruperii.

Greutatea specifică a materialelor utilizate pentru încărcare trebuie stabi-lită prin cîntărire înainte de începerea încercării. La această operaţie se va căuta ca probele cîntărite să fie cît mai reprezentative, luîndu-se din puncte cît mai diferite ale depozitului de materiale. După terminarea încărcării este necesar

K \ 7 1 \ 1 , '

fcj t d ti

Fig. 4.15. încărcarea unei grinzi de probă cu saci cu nisip.

imm S

Fig. 4.17. încărcarea unei fîşii de planşeu cu ma-teriale necoezive depozitate în lăzi fără fund, apli-

cate direct pe element.

Fig. 4.18. Ladă de încărcare la care s-a prevăzut un dinamometru.

Fig. 4.16. încărcarea unor grinzi cu ză-brele |cu materiale necoezive depozitate

în lăzi suspendate.

să se efectueze o nouă cîntărire, pentru a se verifica dacă nu s-a produs o var'aţie a greutăţii spe-cifice în timpul încercării, acea-sta mai cu seamă în cazul mate-rialelor higroscopice şi a variaţii-lor importante de umiditate şi temperatură, produse în timpul încercării.

Amenajările necesare realiză-rii încărcării cu materiale pul-verulente sînt simple. Astfel, la realizarea încărcărilor cu mate-riale însăcuite este necesar ca pe suprafaţa elementului să se traseze ur. caroiaj şi să se stabilească nu-mărul de saci ce trebuie aplicaţi pe fiecare porţiune la diferitele trepte de încărcare.

Pentru materialele în vrac trebuie amenajate lăzi (fig. 4.16) pe laturile cărora se marchează grosimea straturilor corespunză-toare diferitelor trepte de încăr-care. Dacă materialele sînt apli-cate direct pe suprafaţa elemen-tului, lăzile se execută fără fund (fig. 4.17). în cazul încărcării ma-

REALIZAREA ÎNCĂRCĂRII STATICE LA ÎNCERCĂRI PE ŞANTIER 131

terialelor în lăzi suspendate, se pot introduce dinamometre care să indice cu precizie valoarea încărcării (fig. 4.18).

în cazul aplicării încărcării pe platforme rezemate pe elemente sau con-strucţii, precum şi în cazul dispunerii încărcării în lăzi sau pe platforme suspendate trebuie avute în vedere şi următoarele:

— podinile şi platformele trebuie astfel concepute şi încărcarea astfel dispusă, încît să asigure o stabilitate maximă a dispozitivului de încărcare;

— pentru încărcările la rupere trebuie amenajate susţineri care să împie-dice prăbuşirea sau răsturnarea platformelor (podinilor, lăzilor) în momentul ruperii elementului;

— elementele de rezistenţă ale platformelor şi lăzilor trebuie larg dimen-sionate pentru a nu se produce deformări importante sau chiar ruperi ale dispozitivelor de încărcare, deoarece răsturnarea acestora poate provoca acci-dentarea personalului, avarierea aparatajului sau suprasolicitarea construcţiei prin încărcări nesimetrice;

— punctele de transmitere a încărcării la element trebuie studiate atent şi astfel rezolvate ca să nu se producă solicitări locale;

— înălţimea liberă dintre platformă şi element, sau teren trebuie să fie suficient de mare ca să nu se producă rezemări nedorite ca urmare a defor-maţiilor produse (v. pct 7.4.7);

încovoierea platformelor încărcate să nu dea naştere la forţe orizontale sau la deplasarea punctului de aplicare a încărcării.

Greutatea proprie a dispozitivului de încălcare trebuie avută în vedere la evaluarea încărcării.

Cazurile frecvente corespund solicitărilor elementelor la încărcări verti-cale; sînt cazuri însă la care trebuie realizate şi solicitări orizontale sau cu o anumită înclinare. Asemenea situaţii se pot întîlni de exemplu la încercarea stîlpilor care susţin căi de rulare, a stîlpilor pentru linii electrice etc. Şi în astfel de situaţii pot fi utilizate materiale încărcate pe platforme, transmiterea încărcării făcîndu-se prin cabluri trecute pe după role (fig. 4.19).

Transportul materialelor din depozit pe piesa încercată depinde de forma elementului, de condiţiile şi posibilităţile locale. Se pot prezenta următoarele cazuri:

a) Lopătarea directă din grămadă pe elementul încercat (fîşii de planşeu, chesoane etc.) sau in cutiile agăţate de element (la nodurile grinzilor cu zăbrele, ale reţelelor de cabluri etc.) este indicată în cazul în care depozitul se poate amenaja lîngă elementul încercat.

b) Transportul cu roaba sau cu tomberonul poate fi indicat în cazul necesităţii deplasării pe orizontală a materialului în vrac sau în saci. Dacă materialele trebuie ridicate la o înălţime mică faţă de cota depozitului se pot utiliza aceleaşi mijloace, amenajîndu-se însă o rampă adecvată (fig.4.20); deseori este avantajos să se amenajeze un depozit inLermediar la capătul superior al rampei.

c) Transportul cu banda rulantă a materialului în vrac poate fi adoptat în situaţiile în care este necesară o cantitate mai mare de material; soluţia prezintă dezavantajul că pentru descărcare trebuie utilizate alte mijloace.

d) Macaralele pot fi de asemenea utilizate pentru ridicarea şi transportul materialului în vrac sau în saci. Un dinamometru montat la cîrligul macaralei

127 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

'a permite cunoaşterea cu precizie a greutăţii fiecărui transport. 0 deosebită itenţie trebuie acordată la operaţia de descărcare din macara pe element, pentru i nu se produce şocuri şi supraîncărcări prin:

— descărcarea bruscă a materialului pe element; — depozitarea locală a materialelor pe element în cursul încărcării; — rezemarea conteinerului de transport pe element.

Fig. 4.19. încercarea la forţe ori-zontale cu ajutorul greutăţilor a

unuistîlp de bală industrială.

Fig. 4.20. Rampă de acces utilizată la încerca-rea a două ferme încărcate cu saci de nisip dis-puşi pe o platformă sprijinită pe cele două ele-

mente încercate.

Un caz special de încărcare cu materiale necoezive îl constituie încercarea ilozurilor [4.6] şi a buncărelor. în majoritatea cazurilor se utilizează pentru ncărcare chiar materialele pentru care au fost concepute construcţiile respec-.ive, folosindu-se instalaţiile de încărcare şi golire definitive. Astfel de încărcări iu pot fi duse la rupere, limitîndu-se doar la încărcări de probă.

Pentru cunoaşterea presiunii reale exercitate de materialul necoeziv pe >ereţii silozului sau ai buncărului, nu este suficientă cunoaşterea greutăţii pecifice aparente a materialului, trebuind a fi montate doze de măsurare lirectă a acestor presiuni (v. şi pct. 4.6).

4.3.3. Realizarea încărcării cu semifabricate şi prefabricate

Diverse semifabricate ca: blocuri de beton, cărămizi [4.7], pavele, colaci le oţel-beton, laminate [4.8], sau prefabricate ca: dale de*beton, buiandrugi, hesoane etc., sînt curent utilizate la încercările efectuate pe şantiere.

în comparaţie cu materialele fără coeziune, semifabricatele şi prefabricatele irezintă avantajul cunoaşterii mai precise a greutăţii unitare, care nu este în ;eneral influenţată de umiditatea atmosferică. De asemenea, realizarea treptelor le încărcare şi de descărcare se poate face mai controlabil decît în cazul naterialelor necoezive, utilizate în vrac.

Dintre dezavantajele care se pot ivi în cazul utilizării semifabricatelor la efectuarea ncărcărilor se menţionează următoarele:

— greutatea unitară poate varia pentru unele din ele ca urmare a ciobirilor şi spargei ilor produse la manipulări în cazul încărcărilor şi descărcărilor repetate sau a absorbţie-le apă (la cărămizi, blocuri de beton);

REALIZAREA ÎNCĂRCĂRII STATICE LA ÎNCERCĂRI PE ŞANTIER 13

— se poate produce fenomenul descărcării In boltă dacă nu se lasă spaţiul necesar Intre •tivele în care se dispun semifabricatele; aceasta se poate intîmpla mai cu seamă în cazul .inzidirii" cărămizilor, blocurilor etc. în vederea măririi stabilităţii stivelor de încărcare;

— semifabricatele au in general dimensiuni şi greutăţi unitare mici şi ca atare manipula-rea lor necesită un consum important de manoperă. Inconvenientul acesta poate fi uneori nlăturat prin utilizarea de conteinere, dar In acest caz încărcarea se aplică pe suprafaţa tlementelor prin intermediul unor funduri rigide, care nu pot urmări deformaţiile locale;

— prefabricatele, profilele laminate şi ţaglele sînt elemente rigide, cu lungimi relativ nari şi nu pot urmări deformarea elementului; ca atare se pot produce încărcări locale şi-iu se mai poate cunoaşte cu precizie punctul de aplicare a încărcărilor. De aceea, utili-zarea lor ca Încărcări distribuite trebuie limitată la elemente de deschideri importante sau a cazul încărcărilor aplicate pe platforme suspendate. Acelaşi dezavantaj îl prezintă şi oţe-ul-beton livrat in bare;

— costul semifabricatelor şi prefabricatelor este in general ridicat şi utilizarea lor nu :ste indicată acele ladecit încercări la care nu se produce degradarea lor.

Greutatea unitară se stabileşte în general printr-un număr de cîntăriri 'ăcute în prealabil. La utilizarea semifabricatelor fragile, sau a celor care

b Fig. 4.21. încărcarea cu blocuri mici sau cărămizi:

a — schema încărcării unei grinzi; b— aspect de Ia încercarea unei In-velitori de tip şed din beton precompriinat.

pot absorbi apă este necesar ca la terminarea încărcării să se efectueze un control al greutăţii unitare.

Colacii de oţel-beton şi ţaglele pot prezenta variaţii mari de greutate faţă de o valoare medie şi de aceea se recomandă cîntărirea fiecărui colac

129 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

iglă) în parte; această precauţie este cu atît mai importantă cu cît numărul colaci (ţagle) necesar încărcării este mai mic.

Amenajările necesare re-alizării încărcării cu semi-fabricate sînt asemănătoare celor necesare încărcării cu materiale necoezive; situa-ţiile care se întîlnesc mai des în practică sînt:

— încărcarea aplicată direct pe element (fig. 4.21); în acest caz este necesar să se traseze pe suprafaţa pie-sei un caroiaj stabilindu-se pentru fiecare treaptă de în-cărcare numărul de unităţi (blocuri, cărămizi, colaci de oţel etc.) care trebuie apli-cate. Dacă suprafaţa elemen-tului încărcat este înclinată sau curbă, se pot monta pa-rapete sau platforme în trep-te care să împiedice lune-carea încărcării. Acestea tre-buie astfel concepute şi exe-cutate ca să evite apariţia unor descărcări în boltă sau a unor concentrări locale.

' i g . 4 . 2 2 . Î n c ă r c a r e a c u l a m i n a t e sau g r e u t ă ţ i de f o n t ă : — schema Încărcării unei grinzi cu zăbrele cu laminate dis-.se pe platforme suspendate; b — aspect de la Încercarea unei ii de planşeu la care greutăţile slnt dispuse pe o plat formă care reazemă la sferturile deschiderii elementului.

La încercarea elemen-telor de dimensiuni impor-tante poate fi indicată ame-najarea unor schele care să servească atît ca depozit in-termediar al încărcării, cît şi ca loc de staţionare a muncitorilor între treptele de încărcare, pe timpul efec-tuării citirii aparatajului;

— încărcarea poate fi de asemenea aplicată pe podine sau platforme sus-pendate [4.9] sau rezemate (fig. 4.22) pe elementul încer-cat. La adoptarea unor ast-fel de soluţii trebuie avute în vedere cele menţionate la pct. 4.3.2.

REALIZAREA ÎNCĂRCĂRII STATICE LA ÎNCERCĂRI PE ŞANTIER 135

Transportul adoptat depinde atît de mărimea unităţii de încărcare cît si de condiţiile şi posibilităţile locale. Roabe, tomberoane, benzi rulante pot fi utilizate în cazul folosirii cărămizilor, blocurilor şi altor semifabricate asemănătoare. Macaralele sînt indicate în cazul utilizării conteinerelor sau a unor semifabricate cu greutate mai mare.

în cazul descărcării din mijlocul de transport al semifabricatelor direct pe elementul care se încearcă trebuie să se ia măsuri pentru a nu se produce supraîncărcări locale, sau deteriorări ca urmare a şocurilor. Amenajarea unui strat de amortizare (de exemplu de nisip) la locul de descărcare poate evita apariţia unor degradări locale.

4.3.4. Cazuri speciale de încărcare

în unele situaţii pot fi indicate alte soluţii pentru realizarea încărcării decît cele descrise Ia pct. 4.3.2 şi 4.3.3. Se vor prezenta cîteva din aceste cazuri.

Utilizarea apei ca mijloc de încărcare poate fi recomandată, în afară de cazul rezervoarelor sau al tuburilor de presiune, şi pentru încercarea unor elemente prefabricate sau în anumite situaţii chiar pentru încercarea unor construcţii monolit.

Avantajele prezentate de această soluţie sînt numeroase, cele mai importante fiind: — posibilitatea realizării unor Încărcări distribuite, fără pericol de încărcări locale; — cfectuarea treptelor de Încărcare şi descărcare cu o precizie deosebit dc mare, prin

utilizarea unor aporaetre; — reducerea aproape totală a manoperei necalificate şi posibilitatea efectuării încărcării

direct de către responsabilul încercării, ceea ce asigură un grad maxim al preciziei de reali-zare a treptelor de încărcare.

încărcarea cu apă prezintă însă şi unele inconveniente care fac neindicatâ In multe situaţii această soluţie, respectiv:

— necesitatea unor cuve perfect etanşe; — greutate specifică aparentă relativ mică; — necesitatea unor pompe şi a unor instalaţii pentru aducerea şi evacuarea apei; — neplăcerile legate de răspîndirea apei în cazul încercărilor la rupere, ceea ce poate

provoca degradarea aparatelor de măsură sau a construcţiei în care se efectuează Încercările.

în fig. 4.23 se prezintă schematic amenajările necesare încărcării cu apă a unui element prefabricat.

Un caz interesant de încărcare cu apă al unei construcţii îl constituie încercarea unui planşeu-acoperiş din beton precomprimat executat la un cine-matograf din Bucureşti [4.10]. Cuva etanşe a fost formată în acest caz de terasa (izolată hidrofug) mărginită de aticuri. Trebuie menţionat însă că prezenţa pantelor a făcut în acest caz ca grosimea stratului de apă şi deci a încărcării să fie variabilă în lungul construcţiei.

Utilizarea preselor hidraulice pentru realizarea încărcărilor permite reali-zarea unor solicitări importante într-un gabarit deosebit de redus. La astfel de încercări pot fi folosite atît presele de tip curent utilizate în tehnologia betonului precomprimat, cît şi vinciuri hidraulice de tipul celor utilizate de CJF.R. Detaliile şi particularităţile de funcţionare a preselor hidraulice şi a instalaţiilor aferente, precum şi descrierea unor construcţii speciale necesare încercărilor cu prese sînt tratate la pct. 4.4.3—4.4.5.

b

F i g . 4 . 2 3 . î n c ă r c a r e a cu a p ă : a — schema amenajări lor în cadrul încercării unui chc.-ton pre fabr icat ; b — a s p e c t de la încercarea planşeului acoperiş la un c inematograf

din Bucureţt i .

F i g . 4 . 2 4 . U t i l i z a r e a c r i c u r i l o r h i d r a u l i c e la încer -carea u n o r p i n z e c i l i n d r i c e m o n o l i t de la U . N . T .

J i l a v a : / nrio hiriranlin 9 • tn" . nnmnS

REALIZAREA ÎNCĂRCĂRII STATICE LA ÎNCERCĂRI PE ŞANTIER 137

O asemenea soluţie s-a utilizat pentru verificarea conlucrării pînzelor cilindrice de la un acoperiş monolit al unei construcţii industriale [4.11] (fig. 4.24), unde s-au încărcat pe rînd doliile dintre două unde cu ajutorul unor prese aşezate pe o schelă de lemn capabilă de a prelua efortul de 10 tf exercitat de fiecare presă. Schelele au fost deplasate o dată cu presele de la o do-lie la cealaltă. Această ame-najare foarte simplă este însă aplicabilă numai în cazul unor forţe reduse.

O utilizare raţională a cricurilor hidraulice la încer-cări de şantier o constituie cazul în care încărcarea tre-buie aplicată de un număr mare de ori pe element. Pen-tru a se evita executarea unor lucrări anexe costisitoare (standuri, juguri şi cadre metalice etc.) se pot uti-liza platforme încărcate cu greutăţi sprijinite pe cricuri hidraulice. Prin acţi-onarea acestor cricuri într-un sens sau altul, platformele pot rămîne suspen-date de element sau pot fi susţinute de cricuri fără a încărca elementul (fig. 4.25). Procedeul are avantajul unei comenzi unice, unei acţionări rapi-de, dar este convenabil numai în cazul în care încărcarea se aplică într-una sau cel mult două trepte [4.12].

Utilizarea troliilor şi a scripeţilor este indicată la realizarea unor încărcări concentrate nu prea mari. Cazul cel mai frecvent este cel întîlnit la încer-carea stîlpilor pentru linii electrice [4.13].

Avantajele prezentate de încărcarea cu trolii şi scripeţi sînt următoarele: — posibil itatea aplicării Încărcării practic după orice direcţie dorită, prin devierea cablu-

lui de tracţiune după role dispuse in mod corespunzător; — controlul riguros al forţei aplicate prin introducerea unor dinamometre; — simplitatea utilajului. Soluţia de încărcare cu trolii prezintă însă şi o serie de dezavantaje care fac ca aplicarea

ei să f ie relativ l imitată, astfel: — forţele care se pot realiza sînt relativ mici şi acţionează concentrat ; — în cazul în care schema de încărcare prevede un i.umăr mare de forţe, trebuie uti-

lizate de regulă un număr mare de trolii şi echipe numeroase de muncitori , sincronizarea încărcării f i ind dif ic i lă.

— stabilirea mărimii forţei de încărcare necesită In general un dinamometru de fiecare trol iu;

— ancorarea troliilor şi a rolelor pentru schimbarea direcţ ie i de acţionare a forţelor poate prezenta anumite dificultăţi de realizare.

în fig. 4.26 se prezintă modul de organizare a încercării cu troliu 1 a unui stîlp pentru linii electrice aeriene.

Utilizarea troliilor poate fi de asemenea indicată la încărcările de probă ale căilor de rulare, la verificarea comportării grinzilor cu zăbrele sub acţiunea unor încărcări izolate etc.

Fig. 4.25. încercarea unui pod rulant. încărcarea este dispusă pe o platformă susţinută de prese hidraulice: ; — încărcare; 2 — presă hidraulică; 3 — schelă pentru pre-

venirea accidentelor; 4 — pod rulant supus încercărilor.

138 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

Utilizarea vehiculelor grele este des întîlnită la încercarea podurilor: camioane de mare tonaj, cilindri compresori şi tancuri pentru podurile de josea, locomotive pentru cele de cale ferată [4.14],

Fig. 4.26. încercarea unui stilp de susţinere pentru linii electrice aeriene cu ajutorul unui troliu:

1 — c o l i e r ; 2 — c a b l u ; 3 — ro lă ; 4 — d i n a m o m e t r u ; 5 — troliu manual .

în unele ţări, pentru a se realiza cu exactitate toate caracteristicile de calcul ale încărcării (distanţa dintre osii, încărcarea pe osii etc.), s-au construit chiar vehicule speciale, destinate numai pentru încercări de poduri.

Utilizarea vehiculelor permite realizarea cu uşurinţă a schemelor de încărcare pentru diferite poziţii ale încărcării mobile atît în lungul podului, cît şi în sens transversal.

La încercarea podurilor de şosea trebuie luate măsuri ca să nu se producă degradarea îmbrăcăminţilor datorită acţiunii greutăţii vehiculelor.

Se pot face şi încercări cu vehicule deplasîndu-se cu anumită viteză pentru a se stabili caracteristicile dinamice ale podurilor.

4.4. Standuri pentru încercarea elementelor de construcţie

4.4.1. Generalităţi

în cazul în care încercările elementelor de construcţie capătă un caracter sistematic, este necesară prevederea unor amenajări speciale, cu caracter permanent, denumite standuri.

Standurile pot avea diferite caracteristici, clasificîndu-se după cum urmează.

a) Din punct de vedere al destinaţiei: — standuri universale, la care se pot încerca elemente de diferite tipuri

si d i m e n s i u n i : a s e m e n e a s t a n d u r i se nrevăH la n n i t ă t i r a r e nu au lin n r n f i l

7

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 139

determinat al producţiei, de exemplu fabrici de prefabricate cu nomenclator larg de produse, institute de cercetări în construcţii etc.;

— standuri specializate, realizate în vederea încercării numai a elemente-lor de un anumit tip; asemenea standuri deservesc de regulă o linie tehnologică cu nomenclator precis şi limitat de produse sau sînt destinate unor cercetări cu orientare bine determinată, de exemplu standuri pentru încercarea stîlpilor pentru linii electrice aeriene, pentru încercarea tuburilor (ia presiune interioară sau prin încărcare pe generatoare), pentru încercarea panourilor de pereţi sau de planşeu, pentru încercarea armăturilor pretensionate etc,

b) Din punct de vedere al modului de realizare: — standuri fixe, cu amplasament definitiv, deservite de mijloace de

transport pentru aducerea şi montarea elementelor experimentale; — standuri demontabile mobile, care se deplasează şi se montează în

amplasamentul elementului experimental; asemenea standuri se utilizează de exemplu în cazul în care încercările nu se pot efectua la fabrică ci numai pe şantierele la care se utilizează clementele respective.

c) Din punct de vedere al mijloacelor de realizare a încărcării: — - standuri gravitaţionale, la care încărcarea se efectuează cu greutăţi

aplicate prin intermediul unor dispozitive corespunzătoare; — standuri la care încărcarea se efectuează cu prese hidraulice sau cu

alte dispozitive de încărcare deformative. d) Din punct de vedere al poziţiei elementului experimental în cursul

încercării: — standuri pentru încercarea elementelor în poziţie verticală; — standuri pentru încercarea elementelor în poziţie orizontală. Standurile nu pot constitui o construcţie izolată independentă. Ele trebuie

să fie prevăzute cu mijloace de transport şi manipulare, cu dispozitive fixe şi mobile pentru aplicarea încărcării pe elemente şi rezemarea acestora, cu dispozitive mobile pentru asigurarea stabilităţii elementelor în cursul încer-cării etc.

Este indicat ca standurile să fie amplasate într-o hală specială care să asigure condiţii corespunzătoare pentru efectuarea încercărilor şi măsurărilor necesare. Chiar dacă standurile sînt plasate în aer liber, ele trebuie ferite de acţiunea directă a razelor solare şi a intemperiilor, prin prevederea unui acoperiş uşor, eventual demontabil.

Mijloacele de ridicare şi transport trebuie să asigure montarea şi demon-tarea comodă atît a elementelor experimentale, cît şi a dispozitivelor de încer-care; de regulă se prevăd în acest scop grinzi rulante sau portale care se depla-sează în lungul standului. în cazul în care nu se pot prevedea mijloace speciale pentru deservirea standului, se recomandă amplasarea accstuia în limita de acţiune a mijloacelor de ridicare şi transport existente în unitatea care uti-lizează standul.

Standurile trebuie să fie prevăzuLe, de asemenea, cu instalaţie de forţă pentru acţionarea diferitelor utilaje de încărcare, instalaţie de lumină, apă, aer comprimat şi altele, în funcţie de destinaţia şi programul de lucru al standului.

135 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

4.4.2. Standuri gravitaţionale

După cum s-a mai arătat, nu este indicată, în general, utilizarea îtodelor gravitaţionale de încărcare, atît din punct de vedere al valorificării iultatelor experimentale, cît şi din punct de vedere al desfăşurării procesului încercare propriu-zisă. Totuşi, acest tip de încărcare se impune în cazurile care fie că nu există posibilitatea procurării unei instalaţii de realizare a

:ărcării prin prese, fie că este necesară aplicarea de lungă durată a încăr-rii, ceea ce se poate realiza cu prese numai dacă se introduc instalaţii tomatizate complicate.

Aplicarea directă a încărcării pe element nu este compatibilă cu condi-le unei organizări permanente pentru încercări, în special datorită greută-or mari care trebuie manipulate şi a dificultăţilor pentru asigurarea măsu-or de protecţie a muncii la treptele imediat premergătoare ruperii. De eea, la standurile gravitaţionale, încărcarea se transmite indirect, cu ajutorul or pîrghii 14.15].

Un asemenea stand cuprinde în consecinţă: pîrghiile de încărcare, de regulă cătuite din profile metalice, construcţia ajutătoare care preia reacţiunile rghiilor şi platanele suspendate de pîrghii, pe care se aplică greutăţile.

Standul trebuie prevăzut cu un mijloc de ridicare mobil pentru încărcarea eutăţilor pe platane. Pentru a cunoaşte cu precizie încărcarea aplicată se ilizează de regulă greutăţi tarate.

Cel mai simplu tip de construcţie ajutătoare pentru preluarea reacţiunilor rghiilor este alcătuit dintr-un element analog celui supus încercării şi dispus

paralel cu acesta (fig. 4.27). Punctele de suspensie ale platanelor trebuie astfel alese încît să nu apară

acţiuni negative pe construcţia ajutătoare. Ţinînd seama şi de condiţia de j m i Secţiune 7-1

8 8

F i g . 4 . 2 7 . S t a n d d e încer care cu p î r g h i i , u t i l i z i n d d r e p t c o n s t r u c ţ i e a j u t ă t o a r e un e l e m e n t i d e n t i c cu c e l s u p u s î n c e r c ă r i i :

1 — element supus încercări i ; 2 — b l o c de rezemare; 3 — aparat de reazem; 4 — contravln-tu ire ; 5 — l imitator de cursă; 6 — platane de încărcare; 7 — t i ranţ i ; 8 — p î rgh ie ; 9 — con-

strucţie ajutătoare.

nu solicita prea puternic această construcţie, se limitează de regulă reac-unea pîrghiei la 0,1 din greutatea aplicată pe un platan. Din fig. 4.28 rezultă, i consecinţă, poziţia punctelor de încărcare, mărimea consolei pîrghiei, încăr-

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 141

arca asupra elementului experimental (Rj) şi reacţiunea asupra construcţiei jutătoare

Aplicarea fiecărei trepte de încărcare trebuie începută cu platanul suspen-at în cîmpul pîrghiei, pentru a evita posibilitatea scăderii reacţiunii pe onstrucţia ajutătoare sub valoa-sa 0,1 G.

Dacă drept construcţie ajută-Dare se utilizează un bloc de fun-aţie dispus paralel cu elementul upus încercării, pîrghiile se pot ealiza sub formă de grinzi sim-lu rezemate pe acest bloc de fun-aţie şi pe juguri suspendate de lement (fig. 4.29). în acest mod se elimină pericolul transmiterii unor compo-ente orizontale asupra elementului, datorită înclinării pîrghiei în urma defor-

^ / 1

^ — J L, / 1

Fig. 4.28. Stabilirea punctelor de suspendare a platanelor la ptrghia standului din fig. 4.27.

Secţiune /"/

Fig. 4.29. Stand de încercare cu pîrghii simplu rezemate: — cle.mnt supus încercării;' — bloc de rezemare; î — aparat de reazem; i — jug suspendat; 5 —

irgliic; 6 — platforme de încărcare; 7 — limitator de cursă; 8 — reazemul fix al pîrghiei; 9 — rea-zemul mobil al pîrghiei; 10 — bloc dc fundaţie.

naţiei acesteia sub încărcare. Greutăţile se aşază pe platforme dispuse dea-upra pîrghiilor (fig. 4.30). Acest mod de dispunere a pîrghiilor nu asigură lici un fel de amplificare şi constituie în realitate numai un mijloc comod le transmitere indirectă a încărcării.

Avantajele faţă de încărcarea di-ectă constau în uşurinţa de aplicare a ;reutăţilor şi securitatea personalului n cursul manipulării acestora. Pentru i evita răsturnarea platanelor la rupe-ea elementului, se prevăd sub acestea imitatoare de cursă, sub formă de rea-;eme reglabile pe înălţime. La rupere, )latanele se aşază pe aceste reazeme 1 "j lupă ce săgeata elementului a depăşit T,. , on _ . . _ x . „ . y 6 , . _ r r Fig. 4.30. Schema încărcărilor transmise • anumită valoare limita. Ca urmare, d c plrghia simplu rezemată.

1 4 2 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

elementul se descarcă şi nu mai are loc distrugerea sa completă ca în cazul încărcării directe.

Necesitatea aplicării întregii încărcări sub forma de greutăţi limitează domeniul de utilizare a acestui tip de stand la încercările pe elemente de dimensiuni relativ reduse, avînd capacitate portantă mică.

în cazul în care se creează posibilitatea de a prelua reacţiuni negative la capătul pîrghiei, se poate obţine o 'nsemnată economie la cantitatea de greutăţi necesare pentru realizarea încărcării, prin utilizarea capacităţii de amplificare a pîrghiei.

Tiranţii care transmit reacţiunile negative de la capetele pîrghiilor trebuie ancoraţi în mod corespunzător. Ancorajele se pot prevedea sub formă de plat-forme lestate cu balast sau pămînt, sau sub formă de fundaţii de greutate din beton. Această soluţie convine însă numai pentru cazul în care poziţiile puncte-

\

/

lor de încărcare în lungul standului sînt fixe. în caz contrar, trebuie prevăzută o platformă masivă continuă de beton sau beton armat în care tiranţii se pot ancora în orice poziţie. Schema con-structivă a platformelor este identică cu cea a platformelor pentru standuri cu prese hidraulice şi se va analiza la pct. 4.4.3.

£ h h

1

F i g . 4 . 3 1 . S t a n d d e î n c e r c a r e c u p î r g h i i d e a m p l i f i c a r e :

1 — e l e m e n t s u p u s î n c e r c ă r i i ; 2 — p î r g h i e ; 3 — s t i l p de a n c o r a r e ( t i r a n t ) ; 4 — b o l ţ d e art i -c u l a r e ; 5 — p latan c u g r e u t ă ţ i ; t> — l i m i t a t o r

d e c u r s ă .

F i g . 4 . 3 2 . S c h e m a î n c ă r c ă r i l o r t r a n s m i s e d e p i r g h i a d e a m p l i f i c a r e .

în fig. 4.31 se dă un exemplu de stand cu pîrghie de amplificare. Pirghia

se ancorează cu articulaţie cu bolţ în stîlpul metalic care iese din fundaţie. Reacţiunile transmise de pîrghie rezultă din fig. 4.32.

Şi în acest caz se dispun sub platane reazeme reglabile cu funcţie de limitatoare de cursă, în scopul de a evita răsturnarea greutăţilor şi distrugerea completă a elementului la rupere.

Raportul de amplificare se alege între 3 : 1 şi 8 : 1, dar de regulă nu depăşeşte 5 : 1 . Trebuie menţionat că în acelaşi raport creşte deplasarea pe verticală a platanelor în cursul încercării faţă de cea a elementului, ceea ce necesită deseori măsuri speciale în timpul experimentării.

în cazul transmiterii directe a reacţiunii pîrghiei asupra elementului, acesta este solicitat concomitent şi de componentele orizontale datorită încli-nării pîrghiei. Pentru a elimina acest efect parazitar, se recomandă suspendarea punctului de aplicare al pîrghiei de element (fig. 4.33) prin intermediul unui jug.

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 138

în exemplul din fig. 4.33 standul este prevăzut cu o platformă continuă de beton armat în care s-au înglobat trei perechi de profile c alcătuind canale în lungul standului. Capătul pîrghiei se poate ancora într-unui din cele trei canale, în oricare punct în lungul acestora. în acest mod se poate realiza un interval destul de larg f de variaţie a raportului ^ S I M de demultiplicare.

încărcarea gravita-ţională se poate realiza şi cu sisteme pe bază de cîn-tare cu pîrghii multiple. Acest procedeu convine în special pentru încercarea elementelor de suprafaţă la care încărcarea trebuie transmisă la numeroase puncte echidistante. Aces-te 'sisteme se caracteri-zează prin rapiditatea de aplicare a treptelor de în-cărcare şi precizia cu care se realizează încărcarea aplicată.

F i g . 4 . 3 3 . S tand de încercare cu p î rgh i i de a m p l i f i c a r e , suspendate de e l e m e n t :

1 — element supus încercări i ; 2 — jug d e suspendare ; 3 — pir gh ie ; 4 — articulaţia p î rgh ie i ; 5 — canal d in pro f i ' e [" pentru fixarea articulaţiei p î rgh ie i ; 6 — platan d e încărcare; 7 — plat-forma de beton a standului ; 8 — şanţ pentru amplasarea pla-

tanelor de încărcare.

Detaliul A

F i g . 4 . 3 4 . S c h e m a d is -p o z i t i v u l u i de încărcare a unu i şed e x p e r i m e n -

t a l : 1 — elementul exper imen-ta l ; 2 — pîrghie pentru transmiterea încărcări lor ; 3,4 — elemente de dis-tribuire a încărcări i ; 5 — b loc de ancorare pen-tru pîrghia de încărcare; 6 — piesă pentru repar-tizarea locală a încărcă-

r i i .

F i g . 4 . 3 5 . S t a n d u t i l i z a t la Î N C E R C CU c l n t a r şi p î r -gh i i m u l t i p l e pentru Încer-carea m o d e l e l o r de p l n z e

subţiri şi p l ă c i : a — secţiune longitudinală ; b — secţiune transversală; 1 — co loana verticală a ctn-tarului spec ia l ; i — electro-motor pentru acţionarea co -loanei cintarului spec ia l ; 3 — r e ţ e a de pirghii pentru transmiterea încărcării de la cîntar la m o d e l ; 4 — dispozi -t iv pentru blocarea unei părţi a reţelei de p i rghi i ; 5 — f i r pentru transmiterea încărcă-r i i ; 6 — role pentru fixarea poziţ ie i f i r e l o r ; 7 — schelet

mcta l i c .

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 145

Acest tip de stand se poate realiza şi pentru încercări de structuri cu caracter de unicat pe şantiere. Ca exemplu, în fig. 4.34, se arată schema dispozitivului de încărcare a unei construcţii experimentale în formă de şed. Pentru repartizarea încărcării pe suprafaţa pînzei subţiri, transmiterea forţelor s-a făcut printr-un sistem de pîrghii multiple [4.16].

în fig. 4.35 se reprezintă standul cu cîntar şi pîrghii multiple utilizat la ÎNCERC pentru încercarea modelelor de pînze subţiri şi plăci. încărcarea de la cîntar se transmite prin sistemul de pîrghii la 256 puncte echidistante pe suprafaţa modelului [4.17].

4.4.3. Standuri cu prese hidraulice

Standurile de acest tip utilizează pentru realizarea încărcării dispozitive hidraulice cu piston deplasabil, denumite prese, cricuri sau vinciuri hidraulice. Acestea se interpun între piesa supusă încercării şi o construcţie ajutătoare care preia reacţiunile preselor. în general, standurile se diferenţiază după modul de realizare a construcţiei ajutătoare menţionate.

a. Standuri cu echilibrare interioară a reacţiunilor. Aceste standuri se caracterizează prin absenţa unor amenajări speciale de fundare şi se pot realiza în două variante descrise în continuare.

— Standuri cu grindă metalică de care se suspendă elementul supus încercării prin intermediul unor traverse prevăzute cu tije reglabile pe înălţime. Aceste tije se fixează la partea superioară de nişte cărucioare care pot fi deplasate în lungul grinzii. în acest fel se pot monta în stand elemente liniare de diferite deschideri şi înălţimi. Presele se interpun între grinda metalică şi element. Un asemenea stand a fost realizat la ÎNCERC (fig. 4.36).

6 7

,3

Fig. 4.36. Stand cu grindă metalică de care se suspendă elementul supus încercării:

1 — element supus încercării; 2 — grinda metalică a standului; 3 —rea zemele grinzii metalice; 4— traversa de reazem a elementului supus în cercării; 5 — tijă reglabilă pe înălţime; 6 — cărucior; 7 — dispozitiv de

deplasare in lung a căruciorului; 8 — presă hidraulică.

Reacţiunile preselor se preiau prin încovoierea grinzii pe porţiunea cu-prinsă între punctele de suspendare a tijelor de cărucioare, fără a încărca reazemele grinzii metalice.

146 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

— Standuri cu grindă metalică inferioară şi bare articulate de transmitere a reacţiunilor (fig. 4.37). Standul se prezintă de fapt sub forma a două grinzi metalice cu zăbrele distanţate cu circa 1,00 m, intre care se amplasează elemen-

tul. Aceste grinzi sînt încărcate cu reacţiunile preselor în nodurile tălpii superioare şi cu reacţi-unile elementului supus încercării în nodurile ex-treme ale tălpii inferioa-re. Deoarece piesele com-ponente ale standului lu-crează numai la solicitări axiale, ele prezintă secţi-uni destul de reduse [4.15].

Pentru transmiterea reacţiunilor preselor la stand şi la element se in-terpun traverse metalice.

Toate tipurile de standuri cu echilibrare

interioară prezintă dezavantajul unui consum relativ inare de metal. De ase-menea, ele pot deservi încercări numai pentru o gamă limitată de elemente.

b. Standuri cu echilibrare prin greutate a reacţiunilor. Aceste standuri se caracterizează prin transmiterea integrală la teren a forţelor care solicită elementul supus încercării.

Cel mai simplu mod de realizare a unui asemenea stand este reprezentat in fig. 4.38. El se compune din două fundaţii pe care reazemă elementul, între acestea se află fundaţia masivă a dispozitivului de încărcare. Acesta din

F i g . 4 . 3 7 . S t a n d d e m o n t a b i l cu g r i n d ă m e t a l i c ă i n f e r i o a r ă şi b a r e a r t i c u l a t e d e t r a n s m i t e r e a r e a c ţ i u n i l o r :

1 — e l e m e n t supus încercăr i i ; 2 — grindă meta l i că ; 3 — bare ar t i cu la te ; 4 — traversă superioară de repart i ţ ie ; 5 — traversă

inferioară de repart i ţ ie ; 6 — presă h idraul i că .

F i g . 4 . 3 8 . S t a n d cu f u n d a ţ i e de g r e u t a t e : 7 — element supus încercăr i i ; 2— fundaţ ie de greutate ; 3 — fundaţ ie de reazem; 4

ţ iun" ; -5 — traversă; 6 — presă h idrau l i că ; 7 — p i e s ă de repart iţ ie . t i je de trac-

y/A^/Amy/zW,

urmă constă din două tije de tracţiune ancorate în fundaţie şi o traversă pe care acţionează presa hidraulică. Pentru a nu concentra prea mult încăr-carea, între presă şi element se interpune de obicei o piesă metalică de repar-

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 147

tiţie. Fundaţia se dimensionează din condiţia de a echilibra prin greutate forţa maximă transmisă de presă [4.15]. în cazul unor forţe foarte mari, tijele se înlo-cuiesc CM stîlpi masivi metalici formînd un cadru cu traversa superioară.

Fig. 1.39. Stand sub formă de şir de fundaţii de greutate: 1 — element supus încercării; 2 — fundaţie utilizată drept reazem pentru element; 3 — fundaţie uti-lizată drept ancoraj pentru tijele unui dispozitiv de încărcare; 4 — fundaţie liberă; 5 — tije de trac-

ţiune; 6 — prese hidraulice.

Dacă forţele trebuie repartizate pe lungimi mai mari, este mai comodă realizarea standului sub forma unui şir de fundaţii izolate echidistante, fiecare putînd fi folosită fie ca reazem pentru element, fie ca ancoraj pentru tijele unui dispozitiv de încărcare (fig. 4.39). în acest fel standul capătă o maleabi-litate şi adaptabilitate mai mare.

Standurile de acest tip au o alcătuire simplă, sînt relativ ieftine şi uşor de realizat.

Standurile cu platformă continuă preiau reacţiunile prin solicitarea la încovoiere a unei fundaţii de beton armat sau precomprimat. Un asemenea stand este alcătuit dintr-o platformă continuă de beton armat în care se ame-najează puncte pentru prinderea tijelor dispozitivelor de încărcare. Fixarea se poate realiza cu ajutorul unor bu Ioane ancorate în betonul fundaţiei la distanţe date sau prin canale amenajate în lungul standului din cîte două profile [ de aripile cărora se agaţă capetele tijelor.

în fig. 4.40 se prezintă un exemplu de stand de acest tip. Tijele dispo-zitivelor de ancorare se pot fixa în orice poziţie în lungul canalului din pro-file [. Elementul reazemă chiar pe stand, care este deci solicitat la încovoiere pe o deschidere egală cu cea a elementului încercat [4.15].

La un asemenea stand se poate încerca o gamă foarte largă de elemente, de orice deschidere, în limitele lungimii platformei şi practic cu orice schemă de încărcare.

Realizarea constructivă a standului este desigur funcţie şi de gabaritele elementelor care urmează a se încerca, precum şi de forţele care trebuie exer-citate. De exemplu, pentru cazul unei solicitări concentrate de 2 000 tf apli-cabilă în orice punct, standul s-a realizat sub forma unui tub orizontal masiv, avînd golul interior de 3,50x3,50 m (fig. 5.41).

Cu toate avantajele sale deosebite, standul cu platformă continuă de tipul descris mai înainte are totuşi un domeniu relativ restrîns de aplicare, deoarece este în realitate un stand specializat, fiind utilizabil numai pentru încercarea elementelor liniare. Ori, in prezent, apare din ce în ce mai mult

/ fo Fig. 4.40. încercare: brele pe un stand

tin a — schema de orgar

la înce 1 — element supus tnci stand; 3 — piese de n reazem; 5 — presă hii tracţiune; 7 — traver? contravlntuirea tălpii tului în plan orizont

săge:

Fig. 4.41. 1 — secţiunea pretensională; 3 -pretensionării arn sionare; 5 — pres

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 149

necesitatea de a încerca elemente de construcţie de dimensiuni mari^în plan. De asemenea se impune, în special în ţările în care există zone seismice, încercarea structurilor cu încărcări aplicate după orice direcţie şi în special cu solicitări orizontale.

în acest scop este necesar ca platforma standului să se dezvolte şi pe

a—• secţiune transversală prin hală cu stand; b—detal iu de organizare a unei încercări de grindă;

I — stand; 2 — tije; 3 — prese; 4 — pompe; 5 — element experimental; 0 — reazemul elementului; 7 — orificii de trecere a tijei prin placa

standului; S — traversă; 9 — racord flexibil de la pompă la presă.

ocupind deseori întreaga suprafaţă a halei destinate încercărilor. Astfel, această hală capătă un caracter universal, în fiecare zonă a acesteia putîndu-se încerca practic orice element cu oricare solicitare.

150 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

Platforma se prevede cu o reţea de puncte de prindere echidistante; pentru scopurile curente distanţa dintre puncte se alege de circa 1,00 m.

Platformele de dimensiuni mai mici se realizează sub formă de plăci masive în betonul cărora se ancorează buloane de prindere [4.18, 4.19]. Această soluţie impune însă o exploatare foarte atentă, deoarece orice deteriorare a filetului unui bulon duce la pierderea unui punct de încărcare.

Fig. 4.4.'5. încercarea unor elemente de mare deschidere pe standuri dotate cu cadre metalice şi prese hidraulice:

a — schemă de org;inizare a încercării unei grinzi; b —aspect de la încercarea pe standul ÎNCERC a unui ansamblu de două ferme cu continuitate la reazemul central;

1 — grindă supusă încorcării; 2 — dispozitiv de reazem; 3—cadru metalic; 4 —buloane de fixare nlnirn^mo . l o n j u l n i . ţ Un.rnr.». K

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 1 5 1

în cazul platformelor de dimensiuni mari, pentru sporirea rigidităţii atforina se realizează cu secţiune casetată, avînd 3 4 m înălţime. în placa perioară se amenajează găuri dispuse la distanţe egale pe două direcţii în re se introduc la nevoie buloane speciale ; inventar pentru fixarea dispozitivelor de cărcare 14.20J (fig. 4.42).

Acest tip de stand rezolvă practic pro-enia oricărei încercări, statice sau dinamice, ţ elemente de construcţie sau structuri în-egi. S-au realizat asemenea standuri cu di-ensiuni în plan pînă la 19,00x60.00 m.

La ÎNCERC s-a executat un stand de :est tip avînd dimensiunile în plan 7,00 x 28,00 m şi 170 puncte de încărcare, fie-

tre punct fiind capabil să suporte o forţă $ 50 tf (v. fig. 4.43,b, 7.30, 7.32).

Dispozitivele de încărcare la aceste stan-iri pot fi foarte variate. în fig. 4.43 se ată de exemplu o încercare pe o grindă Î mare deschidere, unde transmiterea for-:lor s-a făcut prin intermediul unor cadre etalice, iar în fig. 4.44 încercarea la obo-.ală a unei traverse de cale ferată din beton recomprimat în condiţii cît mai apropiate 3 realitate, montînd traversa pe un pat de alast şi transmiţînd încărcarea prin cupoane e şină.

4.4.4. Standuri specializate

Drept standuri specializate se consideră île care sînt realizate în mod exclusiv entru încercarea unui singur Lip de elemente. în continuare se dau cîteva temple caracteristice pentru diferite moduri de realizare a acestor standuri î funcţie de destinaţie.

a. Stand pentru încercarea fermelor de mare deschidere. Din cauza dificul-îţilor de realizare a unei platforme destul de lungi pentru efectuarea încărcării e verticală, se recurge de multe ori la încercarea acestor elemente pe orizon-ilă, cuplînd în acest scop două elemente [4.211 (fig. 4.45).

Acest mod de încercare este specific condiţiilor dc şantier; se utilizează asă deseori şi la fabrici atunci cînd numărul elementelor care trebuie încercate ste prea redus pentru a justifica amenajări mai importante şi costisitoare.

Fermele se leagă la reazeme cu tiranii, iar intre noduri se interpun prese idraulice care realizează încărcarea. Pentru a elimina pericolul ieşirii fermelor in planul orizontal în cursul încercării se montează juguri speciale, dispuse a interspaţiile dintre prese. Deoarece săgeţile celor două elemente se însu-lează, presele de încercare trebuie sâ aibă o cursă foarte lungă a pistonu-

6

Fig. 4.44. încercarea la oboseală a unei traverse pe un stand cu plat-

forma casetată:

/ — traversă de cale ferată din beton precomprimat; 2—pat de balast; 3—cu-pon de şină; 4 — dispozitiv de trans-mitere a încărcării; 5 — t i j e de tracţi-une; 0 — traversa dispozitivului de în-

cărcare; 7 — presă hidraulică.

/

152 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

Iui. De obicei nu se dispune de asemenea prese şi trebuie introduse calaje după fiecare ciclu de epuizare a cursei pistonului (fig. 4.46).

hJMLH

Fig. 4.45. Stand pentru Încercarea fermelor pe orizontala:

1 — fermă supusă încercării; 2.— tirant de reazem; 3 — manşon de tensiune, eventual dinamometru; 4 — element opus fermei experimentale; o — piesă de transmitere a încărcării presei; 6 — presă hidraulică;

7 — traversă metalică; 8 — jug.

b. Stand pentru Încercarea stîlpilor pentru linii electrice aeriene. Şi în acest caz se utilizează încercarea pe orizontală, standul constînd dintr-o pardoseală be-tonată pe care se deplasează cărucioa-rele cu role care susţin stîlpul şi un bloc de încastrare in care se împănează par-tea subterană a stîlpului. Cărucioarele se dispun la anumite intervale astfel alese pentru a nu se crea solicitări ne-permise din efectul greutăţii proprii (fig. 4.47).

Deoarece intervin forţe reduse şi de-plasări mari, este indicat ca încărcarea să se realizeze cu un troliu, interpunînd un dinamometru pentru cunoaşterea

Fig. 4.46. Schema de montare a caiajelor in cazul preselor cu cursă redusă a pis-

tonului: a — după epuizarea cursei pistonului — se in-terpun piesele de şpraiţuire; b — pistonul pre-sei se aduce în poziţia iniţială, forţa de în-cărcare se transmite pieselor de şpraiţuire; c — se introduc calaje între piston şi placa de repartiţie; d — forţa dc la presă se trans-mite prin calaje, se scot piesele de şpraiţuire; l — ferma supusă încercării; 2 —element opus fermei experimentale; 3 — presă hidraulică; 4 — pistonul presei; 5 — placă de repartiţie;

6 — piesă de şpraiţuire; 7 — calaj.

Fig. 1.47. Stand pentru încercarea stîlpilor pentru linii electrice aeriene: 1 — stîlp; 2 — pinteni pentru încastrarea zonei subterane; 3 — pene; 4 — cărucioare; 5 — cablu de

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 153

solicitării. Metodologia de încercare este foarte simplă şi comodă, iar precizia corespunzătoare.

c. Stand pentru încercarea panourilor de planşeu cu încărcare pneumatică. Panourile de planşeu trebuie în general încercate sub efectul unei încărcări uniform distribuite. Realizarea acesteia cu greutăţi nu corespunde condiţiilor

Fig. 4.48. Stand pentru încercarea panourilor de planşeu cu încărcare pneumatică: l — compresor; 2 —- rezervor; 3 — manometru; 4 — furtun de presiune ; 5 — panou încercat; 6 — rea-c.em de siguranţă; 7 — panou de rezistenţă; S — grindă de strîngere; 9 — recipient de pfnză impreg-mtă pentru încărcare pneumatică; 10— rolă de reazem; 11 — suport; 12 — lonjeron; 13 — tirant.

de efectuare in serie a încercărilor pe elemente prefabricate. încărcarea cu prese nu poate în schimb realiza o repartiţie corespunzătoare a forţelor.

De aceea se utilizează deseori încărcarea pneumatică cu ajutorul unor recipienţi de pînză impregnată în care se introduce aer sub presiune (fig. 4.48). Panoul de planşeu se reazemă pe un cadru metalic; deasupra panoului de planşeu se aplică o platformă metalică rigidă care se ancorează cu tiranţi de cadrul metalic. între panoul de planşeu şi această platformă se introduce recipientul menţionat; prin umflare acesta încarcă planşeul şi platforma metalică.

Procedeul este simplu şi comod asigurînd o mare productivitate la lucră-rile de încercare.

d. Stand pentru încercări pe armăturipretensionate. La realizarea elemen-telor de beton precomprimat este de o deosebită importanţă cunoaşterea carac-teristicilor mecanice ale armăturilor pre-tensionate, în special alungirile acestora în timpul pretensionării, precum şi com-portarea ancorajelor la blocare. De aceea se amenajează standuri speciale pentru aceste încercări.

Standurile trebuie să prezinte urmă-toarele caracteristici:

— montare uşoară stand;

— posibilitatea de a încerca armături de diferite lungimi;

— posibilitatea de a încerca armă-turi pretensionate de diferite tipuri;

— deformabilitate cît mai redusă sub efectul forţei de comprimare. Deşi standurile se pot executa metalice şi chiar din lemn, cel mai cores-

punzător material este betonul armat.

armăturilor (în Fig. 4.49. Stand cu şant longitudinal pentru încercarea armăturilor preten-

sionate: / — grinda de beton armat; 2 — şanţ lon-

gitudinal; 3 — armătura pretensionată.

/

154 METODE ŞI DISPOZITIVE DE SOLICITARE STATICA ŞI DINAMICA

în cea mai simplă formă, standul este o grindă de secţiune dreptunghiu-lară prevăzută cu un şanţ în care se introduce armătura (fig. 4.49). Dimensiu-nile şanţului se aleg astfel încît sub efectul forţei din armătură grinda să fie solicitată la compresiune centrică. Acest stand se poate executa şi din blocuri

Fig . 4.50. Stand pentru încercarea armăturilor pretensionate alcătuit din două grinzi longi-tudinale cu diafragme:

1 — grindă de beton armat; 2 — diafragmă transversală; Z — şliţ; 4 — armătura pretcnsionată.

prefabricate, în care caz devine posibilă încercarea armăturilor de orice lungime prin alăturarea numărului corespunzător de blocuri.

Pentru încercări de serie, este insă deseori mai comod a realiza standul din două grinzi paralele de beton armat, legate la intervale determinate prin diafragme de beton armat sau metalice în care s-au practicat şliţuri pentru trecerea armăturii pretensionate (fig. 4.50). Armătura se poate ancora, cores-punzător lungimii sale, pe oricare dintre diafragme. Cu un astfel de stand este dotată secţia Beton precomprimat din ÎNCERC.

e. Stand pentru încercarea la presiune interioară a tuburilor dc beton precomprimat. Fiecare tub de presiune de beton precomprimat se recepţionează prin încercare pînă la presiunea specificata. în acest scop, tubul se montează între două planşaibe care se îmbină etanş cu extremităţile tubului, introdu-cîndu-se apoi în interiorul tubului apă sub presiune.

La procedeele moderne, planşaibele modelează capete de tuburi şi se îmbină pe tubul supus încercării in acelaşi mod iu care s-ar îmbina tuburile învecinate 111 conductă. încercarea verifică in acest caz nu numai tubul propriu-zis ci şi zona lui de îmbinare, ceea ce apropie condiţiile de încercare de realitate şi asigură o apreciere mai corectă a calităţii produsului [4.22].

4.4.5. Prese hidraulice pentru încercări

Cel mai simplu tip de presă hidraulică pentru încercări este alcătuit dintr-un cilindru în care culisează un piston masiv etanşat cu o garnitură [4.23] (fig. 4.51). Pistonul este filetat şi pe el se înşurubează o piuliţă de blocare. Cu ajutorul acesteia se poate menţine constantă poziţia pistonului în cursul unei trepte de încărcare, fără a mai fi necesară acţionarea perma-nentă hidraulică. Î11 capul pistonului se montează deseori un platan articulat pentru reducerea efectului eventualelor dezaxări sau înclinări relative ale presei. în peretele cilindrului se practică un orificiu cu rol de limitator de cursă al pistonului pentru a evita aruncarea în afară a acestuia din neatenţie

0 - bîOmm

Fig. 4.51 Presă hidraulică curent:

de tip

1 —cilindru; 2 — piston; î — garnitură de etanşare; 4 — accesul fluidului de presiune; S — piuliţă de blocare; « — pla-tan articulat; 7— orificiu pentru limita-

rea cursei pistonului.

Fig. 4.52. Presă hidraulică cu resort pentru întoarce-

rea pistonului: n —piston în poziţie iniţială;

b — presa In acţiune; 1 — cilindru; 2 — piston; 3 — accesul fluidului de pre-siune; 4 — resort de întoar-cere a pistonului; 6 — orifi-ciu pentru limitarea cursei

pistonului.

156 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

La acest tip de presă prezintă dificultăţi întoarcerea pistonului în poziţia iniţială, tre-buind aplicată o forţă pentru gonirea lichidului de presiune înapoi în rezervorul pompei. Pentru a realiza întoarcerea automată a pistonului la descărcare, se poate prevedea un resort care asigură tragerea pistonului în poziţia iniţială (fig. 4.52). Deoarece forţa reactivă a resor-tului acţionează în tot timpul funcţionării presei, valoarea acesteia trebuie scăzută din forţa nominală corespunzătoare presiunii exercitate pe secţiunea pistonului.

Mai avantajoasă din punct de vedere funcţional este prevederea unei a doua camere de presiune care să asigure întoarcerea pistonului. în fig. 4.53 se prezintă caracteristicile unei asemenea prese cu „dublu efect". Presa s-a realizat cu gol central, ceea ce permite utilizarea ei şi ca presă de tracţiune, acţionînd asupra unei tije care trece prin gol. Peretele central asigură şi o ghidare mai bună a pistonului. Prese de acest tip se fabrică în serie de către ÎNCERC, cu capacităţi de 40 tf şi 100 tf.

Ca un dezavantaj al acestui tip de prese se menţionează numărul mare de garnituri de etanşare, ceea ce poate spori frecările interne şi crea greutăţi în exploatare.

De obicei la montarea preselor rămîn spaţii libere între piesă şi presă care trebuie completate, fie prin scoaterea în afară a pistonului, ceea ce reduce cursa utilă pentru încercarea propriu-zisă, fie prin intercalarea unui pachet de calaje metalice, ceea ce necesită în general multă manoperă suplimentară. De aceea, presele pentru încercare se prevăd deseori cu dispozitive de com-pensare a acestor spaţii libere.

în fig. 4.54 se arată schema unei prese, identică ca alcătuire cu presa prezentată în fig. 4.51, dar în corpul căreia s-a prevăzut un locaş filetat în care se înşurubează o piesă specială. Prin desfacerea acestei piese se compen-sează eventuale diferenţe de montaj fără a se influenţa cursa pistonului [4.21].

Cele mai moderne prese hidraulice pentru încercare se prezintă sub o formă apropiată ca principiu de cea prezentată în fig. 4.54. Pentru întoarcerea

Fig. 4.54. Presă cu dispozitiv de compensare a spaţiilor libere la montaj:

l — cilindru; 2— piston; 3 — accesul fluidului de presiune; 4— piuliţă de blocare; 5 — piesă specială jpentru compensarea spaţiiîor libere la

montaj; 6 — garnitura de presiune; 7 — mîner.

pistonului în poziţie iniţială se prevăd resoarte dispuse pe perimetrul cilindrului presei. Piesa specială pentru compensarea diferenţelor de montaj se realizează

STANDURI PENTRU ÎNCERCAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢIE 157

b forma unor tije cu prelungitoare. Ca urmare, presa se poate lungi foarte îlt, ceea ce simplifică în mare măsură unele montaje.

Prese de acest tip se livrează în seturi complete de către VPM-Leipzig .D. G.) şi Amsler (Elveţia) fiind realizate pentru diferite forţe de la 5 la 100 tf. în

Fig. 4.55. Set de prese hidraulice speciale pentru încercări.

T a b e l a 4.1

Caracteristici Valorile corespunzătoare diferitelor tipuri de prese

>rţa maximă, tf 100 60 40 20 10 esiunea maximă, kgf / cm- 200 200 200 200 200 prafaţa pistonului, cm 2 500 300 200 100 50 ametrul pistonului, mm 252,3 195,5 159,6 1 149 79,8 irsa pistonului, mm 250 250 150 150 150 impensarea cursei, mm 300 300 150 150 150

ese speciale de compensare Cîte o ti] ă de 500 şi 250 mm lungime

tervalul maxim de pulsare în ciclu oscilant, tf 5 la 50 3 la 30 2 la 20 1 la 10 0,5 la 5 em în ciclu alternant, tf + 50 la + 30 la + 20 la + 10 la + 5 la

—50 —30 —20 —10 —5 uplitudinea maximă a ciclului al-ternant, tf 50 30 20 10 5

g. 4.55 se prezintă un set de asemenea prese, cu toate anexele, iar în tabela .1 caracteristicile preselor.

Fluidul se pune sub presiune cu ajutorul unei pompe, la care se leagă e regulă toate presele care acţionează asupra aceluiaşi element de construcţie

1 5 8 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

supus încercării. Pompele de presiune pot lucra în regim static, pentru încercări obişnuite, sau pot lucra in regim pulsant, pentru încercări la oboseală. în fig. 4.56 se vede pupitrul de comandă pentru instalaţia de prese montate la o încercare, cu pompa de presiune şi pulsa tor.

Fig. 4.56. Pupitru de comandă cu pompă de presiune şi pulsator.

4.5. Metode şi dispozitive de «jenerare a încărcărilor dinamice

4.5.1. Generalităţi

Studiul experimental al comportării dinamice a construcţiilor se poate efectua cînd solicitările dinamice sînt datorite fie unor agenţi naturali (rafale de vînt, agitaţia microseismică a terenului), fie unor încărcări generate la dorinţa experimentatorului.

în continuare sînt analizate aceste ultime încărcări a căror acţiune este un rezultat al unor dispozitive anume create.

Solicitările dinamice ale unei construcţii pot fi generate pe două căi principale:

— prin aplicarea unor forţe dinamice in anumite puncte ale ei; — prin imprimarea unor acceleraţii sistemului de rezemare. a) Printre forţele dinamice aplicate unor puncte ale construcţiei trebuie

amintite în primul rînd: — sisteme de forţe cu variaţie sinusoidală în timp (aplicate de obicei

de generatoare cu mase excentrice); — forţe care variază în treaptă (intensitatea lor este constantă după o

aplicare instantanee sau înainte de o îndepărtare instantanee); — forţe de şoc (aplicate de obicei prin lovirea unei zone a construcţiei); — sisteme de forţe aplicate de convoaie mobile.

METODE ŞI DISPOZITIVE DE GENERARE A ÎNCĂRCĂRILOR DINAMICE 159

în această categorie ar mai putea fi incluse şi alte tipuri de forţe (de exemplu unde de şoc produse de explozii), dar tehnica experimentală actuală se bazează pe tipurile enumerate. Primele trei tipuri enumerate pot fi aplicate atît în condiţii de laborator, cît şi în natură^Ultimul tip este specific încer-cărilor în natură.

b) Printre acceleraţiile aplicate sistemului de rezemare a construcţiei, trebuie amintite în primul rînd:

— acceleraţii produse de undele transmise prin teren, generate de explo-ziile subterane:

— acceleraţii produse de mesele şi platformele vibrante. în această categorie ar mai putea fi incluse şi alte cauze generatoare de

solicitări dinamice (cutremurele, vibraţiile industriale transmise prin teren), dar acestea nu stau la indemina experimentatorului în mod curent şi nu vor fi luate in consideraţie. Primul tip de acceleraţii amintit este specific încer-cărilor în natură, in timp ce ultimul este specific activităţii de laborator.

Principalele probleme ridicate de aplicarea unor forţe dinamice de un anumit tip sînt: studiul parametrilor sistemului de solicitare, determinanţi pentru forţele aplicate elementului experimental, şi studiul metodicii de generare precisă a forţelor dorite. Prima problemă este legată în general de unele laturi ale mecanicii aplicate, in timp ce a doua poate să ridice aspecte complexe, legate de diferite domenii ale tehnicii. Aceste probleme vor fi analizate în cele ce urmează pentru diferitele tipuri de încărcări, enumerate mai înainte.

4.5.2. Sisteme de forţe exterioare variind sinusoidal

a. Parametri caracteristici. Dacă se imaginează un sistem cu un grad de libertate, ca cel reprezentat schematic în fig. 4.57, caracterizat prin masa m, prin constanta elastică k*) şi prin decrementul logaritmic §**), supun acţiunii unei forţe periodice simple F(t) avînd expresia

F(t) = F° s in ( o / , ( 4 . 1 )

atunci expresia mişcării u(t) a masei mobile m va avea forma

u ( / ) = u ° s in (oii—<p) ( 4 . 2 ) cu

unde

F°

\l , , „ Ar -S -(-mo>1+k)'+ -a- uiJ + 8*

Fig. 4.57. Schema, unui sistem cu un

grad de libertate.

*) Constanta elastică k reprezintă amplitudinea forţei reactive care apare in legătură' in cazul unei deplasări periodice simple de amplitudine egală cu unitatea şi acţionează în aceeaşi fază cu deplasările. u t u u

**) Decrementul logaritmic 8 (presupus independent de amplitudinea şi frecvenţa depla-sărilor) reprezintă logaritmul natural al raportului a două amplitudini succesive (de acelaşi» semn) ale unei vibraţii libere.

160 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl DINAMICA

Şl Jfcâ

t g ? = — m(x>2+k (1 w'2 n 1 5

= m eco2

Expresiile (4.2) ale amplitudinii u° şi diferenţei de fază 9 permit să se determine în fiecare caz în parte efectul forţelor exterioare, în funcţie de amplitudinea lor F° şi de apropierea de rezonanţă (00=0^).

Efectul forţelor periodice simple este pus în evidenţă prin relaţiile (4.2) numai pentru cazul sistemelor cu un grad de libertate. în cazul sistemelor cu mai multe grade de liber-tate, se poate pune în evidenţă efectul acestora în mod asemănător, utilizînd descompunerea după modurile proprii de vibraţie.

Cel mai simplu mijloc de aplicare a unor forţe dinamice periodice este constituit de miş-carea de rotaţie uniformă a unui corp care are centrul maselor excentric faţă de axa de ro-taţie.

Sistemul din fig. 4.58, caracterizat printr-o masă m în mişcare de rotaţie uniformă cu vi-teza unghiulară o>, cu o excentricitate e, faţă de o axă dată, aplică axei o forţă centrifugă direcţia masei şi avînd valoarea absolută F°

Fig. 4.58. Sistem cu o ' m a s ă in mişcare circulară uniformă. Sis-temul aplică la axă o forţă de intensitate constantă şi direcţie

uniform variabilă.

orientată în permanenţă dată de relaţia

in

F°—meoj2. (4.3)

Acest sistem reprezintă schema unui dispozitiv de solicitare dinamică. Caracteristic pentru acest sistem este faptul că aplică forţe a căror variaţie se produce într-un plan normal la axa sistemului, iar componentele pe două direcţii perpendiculare ale acestor forţe sînt defazate cu un sfert de perioadă,

T/4 ( T= ^ j . Componentele Fx(t) şi Fy{t) pe direcţiile axelor Ox şi Oy au expresiile:

Fx(t)=F° cos ai; (4.4) Fy(l)=F° sin o>t.

Uneori este necesar pentru încercări ca forţele dinamice să acţioneze pe o singură direcţie, sau să alcătuiască un cuplu dinamic. în acest scop, se cuplează două sisteme identice de forma celui din fig. 4.58, astfel încît să aibă mişcări de rotaţie uniformă cu aceeaşi viteză unghiulară.

Sistemul reprezentat în fig. 4.59, ale cărui mase se mişcă in sensuri opuse, aplică suportului comun o forţă periodică avînd componentele:

FA 0=0; Fy{t)=2mei>it sin <of.

(4.5)

Sisleimi 1 "reprezentat in f ig. 4 .60. , la care masele laterale se mişcă tn sens opus sensului i mişcare al masei centrale, aplică suportului comun o forţă periodică avînd componentele:

Fx(t) = 2met.i-cos co/ f 2meco2 cos( - « / +-y)=4/neo>2cos ~ cos| a t - £ j ; (4.6)

F „ ( 0 = 2meto 2 s in c o < + 2 m e w a s i n ( - < o / - f y ) = 4meco2 s i n ~ c o s | tot-

ig. 4 . 5 0 . S i s t e m cu d o u ă mase a v l n d işcări circulare uniforme de sensuri o -ise. Sistemul aplică forţe a căror re-iltantă variază sinusoidal şi este orien-tă pe mediatoarea centrelor de rotaţie.

y '

^ ^ — x — / e / \ f 1 /V<^Y 0 V Ax'0)t\ \ 0' K~ X x A / X

/3=U)t-Ţ Fig. 1.60. Sistem cu trei mase avînd mişcări circulare. Sistemul aplică o rezultantă care

variază sinusoidal pe o direcţie arbitrară.

După cum sc vede, forţa aplicata de acest sistem are amplitudinea: F°=4meo>2 (4.7)

direcţia definită de unghiul y/*• Sistemul esle mai complex decît sistemele cu două mase, i schimb are avantajul de a aplica forţe pe orice direcţie dorită, funcţie dc defazajul iniţial y i masei centrale.

( 0' V l 0 e / \

»/\a<cjA )d\ X

Fig. 1.61. Sistem cu trei mase avînd miş-cări circulare în plane paralele echidistante. Sistemul aplică o re-zultantă variind sinu-soidal pe o direcţie ar-bitrară situată In pla-nul masei mediane.

Fig. 4.62. Sistem cu două mase avînd miş-cări circulare de acelaşi sens. Sistemul aplică la reazeme ut» cuplu variind pe-

r iodic .

Un efect asemănător are sistemul din fig. 4.61 unde masele se mişcă in plane paralele, în jurul unei axe comune [4.24].

Caracteristica de bază a sistemelor care aplică forţe periodice este momentul maselor excentrice C. Acesta

te un parametru constant care Înmulţeşte factorul toa sin (o>/ I-9), care depinde de viteza de taţie co. As t f e l , în cazul sistemului reprezentat iu f ig. 1.59, momentul maselor excentrice e expresia

C = 2 Ge (4.8) care G este greutatea masei m.

162 MITODI: ŞI DISPOZITIVE DI: SOI.ICITARF. STATICA ŞI DINAMICA

Amplitudinea foiţelor dinamice aplicate se determină cu relaţia simplă

f - ' W - L co'2- ( 2 7 T - C j -^4Cf 2 (4.9) 9 9

linde factorul lungime din momentul maselor excentrice G se exprimă In metri, iar frecvenţa f iu hertzi.

Sistemul reprezentat in fig. 4.62, ale cărui mase se mişcă in ucelaşl sens, aplică supor-tului comun un cuplu de forţe p« riodicc avind momentul

M{t) = medio- sin cof. (4.10) Schemele reprezentate în fig. 4.58—4.62 reprezintă principiul de construc-

ţie al generatoarelor mecanice de vibraţii cu mase excentrice. în practică se construiesc generatoare cu toate cele trei scheme, şi anume:

— - generatoare cu forte periodice unidirecţionale (fig. «1.59, 4.00, 4.fil); generatoare ou cupluri periodice (fig. 4.62);

— generatoare cu forţe periodice bidirecţionale defazate (v. fig. 4.58). b. Metode dc realizare. Problemele principale puse de utilizarea genera-

toarelor de vibraţii sînt: — realizarea unei construcţii mecanice rezistente şi rigide, capabilă să

preia şi să transmită în bune condiţii la elementul de construcţie încercat forţele centrifuge imporLanLe, care iau naştere mai ales la turaţii ridicate;

— realizarea unui dispozitiv de antrenare a părţii mobile, care să aibă turaţia variabilă continuu într-un interval dat. Variaţia continuă şi arbitrară a turaţiei este o condiţie necesară pentru a se putea cerceta în mod detaliat caractcristicile elementului de construcţie studiat, în vederea stabilirii precise a caracteristicilor dinamice ale acestuia.

Pentru a sesiza importanţa preciziei cu care se stăpîneştc turaţia, este suficient de observat, pe baza relaţiilor (4.2) că variaţii dc ordinul a 1% ale raportului w/c^ în vecinătatea rezonanţei (adică a valorii g)/wj = 1) pot să implice variaţii de ordinul a zeci de procente pentru factorul de amplificare

dinamică ...- 1 , deci mici erori in reglarea turaţiei pot să compro-

r c - ^ H i ) ' milă încercarea, eventual prin distrugerea nedorită a elementului experimental.

Uneori se utilizează soluţii simple pentru antrenarea generatoarelor: antrenare manuală sau cu motoare termice. O soluţie de nivel tehnic mai ridicat este fin trenarea electrică, cu comandă în circuit deschis sau in circuit închis (automată). în sistemele cu reglare în circuit deschis se utilizează grupuri Ward-Leonard (motor dc curent alterna li v-generator de curent continuu-motor de curenL continuu) iar reglarea turaţiei se obţine prin variaţia excitaţiei motorului de curent continuu. I.a sistemele cu reglare automată se utilizează motoare cu curent continuu incluse în sisteme complexe de reglare. Kcglarea automată ridică probleme de stabilitate in care intervin parametri caracteristici pentru comportarea construcţiei (deform abili ta tea ei dinamică sub acţiunea forţelor produse, de generator) şi pentru sistemul de generare a vibraţiilor (puterea absorbită de genera Lor şi de sistemul de antre-nare a acestuia, flexibilitatea sistemului de antrenare).

în practică se realizează generatoare cu momente ale maselor excentrice şi turaţii variind în limite foarte largi. Astfel, se poate merge de la generatoare

METODE ŞI DISPOZITIVE DE GENERARE A ÎNCĂRCĂRILOR DINAMICE 163

mici, (U'sLinate încercării modelelor, avînd momentul excentric C— 1 kgfcm şi turaţia pînă la 100 Hz, pînă la generatoare foarte puternice destinate încer-cării construcţiilor mari, avînd momentul maselor excentrice C=0,5-105 kgfcm şi turaţia de ordinul a 2 Hz [4.25].

4.5.3. Forţe a căror acţiune începe sau încetează brusc

a. Parametri caracteristici. Dacă asupra sistemului reprezentat în fig. 1.57

acţionează o forţă F(l) avînd expresia

F ( / ) = F 1 ( / < / 0 ) (4.11)

F ( / ) = F 2 ( / > / „ )

>r(t) u(0

rr~r\ i /

i 0 t0 t 0 *o t

Fig. 4.63. Graficul unei forţe variind în Fig. 4.64. Graficul deplasărilor unui sistem treaptă. cu un grad de libertate supus unei forţe va-

riind In treaptă.

şi diagrama de variaţie în timp dală in fig. 1.63, atunci poziţia deplasată a masei este dată de expresia

(/</„)

Ş + t - ~ i f f - M cos W l ( / - Z0) (*>/„ ) . (4.12)

îu cazul / < / „ , sistemul se găseşte in stare de repaos.

în expresia deplasărilor u(t) pentru cazul / > / „ , termenul reprezintă starea de echilibru corespunzătoare noii forţe /•".,, iar al doilea termen reprezintă un proces tranzitoriu constînd din vibraţii libere amortizate (fig. 4.64).

b. Exemplificări. în practică, sistemul cel mai frecvent utilizat în scopul aplicării unei forţe care să varieze în timp conform diagramei din fig. 4.63, constă în următoarele: se aplică construcţiei <» forţă statică piuă la momentul /„. iar în acest moment se înlătură brusc acţiunea forţei. Procedeul de aplicare a forţei constă în tracţiunea cu ajutorul unui cablu, iar procedeul de înlăturare a forţei constă în tăierea cablului la momentul dorit.

în fig. I.C5 şi 4.66 sînt date scheme de aplicare a unor astfel de forţe pe direcţie verticală sau orizontală [4.26].

164

Acest procedeu beneficiază de o serie de avantaje: — posibilitatea unui control precis al forţei aplicate; — posibilitatea repetării încercării adoptîndu-se scheme diferite de în-

cărcare; — simplitatea dispozitivului de încercare. Avantajele enumerate dau acestei metode posibilităţi largi de aplicare,

în scopul determinării unor caracteristici dinamice ale construcţiei, ca frecvenţa

[V' Fig. 4.65. Schemă de Încărcare verticală cu ajutorul unui ca-blu a cărui tăiere Înlătură for-

ţa G: 1 — element exper imenta l ; 2 — ca -

b l u ; 3 — greutate.

W7777? Fig. 4.66. Schemă de încărcare orizontală cu ajutorul unui ca-blu a cărui tăiere înlătură for-

ţele orizontale: / — elemente exper imenta le ; 2 — ca-

b lur i ; 3 — greutate.

proprie fundamentală, decrementul logaritmic al oscilaţiilor libere, eventual forma proprie fundamentală.

în cazuj solicitării dinamice aplicate în acest, mod unui sistem cu mai multe grade de libertate, trebuie considerate vibraţiile libere după diferitele moduri proprii ale sistemului.

4.5.4. Forţe de şoe

a. Parametri caracteristici. Dacă asupra sistemului reprezentat în fig. 4.67 acţionează o forţă F(t) de intensitate foarte ridicată şi constantă într-un interval de timp Al foarte scăzut, acţiunea acestei forţe asupra sistemului poate fi asimilată cu aceea a unei percusiuni P

P=F0 At (4.13) aplicată la momentul

Mişcarea u(f) a masei mobile m sub acţiunea acestei percusiuni este dată de relaţiile:

"(0=0 t<iQ

sin « ^ ( f - g ( /> / „ ) .

(4.14)

Deplasarea dinamică «( / ) în cazul />•/„ reprezintă un proces de vibraţii libere amortizate (fig. 4.68).

METODE ŞI DISPOZITIVE DE GENERARE A Î N C Ă R C Ă R I L O R D I N A M I C E 160

b. Exemplificări. în practică, forţele de şoc se aplică prin căderea liberă a unei greutăţi G de la o înălţime h conform fig. 1.69 sau prin ciocnire cu ajutorul unei greutăţi conform fig. 1.70.

oft)

F(t)

tcto + M > Fig. 4.67. Graficul unei

forţe de şoc. Fig. 1.68. Graficul deplasărilor unui sistem cu

un grad de_libertate supus unei percusiuni.

în cazul căderii libere a unei greutăţi, se adoptă practic o greutate G de ordinul a 1 % din greutatea antrenată în mişcare a elementului din construc-ţie şi o înălţime li de ordinul a 2 in.

Valorile date sînt orientative, puţind li modificate într-un sens sau în altul, în special în funcţie de sensibilitatea aparaturii de măsurare.

•m

n m jn / m

•C

2 3

Fig. 4.69. Schema aplicării unui şoc vertical:

/ — element experimental; 2 — strat amortizor.

Fig. 4.70. Scliema apli-cării unui şoc orizontal: / - element experimental; 2 — element amortizor.

în cazul aplicării şocului cu ajutorul unui pendul, parametrii G sau h se aleg mai reduşi, deoarece consolele sînt mai sensibile la şocuri.

Aplicarea forţelor de şoc constituie un sistem foarte răspîndit de încercare dinamică, datorită posibilităţii repetării încercării, adoptîndu-se diferite scheme de încărcare, şi simplităţii deosebite a dispozitivului de încercare.

1 6 6 M E T O D E §1 D I S P O Z I T I V E DF. S O L I C I T A R E STATICA Şl D I N A M I C A

Cel mai important inconvenient dc principiu al metodei coasta 111 impo-sibilitatea practica de a se controla variaţia forţei F(f) în intervalul At de aplicare a sucului. Modificarea variaţiei în timp a acestei forţe poale să aibă o ini portantă mare, manifestată prin modificarea amplitudinilor vibraţiilor libere, efectuate după diferitele moduri proprii superioare. în cazul repetării încercării este de multe ori posibil ca, datorită modificării proprietăţilor stra-tului amortizor, să se modifice sensibil modul de aplicare a forţei şi deci efectul asupra diferitelor moduri proprii.

Cu toată existenţa inconvenient ului semna lai. aplicarea de şocuri constituie o metodă des utilizată şi de mare interes practic,, care permite în special stu-diul caracteristicilor modului propriu fundamental de vibraţie.

4.5.5. Forţe produse de explozii

t neori exploziile pot ti utilizate in scopul de a provoca vibraţii libere de mică amplitudine, ale structurilor. Pe baza acestor vibraţii se determină experimental o serie de caracteristici dinamice ale structurii. Principalul scop al utilizării exploziilor consLă însă in simularea acţiunii seismice asupra construcţiilor. Producerea unor cutremure arLificiale interesante din punctul de vedere al încercării construcţiilor situate în regiuni seismicc este condiţio-nată de obţinerea unor oscilaţii ale terenului avînd un spectru de acţiune seismică similar cu acelea ale cutremurelor reale şi o intensitate macroseis-mică [4.27, 4.28, 4.29, 4.30, 4.31].

Spectrul de acţiune al unui cutremur caracterizat prin mişcarea seismică a terenului it„ (t) este o funcţie Sa {T, n) dată de relaţia

l •Jtt I S„ ( T , » ) —max.f 2TC ( 2/ÎM , 2rc

f \ e~ T ' ' N S I U > T ( / - T ) < V ) D T : - ( 1 . 1 5 ) 7 J „ " 1 |

în irlaţia (4 i«>), 1 'reprezintă perioada proprie, iar n Itacţ iu nea din amortizarea critică. Legătura lor cu parametrii sistemului din fig. 4.57 este dată de relaţiile:

11* — - ('1.16) 2rr

Spectrul de acţiune 5« (I\ n) reprezintă acceleraţia seismică extremă aplicată siste-mului ca funcţie de mărimile T şi n.

Pentru un cutremur real de gradul 6—8, spectrul dc acţiune are alura din fig. 4.71. La efectuarea unei încercări cu ajutorul exploziilor s-a obţinui f 1.29 ] un spectru de

acţiune reprezentat in fig. 4.72. Se vede uşor din cele două figuri distorsiunea spectrului seis-mic artificial în raport cu spectrul seismic natural.

Întrucît o dată cu variaţia distanţei faţă de focarul exploziei alura spectrului de acţiune se. deformează, este necesar să se găsească o disLanţă optimă, la care distorsiunea spectrului să fie cît mai redusă. Pentru a avea un ordin de mărime al cantităţii de exploziv şi al dis-tanţei intre epicentru şi construcţia indicată, se puatc lua ca exemplu o explozie subterană avînd cpicenlrul la o distanţă de 300 ni de construcţie şi încărcătura de 100 t exploziv clasic, care produce un cutremur artificial de gradul (i—7 la locul construcţiei. în literatură există pînă acum puţine date caic să prccizezo distanţa şi încărcătura optimă in funcţie de natura terciului.. Cantitatea mat»; dc e.\l>lozi\ necesară iu vederea urodueerii ik- cutremuri*

167

artificiale implică mari cheltuieli pentru acest lip dc încercări. Costul excepţional dc ridicat şi dificultăţile tehnice fac ca această metodă de producere a cutremurelor artificiale să poată ti aplicată numai Iu cadrul unei activităţi de cercetare de proporţii.

Perioada proprie ncumortizota , 5

Fig. 4.71. Spectrul de acţiune seismică pentru un cutremur real.

Fig. 4.72. Spectrul de acţiunc seismică pentru un cutremur artificial generat de o explozie subterană.

4.5.6. Convoaie de sarcini moliile

încărcările acţiouind sub formă de convoaie mobile sînt utilizate in principal în scopul simulării condiţiilor defavorabile de exploatare pentru construcţii de tipul podurilor şi viaductelor. Spre deosebire de forţele dinamice descrise la pct. 4.5.2—4.5.4, care pot fi utilizate fie în încercări de laborator, fie în încercări dc construcţii reale, utilizarea convoaielor mobile de vehicule este legată direct de verificarea unor construcţii excculate, în diferite ocazii, ca: recepţia unei construcţii noi, recepţia unei construcţii consolidate, încer-

1 6 8 M E T O D E §1 D I S P O Z I T I V E DF. S O L I C I T A R E S T A T I C A Şl D I N A M I C A

carea unei construcţii la care există siinpLomele unei comportări necorespunză-toare în exploatare.

Alcătuirea corectă a convoiului mobil utilizat pentru încercare şi viteza de circulaţie sînt dictate de condiţiile de exploatare prevăzute pentru con-strucţie şi prescrise în funcţie de natura căii de comunicaţie din care face parte construcţia.

4.5.7. Mese şi platforme vibrante

încărcările dinamice realizate cu ajutorul meselor şi platformelor vibrante sînt utilizate atit. pentru încercări de modele la seară redusă, cît şi pentru încercări de modele la scară marc şi chiar de părţi ale unor construcţii la scară naturală.

Dacă reazemul elementului experimental solidar cu masa sau platforma vibrantă are o mişcare u°(/), atunci elementului experimental ii sînt imprimate vibraţii caracterizate prin deplasările dinamice relative V{1) produse de forţele dc inerţie mu°(f) aplicate în punctele materiale ale elementului.

Mesele şi platformele vibrante se construiesc la mărimi foarte variabile. Mesele vibrante cclc mai mici sînt destinate unor modele sau cpruvele avind greutatea de ordinul a 1 kgf. Platformele cele mai grele sînt destinate unor elemente experimentale cu greutate de peste IO4 kgf [4.2"»]. Mişcarea mesei sau platformei poate să fie sinusoidala, sub formă de şocuri izolate sau periodice, sau după un program complex prestabilit. Oscilaţiile mesei sau plat-formei pol să fie unidirecţionale sau tridirecţionale. Domeniul de frecvenţă al meselor şi platformelor variază cu mărimea lor. Legile similitudinii fizice aplicate in dinamică duc la concluzia că perioadele proprii variază proporţional cu dimensiunile geometrice liniare în cazul conservării materialelor din care este alcătuit elementul studiai. Deci, dacă pentru o construcţie oarecare prezintă interes studiul fenomenelor dinamicc in intervalul de frec-venţe 1 —10 Hz, atunci pentru modelul Ia scara 1 : 100 al construcţiei, prezintă interes studiul acestor fenomene în intervalul dc frecvenţe 100—1 000 l lz .

4.5.8. Aspecte practicc ale yenerării solicitărilor dinamice

în cele de mai înainte au fost prezentate principalele metode şi dispozitive actuale de generare a solicitărilor dinamice. în practică, se poate pune de multe ori problema alegerii între un dispozitiv sau altul. Această alegere este dictaLa în primul rînd de concepţia generală a studiului experimental care urmează să fie făcut, dc obiectul lui, de gradul de precizie care se cere încer-cării şi rezultatelor ei. Dc exemplu, dintre metodele de generare a forţelor dinamice aplicate unor puncte ale construcţiei, aplicarea de şocuri este mai simplă, în schimb aplicarea de forţe cu variaţie sinusoidală poate să ofere rezultate mai concludente. Experimentatorul este pus să aleagă, funcţie de factorii tehnici şi economici, metoda cea mai raţională de încercare. Pentru un studiu expeditiv, se va prefera aplicarea de şocuri. Pentru un studiu apro-fundat, în schimb, se va prefera utilizarea generatoarelor de vibraţii. în acest sens este utilă şi consultarea cap. 11 al lucrării.

în timpul încercărilor dinamice, prezintă o mare importanţă efectuarea unui control permanent şi suficient de precis al încărcărilor. Motivele care impun acest control sînt următoarele: asigurarea unei protecţii corespunzătoare a personalului tehnic care execută încercarea şi înlăturarea riscurilor de com-promitere a încercării prin aplicarea unor încărcări dinamice de intensităţi (sau alte caracteristici) nedorite, care ar putea produce o degradare neinten-ţionată a tonslrucliei încercate. Pentru a se înlătura riscurile amintite, incăr-

D I S P O Z I T I V E P E N T R U M A S U R A R E A F O R Ţ E L O R ŞL P R E S I U N I L O R 169

-ările dinamice se aplică dc obicei în trepte progresive. Astfel, la aplicarea mor şocuri prin căderea unor greutăţi, se măreşte treptat înălţimea de cădere. L,a fel în cazul aplicării de forţe cu variaţie sinusoidală, turaţia generatoarelor Ic vibraţii se măreşte treptat, în trepte reduse.

In multe cazuri sînt necesare măsuri suplimentare de tehnica securităţii. \stfel, în cazul aplicării de încărcări dinamice prin cabluri care se taie, trebuie uate măsuri ca Ia tăierea cablurilor, acestea să nu lovească personalul. La el, în cazul utilizării unor generatoare de vibraţii cu mase cxcentrice insufi-cient verificate, este de multe ori necesar să se prevadă plase de protecţie jentru eventualitatea că generatorul s-ar rupe în timpul funcţionării.

în legătură cu problemele măsurării precise a forţelor aplicate construcţiei ii a protecţiei personalului de încercare, trebuie considerate şi cîteva aspecte no denie ale tehnicii încercărilor dinamice.

în condiţiile existenţei unor posibilităţi tehnice de un nivel ridicat, nijlocul cel mai adecvat dc generare a solicitărilor dinamice s-au dovedit lispozitivele cu mase excentrice [4.24, 4.32]. în unele situaţii este util să ;e depăşească etapa de reglare în circuit închis (amintită la pct. 4.5.2), tre-;îndu-se la elemente de reglare cu program a turaţiei. Astfel, prevederea unei egături inverse de la un traductor de acceleraţii sau de tensiuni montat pe construcţia încercată poate limita ridicarea turaţiei generatorului la valori ;are să nu producă depăşirea unui nivel de solicitare prestabilit. Dc asemenea, n cadrul instalaţiilor de reglare automată, este foarte indicată prevederea de kclee ele deconectare automată în cazul depăşirii anumitor praguri periculoase >cnlru construcţie sau pentru instalaţia de încărcare. în prezent, în acest lomeniu se tinde, dc asemenea, spre realizarea de instalaţii de reglare auto-nată care să permită sincronizarea acţiunii mai multor generatoare de vibraţii işezate în zone diferite ale construcţiei [4.33]. în ce priveşte puterile necesare >entru antrenarea generatoarelor de vibraţii, acestea nu depăşesc în general 100 kW pentru generatoarele foarte puternice şi 10 kW pentru generatoarele juternice, menţinîndu-se la valori de ordinul a 1 kW pentru generatoarele nici (cu momentul maselor excentrice sub 1 kgfm).

în ce priveşte baza materială existentă în prezent în ţară în domeniul generării forţelor dinamice, se pot cita următoarele: ÎNCERC dispune de )atru generatoare de vibraţii cu acţiune unidirecţională, avînd momentele naşelor excentrice respectiv de 0,06 kgfm, 0,6 kgfm, 2 kgfm, 20 kgfm. Secţia laşi ÎNCERC realizează un generator de vibraţii care aplică forţe de ampli-Ludine constantă, independent de frecvenţă. De asemenea, există mese vibrante )entru încercări de laborator la ÎNCERC (Bucureşti şi Iaşi), precum şi la Institutul de construcţii din Bucureşti.

4.6. Dispozitive pentru măsurarea forţelor şi presiunilor

4.6.1. Generalităţi

Necesitatea măsurării directe a presiunilor precum şi a unor forţe de întindere sau de compresiune apare relativ des atît iu practica încercărilor de şantier cît şi în tehnica încercărilor din fabricile de prefabricate sau din

170

S i o

laboratoarele de cercetări. Aparatele cu care se efectuează măsurarea presiunilor sau a forţelor sînl denumite doze; aparatele destinate măsurării forţelor de întindere sînl numite în mod curent dinamometre. în cele ce urmează se va păstra această terminologie.

Intercalarea unui dinamometru in sistemul de suspendare a platanelor pe care se aplică încărcarea sau intercalarea unei doze de compresiune între

presa hidraulică şi elementele fixe ale standului de încercare sînt soluţii curent adoptate. Dacă pentru situa-ţiile amintite folosirea dozelorşidi-namometrelor nu este absolut nece-sară, utilizarea lor asigurînd numai o precizie mai mare in cunoaşterea mărimii încărcării, sînt alte situaţii in care utilizarea unor aparate de măsură reprezintă singura posibili-tate de rezolvare. De exemplu, în cazul încărcărilor realizate cu aju-torul troliilor, singura metodă dc determinare a încărcării aplicate este utilizarea unui dinamometru. Alte cazuri în care folosirea unor apara-te de măsură adecvate nu poate fi evitată sînt: stabilirea presiunilor exercitate de mediile pulverulente pe pereţii silozurilor [4.34], de be-

tonul proaspăt pe cofraj [4.35], de fundaţii pe teren [4.36], de utilajele de compactare în masa mediilor ce se compactează [4.37]. De asemenea, determinarea reacţiunilor la elemente experimentale static nedeterminate (grinzi continue, cadre) [4.38], a repartiţiei eforturilor în sîrmele unui fascicul sau în cablurile unui acoperiş suspendat [4.5], a reacţiunilor dezvoltate de utilaje asupra fundaţiilor (fig. 4.73) etc. nu se poate face decît cu ajutorul unor aparate speciale.

Varietatea mare de situaţii în care se impune determinarea directă a presiunilor precum şi a forţelor a dat naştere unui aparalaj variat de măsură, diferind prin principiul de funcţionare, domeniul de utilizare, dimensiuni, formă etc.

Indiferent de principiul de funcţionare, de domeniul de aplicare şi de destinaţie, aceste aparate de măsură trebuie să îndeplinească următoarele caracteristici:

să aibe dimensiuni cit mai reduse pentru a permite montajul într-un spaţiu cit mai redus;

•— alcătuirea lor să asigure funcţionarea pe cit posibil în orice poziţie (orizontală, verticală, înclinată);

— construcţia să fie robustă ca să asigure rezistenţa necesară la şocurile inerente încărcărilor şi transporturilor;

— să prezinte stabilitate în funcţionare pentru un domeniu de variaţie cît mai mare al condiţiilor de temperatură si umiditate:

Fig. 4.73. Măsurarea reacţiunilor verticale a unui recipient dc 15 m lungime şi grculatc totală de circa 800 t, utilizat in industria side-rurgică cu ajutorul a 4 x 3 doze Philips

PR-9226/50.

171

— în cazuri speciale să permită ea citirea să se poată face de la distanţă, it.ru prevenirea accidentelor .şi să permită adaptarea de aparataj cu îiirer iraie automată.

4.6.2. Clasificări

Dispozitivele si aparatele pentru măsurarea presiunilor şi forţelor pot fi silicate avînd în vedere mai multe criterii, date în continuare.

a) După destinaţie, sînt aparate şi dispozitive pentru determinarea pre-nilor, respectiv forţelor de întindere sau compresiune;

b) După principiul de funcţionare se împart in: — doze hidraulice, la care determinarea solicitării se face măsurind pre-

inea fluidului din doză; . — dinamometre şi doze mecanice a căror funcţionare se bazează pe ampli-•rea şi măsurarea deformaţiei elementelor active cu comparatoare sau sisteme pîrghii; — doze electromecanice la care. deformaţia elementului activ din doză

e măsurată şi amplificată cu ajutorul aparataj ului electronic; dispozitive care permit stabilirea forţei de întindere din cabluri, sîrme

:. prin măsurarea unor anumite caracteristici (frecvenţa proprie, săgeala pe iumilită porţiune a cablului sub acţiunea unei forţe transversale date etc.).

c) După felul în care se face citirea ele. se împart în: aparate cu citire directă;

— aparate cu citire de. la distanţă; — aparate cu înregistrare automată. în continuare sc face o scurtă prezentare a aparatajului cel mai frecvent

ilizat la încercări pentru determinarea presiunilor şi a forţelor.

4.6.3. I)ozc hidraulice

Dozele hidraulice sînt aparate utilizate în special la măsurarea forţelor compresiune. în principiu, o astfel de doză se compune dintr-un cilindru, piston prevăzut cu garnituri de etanşare, un fluid şi un manometru (fig. 4.74).

Prin acţiunea forţei asupra pistonului, presiunea fluidului creşte pînă id se realizează echilibrul. Cunoscînd suprafaţa pistonului şi măsurînd esiunea fluidului se poate determina mărimea forţei.

Dozele hidraulice sînt aparate robuste şi de o mare fidelitate în funcţio-re. Principalele defecţiuni care pot să apară sînt fie dereglarea manometrului urmare a unor loviri, şocuri sau depăşire a presiunii maxime, fie defectări

c garniturilor de etanşare de la pistonul dozei sau de la racordul mano-etrului.

Dimensiunile dozelor şi greutatea lor variază cu domeniul dc măsură, a după cum xezultă şi din cifrele indicaLe în tabela din fig. 4.7<1.

Uneori, în locul pistonului, dozele hidraulice sînL prevăzute cu u.mem-aun elastică. Prin deformarea membranei sub acţiunea încărcării se pune lidul dozei sub presiune.

1 7 2 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl D I N A M I C A

Corespondenţa dintre gradaţiile manometrului şi mărimea forţelor se face pe baza unei etalonări prealabile, în care scop se utilizează o doză etalon. Pentru a obţine măsurări cît mai fidele este necesar ca etalonarea să fie făcută

în condiţii cît mai asemănătoa-re cu cele în care se va utiliza doza ca: poziţie, temperatură, rigiditatea mediului care trans-mite încărcarea pe elementul activ (membrană, piston) etc.

Trebuie menţionat că do-zele hidraulice moderne per-mit, prin utilizarea de racor-duri capilare şi fluide speciale, transmiterea presiunilor cu su-ficientă fidelitate în manome-tre dispuse pînă la 10 m depăr-tare de corpul dozei. Peste această distanţă este necesară utilizarea aparatajului electric.

4.6.4. Doze şi dinamo-metrc mecanice

a. Dinaxiiomctrc cu arc. Dinamometrele la care princi-piile de funcţionare se bazează pe proporţionalitatea dintre forţa măsurată şi deformaţia

Fig. 4.74. Doză hidraulică pentru măsurarea forte- i m u i r e s o r t s î n L lar& răspîn-lor de compresiune: d i t ,e . Resortul poate fi realizat

/ - cilindru; 3 - piston; 3 — racord manometru; 4 - ma- sub forma unui arc elicoidal In tabelă sini date pentnî"oxemplificaro caracleristicilc O'S- 4 . 7 5 ) sau a două bucle SO-

unor doze. lidarizate la capete (fig. 4.76) Deformaţia resortului este am-

plificată mecanic şi transmisă acului indicator care se deplasează în faţa unui cadran gradat direct in unităţi de forţă.

Dinamometrele sînt aparate robuste la care fabricile producătoare garan-tează de regulă buna funcţionare pînă la o depăşire a încărcării maxime indi-cate pc cadran (încărcare nominală) cu 20%. Precizia acestor aparate, adică raportul dintre valoarea unei gradaţii şi încărcarea nominală, este cuprinsă de regulă între ~ şi de exemplu dinamometrul cu domeniul 0—300 kgf are gradaţii de 2 kgf.

Dimensiunile şi greutatea dinamometrelor depind de domeniul lor de măsură după cum rezultă din l'ig. 4.77. Pentru tipurile curente, raportul dintre greutatea proprie şi forţa maximă este cuprins între şi de

Vedere de sus

Domeniu a » 1 c e Greutate kf? tf nun

Greutate kf?

0 , 0 4 - 0 , 4 0 0 78 35 70 170 3,5 3 - 3 0 125 50 80 250 8,9

1 0 - 1 0 0 190 110 110 232 24,5 1 0 0 - 1 000 460 350 190 420 248,0

174

electronic modern, semnalele traductoarelor electrice pot fi amplificate pînă la 10 000 ori, ceea ce asigură o mare sensibilitate acestor aparate.

a. Doze echipate cu traductoare rezistive sau inductive. în fig. 4.79 se prezintă schema dc principiu a unei doze cu traductoare rezistive. în majo-

Diametrul mm Domeniu i l Ui eu tale

kgf exte- inte- kg rior rior ram

0 , 1 2 5 - 125,0 155 145 5 38 0,700 0 , 2 7 0 - 300,0 178 162 7 42 1,230 0 , 7 7 0 - 1 000,0 180 160 10 12 1,750 3,100— 2 500,0 180 151 IC 40 2,700 8,000— 5 000,0 191 149 21 46 4,000

2 0 , 0 0 0 - 1 0 000,0 19G 144 26 60 6,600

Fig. 4.78. Doza inelară. Caracteristicile dozelor inelare con-fecţionate la INCFRC.

ritatea cazurilor doza este prevăzută cu o serie de traductoare active şi acelaşi număr de traductoare compensatoare. Ca urmare a deformaţiei sub încărcare a piesei din oţel superior care formează de regulă elementul activ al dozei se

•0-Fig. 1.71' Schema unei doze echipată cu

traductoare rezistive: R i — R 4 — traductoare active; / f t—com-pensator de temperatură; — reglaj fin;

— punere la zero.

Fig. 4.80. Doză electromecanică cu membrană elastică echipată cu tra-

ductoare rezistive: 1 — traductor activ; 2— traductorcom-pensator; 3 — pernă dc ulei; 4 — mem-brana elast ieft a pernei dc ulei; R — do/ă.

produce, şi variaţia rezistenţei electrice a traductoarelor active. Cu ajutorul unei punţi adecvate şi a unui tabel de etalonare se poate determina mărimea forţelor exterioare de compresiune sau de întindere care solicită doza.

Elementul activ al dozei poate fi alcătuit dintr-o piesă metalică solicitată cenl.ric (întindere sau compresiune) sau dintr-o inembrană-elastică sau rigidă-solicitată la încovoiere. Funcţie de destinaţia dozei şi sensibilitatea dorită, membrana poate fi confecţionată din oţel sau din alte materiale, ca metale neferoase ori materiale plastice.

Dozele cu membrană elastică sînt destinate de regulă măsurărilor de presiuni, iar cele cu membrană rigidă măsurărilor de forţe. în fig. 4.80 se prezintă o doză cu membrană elastică concepută pentru măsurări de presiuni

R, WWV*—

DISPOZITIVE PENTRU MASURAREA FORŢELOR ŞI PRESIUNILOR

u teren, beton proaspăt sau în alte medii similare. Pentru a elimina ierturbator produs de concentrările de efori care ar putea fi produse de u dimensiuni mari, doza a fost prevăzută cu o „pernă de ulei" care i solicitare uniformă a membranei elastice [4.39].

Cele mai răspîndite doze electro-necanice sînt cele prevăzute cu traduc-oare rezistive; în fig. 4.81 se prezintă i astfel de doză. Dozele cu membrană igidă sînt însă echipate de regulă cu raductoare inductive (fig. 4.82).

efectul granule asigură

f - 110 mm

Încărcare nominală

tf R h hi ht (i i-eu ta te

kg Încărcare nominală

tf mm ţoii

(i i-eu ta te kg

2 165 107 22 20 19,6 3/4 5 5 165 106 22 20 19,6 3/4 5

10 170 105 22 30 19,6 3/4 5 20 200 112 26 50 26,0 1 5 50 — 172 36 75 51,5 2 10

Fig. 4.81. Doză electromecanică Philips pentru măsurarea compresiunilor.

Dozele electromecanice sînt aparate robuste şi se livrează de obicei capsu-late, asigurîndu-se etanşeitatea necesară la umiditate şi praf. Depăşirea încăr-cării nominale cu 50% nu are în general s nici o urmare, iar în cazul depăşirii cu \ 100% se produce o schimbare a punctului de ,.zero", fără însă a se produce şi de-fecţiuni mecanice.

Pentru asigurarea unei solicitări cît mai uniforme a elementului activ dozele sînt prevăzute cu o serie de dispozitive. La cele solicitate centric aceste dispozitive sinL plăci cu bilă, în cazul măsurării com-presiunilor, sau piese articulate (tije, inele) pentru măsurarea întinderilor. La dozele cu membrană rigidă se utilizează de asemenea plăci cu bilă, iar la cele cu membrană claslică perne cu ulei, după cum s-a mai arătat.

Utilizarea dozelor la măsurarea pre-siunilor în medii pulverulente sau neco-ezive ridică o serie de dificultăţi, deoare-ce pentru a se asigura obţinerea unor va-lori corecte, doza trebuie să aibe rigiditate şi greutate specifică apropiate de cele ale mediului, iar dimensiunile cît mai mici. în caz contrar doza poate

l-'ig. -1.S2. Doză electromecanică Vibro Meter cu membrană rigidă şi traductor

inductiv: 1 — miez magnetic; 2 — bobine; 3 — mem-brană; 4 — bilă; 5 — piesă de transmitere

intermediară; 6 — racord cabluri.

176 METODE §1 DISPOZITIVE DF. SOLICITARE STATICA Şl D I N A M I C A

produce local o per turbare în starea de eforturi din masivul necoeziv şi re-zultatele obţinute sînt denaturate. De asemenea, este necesar ca la etalonarea dozei să se asigure condiţii similare cu cele dc la utilizarea ei, ceea ce pre-zintă uneori dificultăţi în realizarea practică.

Pentru măsurarea presiunilor de tip hidrostatic (de exemplu acţiunea betonului proaspăt pe pereţii cofrajului în timpul vibrării) s-au construit la ÎNCERC două tipuri de doză cu membrană elastică, unele din plexiglas şi altele din dura luni iniu. Aceste doze, destinate măsurării presiunilor pînă la 2,5 at, sînt prevăzute cu traductoare rezistive, unul activ lipit pe membrană şi altul compensator pe partea nesolicitată a dozei. Dozele sînt de formă cilin-drică şi au diametrul de 70 mm iar înălţimea de 14 mm. Etalonarea dozelor s-a făcut cu ajuLorul unui dispozitiv realizat tot la ÎNCERC şi funcţionînd cu aer comprimat.

De asemenea, s-a realizat la ÎNCERC o doză originală care permite măsu-rarea presiunilor în teren independent dc presiunea apei din acesta. Alcătuirea de principiu a dozei este prezentată în fig. 4.83. Doza este destinată măsurării presiunilor cuprinse între 0,5 şi 10,0 kgf/cm2 .

b . Doze piezoelectriee. Principiul de funcţionare a dozelor piezoelectrice se bazează, după cum indică şi denumirea, pc proprietatea cristalelor de cuarţ de a produce sarcini electrostatice de suprafaţă, sub acţiunea unor forţe de compresiune.

în prezent firmele de specialitate confecţionează doze piezoelectrice destinate măsurărilor dc forţe şi presiuni în condiţii dificilc. Astfel dozele produse de firma Vibro-Mcter permit măsurarea presiunilor pînă la cîteva mii

de atmosfere, fără a fi influenţate practic de variaţiile de temperatură în domeniul ± 200°C. Aceste doze sînt alcătuite din două jumătăţi de cilindru de cuarţ montate într-o că-maşe metalică. între feţele în con-tact, perfect şlefuite, ale cristalelor de cuarţ este dispus electrodul. Prin înşurubarea îinbrăcăminţii metalice cele două elemente de cuarţ sînt strîns presate una de cealaltă cu o forţă iniţială.

Semnalele electricc produse de elementele de cuarţ sînt transmise într-un amplificator piezoelcctric care permite fie citirea directă, fie înregistrarea cu ajutorul unui oscilograf catodic. în tabela 4.2 sînt redate principalele carac-teristici a două doze Vibro-Meter. După cum rezultă din această tabelă dozele piezoelectrice au greutăţi deosebit de reduse, de asemenea dimensiunile lor sînt extrem de mici: dc exemplu doza 6—01 are o lungime de 15 mm şi un diametru de numai 6 mm.

c . Apariitaj anex. Dozele electromecanice trebuie utilizate Împreună cu punţi adecvate. Gradul dc precizie a măsurărilor depinde de gradul de amplificare a punţii. Se pot folosi punţi la care citirea se face direct sau montaje mai complexe cure permit înregistrarea valorilor măsurate. în acest caz, in afară dc punte mai esLe necesar un oscilograf sau un alt tip de aparat inscriptor. în cazul montajului pentru înregistrare, dozele electromecanice pot fi utilizate atît la încercări statice cît şi la încercări dinamice.

).,U,,1, „U, TTTTT

Fig. 4.83. Schema dc principiu a dozei INCF.RC pentru măsurarea presiunilor în teren.

177

Tabela 4.2

D o z ă t i p Caracteristici tehnice

6 — 0 1 7—01

Presiune nominală, at Presiune maximă statică, at Frecvenţă proprie ( ± 2 0 % ) , kHz Presiune echivalentă forţei de strlngere iniţială, at Greutate, g Precizia la determinarea presiunilor, at Precizia la determinarea acceleraţiilor, at/g

0,03 0,002

300 600 150 40

4

500 1 000

80

15 0,01

0,005

Dozele piezoelectrice necesită un amplificator piezoelectric care transformă sarcina elec-atică produsă de cristalul de cuarţ într-o tensiune care asigură la ieşirea din amplifi-• un semnal cu valoarea ± 1 V . Acest semnal este utilizat la un oscilograf catodic, In l încercărilor dinamice, sau la un aparat de măsură pentru curent continuu, avînd o tenţă interioară de circa 1 000 O / V , pentru încercările statice. Buna funcţionare a dozelor electrice depinde în mare măsură de calitatea şi"starea cablu-de legătură cu puntea electrică. Contacte defectuoase, izolaţie electrică insuficientă (racor-

le pentru dozele Yibro-Meter au rezistenţa clectrică a învelişului de protecţie de IO14 Q) de etanşeitate şi impermeabilitate etc. pot fi tot atîtea cauze de perturbări ale funcţionării.

4.6.6. Aparate speciale pentru măsurarea eforturilor în sîrme, toroane etc.

în prezent se folosesc din ce în ce mai multe aparate care permit stabilirea turilor din sîrme şi toroane. Aceste aparate pot fi grupate după principiul uncţionare în două mari categorii, şi anume: aparate a căror funcţionare tazează pe dependenţa frecvenţei vibraţiilor transversale de eforturile de ndere care solicită sîrma, sau altele care se bazează pe dependenţa mărimii ;ţii transversale făcută de o anumită porţiune a sîrmei sub acţiunea unei e transversale date, de eforturile din sîrmă. La ÎNCERC, pe baza documentaţiei primite din U.R.S.S. s-a realizat un

7ig. 4.84. Aparatul INA-3 în timpul Fig. 4.85. Principiul de funcţionare a dina-

— eroarea de măsurare a frecvenţelor, pentru umiditatea de maximum '0 şi temperaturi cuprinse între +30° şi —10°C este de ± 2 % ;

i u

efectuării măsurării efortului într-o bară. mometrului cu sîrmă.

178

— alimentarea aparatului se face de la o baterie de lanterna; — numărul de măsurări care se poate efectua cu o singură baterie este

de circa 1 000; — dimensiunile aparatului sînt 200x100x00 mm; — greutatea aparatului 2 kg. Procesul măsurării se rezumă la excitarea oscilaţiilor transversale in sîrma

sau bara întinsă prin lovire sau ciupire şi la măsurarea frecvenţei acestor oscilaţii cu ajutorul traducto-rului care se ţine la o distanţă de 0,5—1,0 cm de bara care vibrează. Măsurarea se face nu-mai pe o porţiune scurtă a ba-rei întinse, şi anume porţiunea delimitată intre punctele de fixare care pot fi articulaţii sau încastrări. Cunoscind frec-venţa oscilaţiilor transversale, lungimea barei între punctele fixe, diametrul sau momentul de inerţie al secţiunii transver-sale şi modulul de elasticitate al materialului se poate deter-mina cu ajutorul formulelor, forţa cu care este solicitată bara. Nomograme construite special simplifică la maximum inter-pretarea măsurărilor.

în fig. 4.85 este arătat prin-cipiul de funcţionare a apara-tului denumit dinamometru cu sîrmă, la care determinarea for-ţei necunoscute Q se face pe baza valorilor cunoscute P, / şi l [4.40].

Totuşi, datorită dificultă-ţilor întîmpinate la stabilirea unor relaţii de legătură între aceste mărimi, se obişnuieşte să se utilizeze pentru aparatele de acest tip diagrame de eta-lonare întocmite cu ajutorul unor alte aparate de măsură.

La ÎNCERC au fost realizate mai multe aparate funcţionînd pe principiul , dinamometrului cu sîrmă" (fig. 4.86, a). De asemenea, un astfel de aparat (fig. 4.86, b) a fost realizat şi utilizat pe un şantier din R.P.R. la controlul eforturilor din armătura pretensionată a unor rezervoare [4.411.

F i g . 4 . 8 6 . A p a r a t e f u n c ţ i o n î n d p e p r i n c i p i u l d i n a m o -m e t r u l u i c u s î r m ă :

u —aparate realizate la Î N C E R C ; b — aparat realizat şi uti -lizat pe un şantier d in ţara noastră la controlul e fortur i lor din armătura pretensionată exterioară a unor rezervoare.

179

Bibliografie

• * * Normativ condiţionat pentru calculul construcţiilor la stări limită. încărcări în con-strucţii civile şi industriale P.7-62, Bucureşti, Editura tehnică, 1963.

Y o u n g, L. , Structural Testing at High Temperature, Experimental Mechanics, iulie 1961. G a l l a g h e r , R . H. , Q u i n n, I. F . , T u r r e n t i n e , D . , Techniques for Testing

Thermally Affected Complex Structures, Experimental Mechanics, august, 1961. K r a s i k o v , S. A . , Ispltanie stroitelnth konstrukţii, Moskva, Gosstroiizdat, 1952.

. L o b e l , L . , T a n n e n b a u m , M., V i e s p e s c u , D . , Acoperiş suspendat pe cabluri pretensionate pentru un restaurant pe litoral, Revista Construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 1/1962.

L e o n h a r d t , F r. , B a 1 1, K . , S p e i d e 1, E . , Sichere Bemessung von Zementsilos, Beton u. Stahlbetonbau, martie 1960.

U n g u r e a n u , I . , Realisation et essai d'un shed experimental du type „S" en biton pricontraint, Proceedings of the Symposium on Shell Research, Delft, 1960.

T a n n e n b a u m , M., P e t c u, V . , Studiul experimental la scară naturală asupra unei tnvelitori cilindrice din beton precomprimat pentru acoperirea unei clădiri social culturale, Revista Construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 7/1959.

A r c a n, M. , N i c o 1 a u, E d. , G r i g o r e s c u, G. , încercarea fermelor metalice de la sala Palatului R.P.R., Revista Construcţiilor şi a materialelor de construc-ţii , 5/1960.

1. M o l d o v a n u , M., T e o d o r e s c u , N . , A n a s t a s i u , D . , C a r a b i n , C., Ctteva aspecte ale execuţiei acoperişurilor din beton precomprimat la trei cinemato-grafe din Bucureşti, Revista Construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 10/1962.

. V i e s p e s c u , D . , P e t c u, \\, Essais a ichelle en vrai grandeur de quelques voiles minces en biton precontraint, Comunicarea 21, Tema I al 4-lea Congres FIP , Homa-Neapole, 1962.

!. B e z u h o v , K . I . , Ispltanie stroitelnth konstrukţii i soorujenii, Moskva, Gosstroiizdat, 1954.

i. L o b e l , L . , V i e s p e s c u , D. , Sttlpi din beton precomprimat pentru electrificări rurale (Studiu experimental), Revista Construcţiilor şi a materialelor de con-strucţii, 12/1959.

;. H a 1 m a g i u, M., S c r i p c ă, L . , Din practica betonului precomprimat, Bucureşti, Editura tehnică, 1957.

>. N I I O M T P, Ukazaniia po proizvodslvenntm ispttaniiam krupnorazmernth predvari-lelno napriajennth jelezobetonnth konstrukţii, Moskva, 1962.

>. M i li ă i 1 e s c u, M., U n g u r e a n u, I . , A neiv shell form for prestressed sheds, colocviul IASS, Madrid, 1959.

. U n g u r e a n u , I., T a n n e n b a u m , M. , D a s c ă 1 u, G., D a m i a n, F. , Recherches sur des modeles en mortier de ciment pour l'itude des etats-limites des voiles en biton arme et en biton pricontraint. Symposium on non-classical shell problems IASS, Varşovia, 1963.

i. R i e s s a u w, F. G., Le nouvel iquipement du Laboratoire en Biton Arme de l'Uni-versite de Gand pour essais statiques et dynamiques d'ilements de construction de grande dimension, Pr^contrainte, 1/1953.

'• M o r i c e , P. B. , Cement and Concrete Association, Raports Techniques, aprilie 1957, Service des Constructions, Bull. RILEM, 35/1957.

. H o g n e s t a d , E . , M a 11 o c k, A. H . , K a a r, P. H. Composite Construction for Continuity, Journal of the Prestressed Concrete, Institute 5, 1/1960.

. K r o t o v s k i i, S. S., Polevte ispltaniia sbornth krupnorazmernth jelezobetonnth konstrukţii, Gosstroiizdat, Moskva, 1959.

. D i m i t r i u , N . , M a r c u, D . , încercarea tuburilor de presiune din beton armat precomprimat tip Progresul, Revista Construcţiilor şi materialelor de construcţie, 9/1963.

. L e o n h a r d t , F r. , Spannbeton făr die Praxis, Stuttgardt, 1955.

. H u d s o n, D. E . , A neiv vibration exciter for dynamic tests on full-scale structures, California Institute of Technology Earthquake Engineering Research Laboratorv, septembrie 1961.

180 METODE $1 APARATE t'ENTRU ÎNCERCĂRI NF.DESTRUCTIVF

4.25. * * * Facilities for carlhquake engineering researeh, Huilding Research Institute, Tokyo, 1960.

4.26. C l o n (I, W. K ., Period measarenrents of structures in Chile, Bull Seismological Society of America, 2, 1963. «.

4.27. Iv u z in i n a, N. V . , R o m a ş e v şi alţii Seismiceskii effekt vzrtvov na vibrafii nes-kalnih sviaznîh gruntah. Trudi Instituta Fiziki Zcmii, Voprosî injenernoi seismo-loghii, 6, 1962.

1.28. K i r i 1 1 o v , F. A . , K voprosu ob issledovaniah seismiceskouo effekta vzrivov v Institute Fiziki zemli A. N. SSSR, Voprosl injenernoi seismologhii, 6, 1962.

4.29. M e d v e d e v , S. V . , Seismika gornth vzrivov, Moskva, Gosstroiizdat, 1964. 4.30. H u d s o n, D. E . , A 1 f o r d, I. L., II o u s n e r, G. W. , Measured response

of a structure to an explosive-generated ground shock, Bull. Seismological Society of America, 3, 1954.

4.31. L i n d e r, R . , Die Auswirkung von Sprengerschiitlernungen beim Stollbn u.Kaser-nenofiu, Der Bauingenicur, 10, 1961.

4.32. K a n a i, K . , K i s h i n o v y e , F. , N a s u, N., K a w a s u m i, H. , Vibration of a reinforced concrete building moved iviţii vibration generators, Bull . Earthquake Research Institute, 2, 1958.

4.33. II u d s o n, I). E . , Synchronized vibration generators fur dynamic tests of fult-scale structures, California Institute of Technology Earhquake Engineering Research Laboratory, nov. 1962.

4.34. P e t r o v, B. A . , Eksperimentalinoe opredelenie davleniia (emerita na stenki jelezobe-tonnth silosov, Ţement, 2/1958.

4.;J5. F r a n z, C., Unmittelbarc Spannungsmessung in Beton und Baugrund. Der Bauinge-nieur, nr. 5/1958.

4.36. L c c o y, J . , La mesure des pressions dans Ies sols, Le Gi'nie Civil, 6/1952. 4.37. P r o c h a z k a , L . , Prii fung und Forschungsergebnisse an Rultel-Verdichtern in CSSR,

Conferinţa privind tehnica compactării prin vibrare, Budapesta, 1963. 4.38. T a n n e n b a u m , M., Redistribuirea eforturilor la grinzi continue de beton precom-

primat, Revista Construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 11/1959. 4.39. G a r h o t z , G., Versuche und Ergelmisse beim Riitteln von Beton, Boden und Schotter

am Institut fur Baumaschinen und Baubetrieb in den Jahren 1935 — 1963, Confe-rinţa privind tehnica compactării prin vibrare, Budapesta, 1963.

4.40. B o g h i u , N . M., Tehnologia betonului precomprimat, Bucureşti, Editura tehnică, 1962. 4.41. K r e s t c 1, H . , Rezervoare precomprimate după principiul cercurilor de budană, Revista

Construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 3/1959.

5. METODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

5 .1. Introducere

Dezvoltarea tehnicii s-a reflectat în ramura construcţiilor între altele prin apariţia unui nou tip de încercare a construcţiilor şi a materialelor de con-strucţie — încercarea nedestructivă*. în raport cu încercările clasice, des-tructive, această nouă metodă prezintă următoarele avantaje [5.1, 5.2]:

* Prin încercări nedestructive, in accepţiunea actuală a acestui termen, se Înţeleg acele încercări care procură informaţii asupra proprietăţilor fizico-mecanice ale oricărui material sau privitor la omogenitatea sa fără a distruge construcţia sau elementul de construcţie In rare appcl matprîal inclnc

I N T R O D U C E R E 181

epruvetele sau elementele încercate 1111 sînt distruse, astfel încît pe o aceeaşi epruvetă o încercare poate fi repetată ori de cîte ori este nevoie;

— anumite tipuri de încercări nedestructive, permit încercarea directă pe construcţie. Acesta este argumentul hotărîtor care a determinat larga răs-pîndire a încercărilor nedestructive în deosebi la încercarea betonului armat;

— în sfirşit, metodele nedestructive sînt rapide ca timp de execuţie şi economice din punct de vedere al investiţiilor de utilaj şi al consumului de materiale.

Pentru sistematizarea mulţimii metodelor nedestructive existente astăzi este utilă o clasificare. în cele ce urmează sînt prezentate două asemenea clasificări: una are drept criteriu natura metodei de încercare şi alta obiec-tivul încercării, proprietatea fizico-mecanică care urmează să fie stabilită

_în_final 15.3, 5.4]. Clasificarea funcţie de natura metodei, reprezentată în arată

că din punct de vedere al apartenenţei lor metodele nedestructive sînt dezvoltări ale următoarelor ramuri ale fizicii: acustica, mecanica, fizica atomică şi electricitatea.

— Metodele acustice, astăzi cele mai răspîndite şi cele mai eficace, sînt reprezentate prin două grupe mari de metode: metodele de impuls şi metodele vibraţiilor proprii. Metodele de impuls măsoară caracteristicile de propagare ale unui tren de unde, monocromatic sau nu, prin material, în timp ce meto-dele vibraţiilor proprii urmăresc stabilirea frecvenţei propi ii de vibrare a ele-mentului încercat fie cu ajutorul vibraţiilor întreţinute, prin metoda rezo-nanţei, fie prin şoc.

Din grupa metodelor mecanice sau de duritate superficială fac parte metoda amprentei, a cărei tradiţie este moştenită îndeosebi de la încercarea metalelor şi este recent extinsă şi pentru încercarea betonului, precum şi metoda

Metcde acustice

Z X

Mchdemecomce Metode (de duritate) atomice Metode 1

e/ectnce | / X Metoda

amprentei Metoda

recu/u/u/ Metcdo absorbţiei

Metoda reacţiei

Metodai/) ductonte/

Metoda vitezei unui semnot

ano como •tic

•ultrasunete

Metoda vtezeiunui semna! ocustic comp/e*

Metoda vibraţiilor proprii

intretinuk

Metoda vibraţiilor proprii prin şoc

Meroaa bile/

X Metoda scfe-rometru/ui

Radiaţii r

Radiaţii X

Meicaa constante> dieiectnce

Neutroni

Fig. 5.1. Clasificarea metodelor nedestructive funcţie de natura metodei .

reculului, care prezintă anumite dezvoltări speciale în cazul betonului şi este iarg răspîndită astăzi datorită simplităţii şi comodităţii efectuării încercărilor.

Grupa metodelor atomice este reprezentată prin metodele de absorbţie pentru care se utilizează radiaţii y sau X — singurele care au o putere de

1 8 2 METODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

penetrare satisfăcătoare — în scopul determinării densităţii sau compactităţii materialelor sau a poziţiei armăturilor în beton, fie prin metodele bazate pe ciocnire interatomică, în care scop este urmărită ciocnirea între neutroni şi atomii de hidrogen ai apei, pentru stabilirea umidităţii elementului cercetat.

în clasificarea dată în fig. 5.2, funcţie de obiectul încercării, se regăsesc aceleaşi metode sistematizate după noul criteriu. Această clasificare este mai

Oefectoscopie

Fig. 5.2. Clasificarea metodelor nedestructive funcţie de obiectul metodei .

interesantă din punct de vedere al constructorului întrucît îi creează imaginea tuturor posibilităţilor existente pentru stabilirea mărimii care îl interesează. Selecţia între metode se face ţinînd seama de condiţiile încercării, de posibi-lităţile existente, de precizia metodei etc. De multe ori utilizarea simultană a două sau mai multe metode în acelaşi scop constituie un control util.

Dintre metodele prezentate în fig. 5.1 si 5.2 sînt folosite actualmente la ÎNCERC:

— metodele acustice de impuls cu ultrasunete sau cu semnal acustic complex;

— metodele acustice de vibraţii proprii — cu vibraţii întreţinute. — metodele de duritate superficială atît cele de amprentă cît mai ales

cele de recul. — metodele atomice bazate pe atenuarea radiaţiilor y şi X ; — metodele electrice de inductanţă. Pentru toate aceste metode, ÎNCERC dispune de aparatura şi de dispozi-

tivele necesare măsurărilor şi a efectuat diferite cercetări şi aplicaţii în pro-ducţie cu ajutorul lor. în cele ce urmează vor fi descrise în detaliu aceste metode.

5.2. Metode acustice

Metodele acustice, astăzi cele mai răspîndite metode de încercare nede-structivă, se bazează în principiu pe interdependenţa dintre proprietăţile acustice şi cele fizico-mecanice ale materialului. Unele din proprietăţile fizico-mecanice ale materialului sînt mărimi perfect elastice ca de exemplu modulul de elasticitate E, modulul de elasticitate la lunecare G, coeficientul lui Poisson

METODE ACl '^TICE 183

loarte mici, deformaţiile vîscos-plastice 1111 au timp să se dezvolte. Corespon-denţa intre aceste mărimi şi proprietăţile acustice măsurate în încercări este directă şi sigură, dată de legile clasice ale acusticii şi elasticităţii [5.5].

Acele proprietăţi fizico-mecanice însă, care depind pe lîngă proprietăţile elastice şi de proprietăţile vîscos-plastice ale materialelor, cum sînt rezistenţele mecanice de rupere, sînt corelate mai greu cu proprietăţile acustice măsurate direct. Întrucît tocmai aceste elemente prezintă un interes practic deosebit pentru constructor, eforturile in cercetările contemporane sînt dirijate în special în direcţia găsirii celor mai adecvate relaţii de legătură între cele două categorii de mărimi, acustice şi mecanice.

Vor fi analizate în cele ce urmează metodele acustice existente, principiile şi domeniile lor de aplicare, aparatele corespunzătoare precum şi eficacitatea comparativă a metodelor.

5.2.1. Metoda impulsurilor Metoda impulsurilor a fost elaborată relativ recent; ea a apărut ca o

formă superioară a primelor metode de defectoscopie ultrasonoră bazate pe emiterea vibraţiilor neîntrerupte. în primele faze ale defectoscopiei se folosea o sursă continuă de vibraţii ultrasonore aplicată pe una din feţele probei ce trebuia să fie examinată IJe faţa opusă se aplica receptorul de ultra-sunete care urma să semnalizeze prezenţa unui defect prin întreruperea recepţiei. Evenimentul se producea ori de cîte ori receptorul intra în conul de „umbră" al defectului şi din această cauză metoda a fost denumită şi „metoda umbrei" sau a „tăcerii". Metoda descrisă are anumite servituţi dintre care se menţio-nează: imposibilitatea stabilirii adîncimii la care se află defectul, imposibi-litatea detectării defectelor în piese la care este accesibilă o singură faţă etc.

Pentru remedierea acestor lipsuri a fost imaginată metoda impulsurilor in care vibra-ţiile ultrasonore nu se mai emit neîntrerupt, ci sub formă de impulsuri scurte cu anumită cadenţă. Urmărirea propagării impulsurilor per-mite atît stabilirea adîncimii la care se află de-fectul cît şi examinarea probelor cu o singură faţă accesibilă (în corpuri omogene), precum şi sta-bilirea valorii constantelor elastice ale mate-rialului.

Vor fi analizate in cele ce urmează urmă- F i g 5>3> schemă b loc In metoda toarele aplicaţii principale ale metodei impui- umbrei, surilor: măsurarea constantelor elastice, defec-toscopia în materiale omogene, defectoscopia în materiale eterogene, determi-narea rezistenţei betonului.

5.2.1.1. Măsurarea constantelor elastice

Prin constante elastice, se înţeleg modulul de elasticitate E, modulul de elasticitate la lunecare G şi coeficientul lui Poisson a, mărimi care de altfel sînt legate prin relaţia* E

G=2{î+W (5.1)

Generator Modutotor Generator Modutotor

•Defect Eprureto

'--'Jr^ Receptor

Amplificator Indicator

METODE ACUSTICE ' 1 8 5

Din relaţiile (5.3) şi (5.4), ţinînd seama de relaţia (5.1), se poate deduce relaţia dintre viteza de propagare a undelor transversale şi viteza de propagare a undelor longitudinale în bare. Pentru p,%0,25 rezultă:

0 ^ 0 , 6 3 ^ . (5.8) în cele ce urmează se notează simplu vt şi se numeşte viteză de propagare

longitudinală, viteza de propagare a undelor longitudinale in mediu tridi-mensional infinit ceea ce riguros s-ar nota vix . Dacă este vorba despre viteza în bare, se va arăta aceasta în mod explicit in expunere şi în notaţii.

Dacă se notează cu a raportul dintre viteza undelor longitudinale şi cea a undelor transversale:

a = Vt (5-9)

rezultă, eliminînd pe E între relaţiile (5.2) şi (5.4), ţinînd seama de relaţia (5.1), şi explicitînd funcţie de fx, că:

Deci coeficientul lui Poisson poate fi calculat cunoscînd viteza longitudi-nală şi viteza transversală de propagare. Mai departe calculul lui E şi G se poate face cu ajutorul relaţiilor (5.2) şi (5.4). Două precizări sînt încă necesare pentru a evita orice eroare sau confuzie:

Ecuaţiile (5.2), (5.3) şi (5.4) în această formă sînt scrise pentru sistemul CGS iar E şi G rezultă astfel în dyn/cm2. Dacă se lucrează în sistemul tehnic MKfS şi se doreşte să se obţină E şi G în kgf/cm2, atunci densitatea p trebuie exprimată în funcţie de greutatea specifică y conform cunoscutei relaţii:

P = ] (5.H)

în care g este acceleraţia gravităţii. A doua precizare se referă la faptul că E, G şi p. astfel calculaţi sînt

valorile dinamice ale modulului de elasticitate al lui Young, ale modulului de elasticitate la lunecare şi ale coeficientului lui Poisson, stabilite într-o transformare adiabatică. Aceste valori coincid cu cele statice, deduse în trans-formări izoterme, în cazul corpurilor perfect elastice şi sînt cu atît mai deose-bite de acestea, cu cît deformaţiile vîscos-plastice joacă un rol mai deosebit în deformarea corpului încercat. în cazul betonului, diferiţi cercetători au găsit între modulul de elasticitate static Es şi cel dinamic Et/ o relaţie de forma:

E(1=OLES (5.12) în care a este cuprins intre 1,05 şi 1,20 funcţie de importanţa deformaţiilor vîscos-plastice la betonul încercat [5.7],

Determinarea vitezei longitudinale Vi nu ridică probleme speciale. în eazul corpurilor omogene ea se face de obicei prin metoda reflexiei (fig. 5.4) şi în acest caz:

(5-13)

186 METODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

unde lt este lungimea probei şi tt timpul citit la aparat între două reflexii succesive. Determinarea se poate face însă şi prin transmisie, cum se face în mod exclusiv în cazul corpurilor eterogene (fig. 5.5). Viteza longitudinală se calculează atunci cu relaţia:

vt= (5.14)

Ecranul tubului cotodic

Impuls reflectat

Emiţător-

V

Ecranul tubului catodic

1 receptor Receptor i y

Emiţător

Earoretâ

Fig. 5.4. Determinarea vitezei lon-gitudinale In metoda reflexiei.

Eprovetâ

Fig. 5.5. Determinarea vitezei lon-gitudinale in metoda transmisiei.

în care li este lungimea probei iar ti timpul scurs intre momentul emisiei şi momentul recepţiei semnalului.

Determinarea vitezei transversale este mai dificilă şi trebuie separate în acest scop cele două cazuri posibile: medii omogene şi medii eterogene.

în medii omogene, pentru determinarea vitezei transversale, se lucrează prin metoda reflexiei. în vederea înţelegerii celor ce urmează este util să se reamintească fenomenele care se produc la căderea unei unde elastice longitu-dinale sub o incidenţă oarecare a (fig. 5.6) pe suprafaţa de separare a două medii de densităţi diferite px şi p2 ( p 1 < p 2 ) - O parte din energia undelor incidente se reflectă pe suprafaţa de separare a celor două medii sub formă de unde longitudinale şi transversale iar o altă parte se refractă sub aceleaşi forme [5.8]. Legile reflexiei şi refracţiei arată că între unghiurile formate cu această ocazie de diferite unde şi vitezele lor de propagare, în cele două medii, există următoarele relaţii:

sin 3 „ii

sin y sin 8 sin e

T (5.15)

unde cu indicele / sînt notate vitezele longitudinale şi cu indicele t vitezele transversale.

Din relaţia (5.15) rezultă că: y>(3 întrucît i ? / / > y / / . Există deci posibi-litatea ca mărindu-1 continuu pe a să se atingă o primă valoare critică pentru care propagarea undelor longitudinale în mediul II să se facă de-a lungul suprafeţei de separare între cele două medii (y=90°) iar în interiorul mediului II

VIETODF ACUSTICE 187

să nu pătrundă decît unde transversale. Această valoare rezultă din relaţiile (5.15):

sin acr ( i )= —Ţj • vi

(5.16)

Ecranul tubv/ui cotodic

Undo mcident5

Suprafaţă de separare

Jmpu/s refiecfot

Fig. 5.6. Incidenţă obl ică.

Emiţotor-receptor

Epruvetă- _

Fig. 5.7. Determinarea vitezei trans-versale în metoda reflexiei.

Mârindu-1 in continuare pe a se ajunge in situaţia ca şi propagarea undelor transversale să se facă de-a lungul suprafeţei de separare a celor două medii ({3 = 90 ), lucru care se petrece atunci cînd conform relaţiei (5.15) mărimea lui a este definită de:

sin acr(2>= - j j • (5.17) vt

în apropierea acestei valori a lui a, propagarea undelor are loc conform schiţei din fig. 5.7, aproape paralel cu suparafaţa. în aceste condiţii determi-narea vitezei de propagare transversală este posibilă, | Receptor spaţiul fiind cunoscut, cu — j relaţia: | Emiţător

^ I

"t= 2 U (5.18)

I Emită tor \ Recepta

începutul unde/or longitudinale

începutul undelor transversale

I* a

in care l i^ ' t este spaţiul parcurs de undele trans-versale şi tt este timpul citit la aparat.

Din cele prezentate se vede că pentru determina-rea vitezei transversale în medii omogene este necesar un set de emiţători-recep-tori prismatici (care emit sub unghiuri diferite de zero faţă de normală), de înclinări diferite. Pentru ca ecuaţia (5.17) să fie posibilă ( v ^ v 1 / ) . la determinările pe oţeluri se alege drept mediu / de obicei plexiglasul.

Fig. 5.8. Determinarea vitezei transversale în me-toda transmisiei:

a — poziţiile emiţătorului şi receptorului; b — semnalul observat.

188 METODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

Determinarea vitezei transversale în medii eterogene este mai dificilă întrucît aici nu este posibilă separarea completă a undelor transversale de cele longitudinale. Pentru favorizarea recepţiei undelor transversale poziţiile transductoarelor sînt cele din fig. 5.8, a. Determinarea undelor transversale se face urmărind pe diagrama impulsului recepţionat momentul in care curba schimbă de semn, ca urmare a schimbării poziţiei receptorului (fig. 5.8. b). Undele longitudinale nu sînt sensibile la această schimbare de poziţie, in timp ce cele transversale sînt.

L?

5.2.1.2. Defecfoscopia în medii omogene

Un alt domeniu de aplicare în construcţii a ultrasunetelor îl constituie defectoscopia materialelor omogene. Pe această cale este posibilă identificarea defectelor de turnare ale elementelor din construcţiile metalice controlul calităţii sudurilor, controlul grosimii pieselor etc. Faţă de alte tipuri de defec-toscopie (cu radiaţii X sau y) defectoscopia ultrasonoră prezintă următoarele avantaje: dă posibilitatea examinării unor grosimi mari, poate fi aplicată la elementele cu o singură faţă accesibilă, poate stabili adincimea la care se află defectul constatat, este simplă din punct de vedere al protecţiei muncii şi imediată în enunţarea rezultatelor.

Metodei îi sînt caracteristice insă şi următoarele lipsuri: nu dă informaţii amănunţite asupra formei şi mărimii defectului constatat şi prezintă aşa-numite zone „moarte" în care nu poate evidenţia prezenţa unui defect.

în principiu, defectoscopia de impuls se bazează pe măsurarea carac-teristicilor de propagare ale unui tren foarte scurt de unde, numit impuls, prin materialul cercetat. Măsurările se pot face prin transmisie, prin reflexie sau mixt în defectoscopia mediilor omogene metoda prin reflexie este cea mai utilizată.

Schema de principiu simplificată a unui defectoscop pe bază de impulsuri poate fi urmărită în fig. 5.9. Elementul de bază al defectoscopului, care comandă

Amplificator r

Tub ^catodic

Generator bora de timp

cm/tător Receptor]

Defect

ae Înaltă frecvenţă

-Epruvetă

Generator sincroniza/or

Fig. 5.9. Schemă bloc simplif icată a aparaturii fo-losite în defectoscopia de impuls prin reflexie.

Fig. 5.10. Succesiunea de impul-suri a multivibratorului .

funcţionarea tuturor blocurilor sale, este generatorul sincronizator. în com-ponenţa sa intră un multivibrator şi un bloching-generator sau un generator sincronizator de vibraţii.

Multivibratorul are rolul de a forma impulsuri dreptunghiulare de ten-siune, de o durată mică (T) care se succed la un anumit interval de timp t0

189

(fig. 5.10). Aceste impulsuri comandă simultan atit generatorul de impulsuri care alimentează emiţătorul cit şi baza de timp desfăşurată.

în schema bloc din fig. 5.9 se vede că generatorul sincronizator pe de o parte comandă oscilaţiile generatorului de înaltă frecvenţă care formează cu o anumită frecvenţă de repetiţie, impulsuri de înaltă frecvenţă, necesare pentru alimentarea emiţătorului. Pe de altă parte, generatorul sincronizator asigură declanşarea generatorului bazei de timp întîrziate.

în generatorul bază de timp se transformă tensiunea dreptunghiulară dată de multivibrator între succesiunile de impulsuri într-o tensiune în dinţi de fierăstrău (fig. 5.11) care poate fi considerată practic liniară ca variaţie.

Cu tensiunea în dinţi de fierăstrău a bazei de timp, aplicată plăcilor orizontale ale tubului catodic, este posibil să se asigure o măturare a ecranului tubului de către un fascicul de electroni o dată cu începutul fiecărui impuls şi o revenire la zero pentru impulsul următor.

Impulsurile generatorului de înaltă frecvenţă sosesc la piezoelementul emiţător şi sînt transformate în impulsuri ultrasonore (v. fig. 5.9) care se propagă în elementul încercat. După ce întîlnesc un defect sau partea opusă a elementului, ele se reflectă şi sînt captate de un receptor care poale fi diferit sau nu de elementul emiţător. în el, undele sînt transformate din nou în varia-ţii de tensiune care, după ce sînt amplificate şi detectate (fig. 5.12), se aplică plăcilor verticale ale tubului catodic. Ceea ce se observă pe ecranul tubului catodic este reprezentat înfig. 5.13, şi anume impulsul emis, j, impulsul reflectat pe defect şi impulsul reflectat pe fundul probei examinate. U-ni

Impulsul emis /de multivibrator

Impulsuri , electrice

Penoada de vibraţie

5.11. Transformarea tensiunii bazei de t imp:

a — tensiunea multivibratorului; b — tensiunea bazei de t imp.

Fig. 5.12. Defectarea* impulsurilor.

Dacă ecranul este gradat în diviziuni de timp cu ajutorul unui oscilator de frecvenţă dată, cunoscînd viteza de propagare a ultrasunetului în material, se poate determina adîncimea la care se găseşte defectul observat.

O importanţă deosebită în defectoscopie joacă aşa-numita zonă „moartă" in care nu este posibilă identificarea unui defect. Existenţa ei se datorează suprapunerii semnalului reflectat peste semnalul iniţial.

Folosirea în defectoscopia ultrasonică a transductoarelor piezoelectrice drepte, emiţătoare exclusiv de unde longitudinale (fig. 5.14, a), nu permite

190 METODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

Fig. 5.13. Schemă de lucru In metoda de impuls Fig. 5.14. Palpatori piezoelectrici : prin reflexie. a — drept; b — prismatic.

totodeauna efectuarea unui control riguros. Uneori este indicată folosirea capetelor prismatice în care axa cristalului face un unghi diferit de zero cu

normala (fig. 5.14, b). Cu ajutorul [cracalod/cV'Ui l o r s î n l t r a nsmise în material, con-

Im u/sul ^ 0 r m c e l ° r arătate la pct. 5.2.1.1, Impu/siniţjo/ ^^^ /de fund unde transversale. Unda longitu-

Emi+ător ^v / /ş/p vImpuls de la ' Receptor defect

\ •x

/x

W>L^Epruveto /

Oefect

dinală emisă de cristalul piezoelectric cade sub un unghi oarecare pe suprafaţa de separare plexiglas-oţel şi se refractă într-o undă longitudinală şi una transversală. In defectoscopia ultrasonică se utilizează transductoare piezoelectrice pris-matice cu unghiuri de incidenţă pentru unda longitudinală între primul şi al doilea unghi critic (v. pct. 5.2.1.1.).

în defectoscoapele moderne de impuls există în afara etajelor principale, prevăzute în schema bloc din fig. 5.9, o serie de etaje auxiliare care permit

Surpresor de impulsuri

parazite

Generator de iippulsuri ae îna/fâ frecventă

Epruvetă

Fig. 5.15. Schemă b loc detaliată a aparaturii folosite in defectoscopia de impuls prin reflexie.

realizarea unor condiţii optime de citire, a unei precizii superioare a aparatu-lui. O schemă bloc completă a unui defectoscop de impulsuri este dată în fig. 5.15.

METODE ACUSTICE ' 191

CaracLeristieile care trebuie avute în vedere la procurarea unui defectoscop şi ordinul de mărime ai performanţelor sale sînt:

grosimea maximă ce poate fi examinată (în oţel de ordinul 3—5 m); — zona „moartă" minimă (în cazul lucrului cu un singur emiţător-recep-

tor) 3—5 mm; — suprafaţa minimă a unui defect care poate fi pus in evidenţă

(0,7—2 mm2 la adîncimea 100—200 mm şi 3- 4 mma la adîncimea pînă la 1 m); — exactitatea indicării poziţiei defectului, 1—3%;

frecvenţa fixă de lucru — în intervalul 0,5—4,5 MHz; — lungimea impulsurilor. 0,5—10 JAS; — greutate, 15—20 kg. La cercetarea unei epruvete prin defectoscopie ultrasonoră sînt necesare

anumite măsuri de precauţie care trebuie luate pe suprafaţa epruvetei. Ea trebuie să fie perfect netedă, curăţită de praf şi de alte corpuri străine iar între emiţător sau receptor şi materialul examinat trebuie introdus un cuplant cu rezistenţă acustică (py), mare, care să elimine aerul şi deci să micşoreze pierderile prin reflexie. In cazul suprafeţelor metalice el este de obicei: ulei de transformator, ulei de mecanisme, glicerină, săpun lichid, vaselină şi chiar lianţi, amalgam etc. Ultimele sînt utilizate în special cînd se urmăreşte o cît mai mică amortizare a impulsului. Cu cît se utilizează frecvenţe mai mari, cu atît pretenţiile de prelucrare a suprafeţei sînt mai mari întrucît absorbţia aeestora în stratul intermediar de cuplant este mai mare.

Defectele care pot fi urmărite cu ajutorul defectoscopiei de impuls sînt: goluri, fisuri, floculări, zone de licuaţie, incluziuni nemetalice, pori cu gaze sau zgură (toate dacă au o lungime

Tipurile de defectoscoapc de impuls mai răspîndite la noi in ţară sint date in continuare. Defecloscopul UZD-7II (U .R .S .S . ) lucrează pe frecvenţele de 0,2 şi 2,8 MHz, adîncimea

maximă la care poate repera defecte fiind 2 600 mm (sonde drepte) şi 1 300 m m (sonde pris-matice) şi zona moartă de 22 mm respectiv 7 m m ; suprafaţa minimă a defectului de 2 m m 2

pînă la 200 m m adîncime şi 8 m m 2 peste 500 mm adlncime. Defecloscopul R . F . T . t ip 9024, produs în R . D . G . (Erfurt) , lucrează prin reflexie şi prin

transmisie. Domeniul maxim de măsură este 1 500 cm (la o ţe l ) ; frecvenţele ultrasonore utilizate sint: 0 ,5 , 1, 2, 4, 6 MHz fiecare cu un emitător di fer i t ; zona moartă este de 5 mm în oţel (la 4 MHz) .

Defectoscopul DI-10 ( R . P. Polonă) este unul din modelele moderne ale seriei D I de defectoscoapc poloneze. Domeniul său de măsură este cuprins între 2 m m şi 5 000 m m , adîn-cimea zonei moarte este de 2 m m ; suprafaţa minimă a unui defect care poate f i pus în evi -denţă cu acest aparat este de 1 m m a (pînă la 0,20 m depărtare de emiţător) ; frecvenţele impulsurilor ultrasonore care pot fi utilizate sînt: 0 ,4 , 0 ,8 , 1,5, 3, 4, 5 şi 6 MHz .

Defectoscoapele Sonovisor 1 şi Sonovisor 2 de producţie R . D . G . (Cari Zeiss-Jena) sint destinate încercării metalelor prin metoda ecoului . Frecvenţele de lucru sînt de 2,4 şi 8 MHz , grosimea maximă de oţel care poate f i examinată f i ind de 500 m m , adîncimea zonei moarte de li m m ; capetele emiţătoare sau receptoare sînt de tiLanat de bariu.

5.2.1.3. Defectoscopia materialelor eterogene

în acest paragraf vor fi prezentate problemele defectoscopiei in materiale, eterogene cu particularizări la defectoscopia betonului.

Din punct de vedere al propagării undelor, materialele eterogene se carac-terizează printr-un număr mare de schimbări de mediu. Aceasta antrenează

1 9 2

un mare număr de reflexii şi refracţii şi are drept urmare, în ultimă instanţă, o puternică împrăştiere a energiei iniţiale deci o mărire a coeficientului de atenuare.

Acest fenomen a imprimat anumite particularităţi defectoscopiei în medii eterogene. Pentru reducerea atenuării, se preferă frecvenţe mai joase; alegerea frecvenţei optime depinde de natura materialului cercetat şi de grosimile de material care urmează să fie examinate.

Gama de frecvenţe utilizată în defectoscopia materialelor eterogene, de oarecare compactitate, este cuprinsă între 20 şi 100 kllz cu tendinţa de aglo-merare îndeosebi către limita inferioara a acestui interval, limită care permite examinarea unor grosimi mai însemnate de material.

Defectoscoapele pentru încercări în medii eterogene se caracterizează printr-o schemă bloc, întrucîlva asemănătoare cu cea a defectoscoapelor pentru încercări în medii omogene dată în paragraful precedent.

Particularităţile principale ale defectoscoapelor pentru înccrcarea mate-rialelor eterogene în raport cu defectoscoapele pentru materiale omogene sînt următoarele:

— energii de emisie mai mari, pentru a compensa pierderile de energie prin absorbţie;

— frecvenţe ale ultrasunetelor emise mai mici şi chiar utilizarea unor emiţătoare cu spectru acustic de frecvenţe complex în acelaşi scop, al micşo-rării pierderilor de energie prin absorbţie;

- - amplificarea semnalului recepţionat foarte puternică pentru folosirea la maximum a energiei ajunsă la transductorul receptor,

în vederea realizării acestor deziderate de principiu, construcţia defec-toscoapelor are următoarele particularităţi:

— se lucrează aproape numai prin metoda „transmisiei" sau prin „transpa-renţă" întrucît identificarea defectelor prin metoda reflexiei este împiedicată de mulţimea reflexiilor parazite care au loc la fiecare schimbare de mediu, iar aplicarea metodei reflexiei ar presupune lungirea drumului parcurs de impuls pînă la dublare;

— se folosesc emiţători piezoelectrici cu randament mare (titanat de bariu îndeosebi şi foarte rar cuarţ) şi cu suprafeţe mari pentru a pune energii ultra-sonore mari la dispoziţie. Cînd defectoscoapele sînt destinate cercetării grosi-milor mari de materiale se folosesc emiţători electromecanici prin şoc care dispun de energii mult mai mari şi de un spectru larg de frecvenţe;

— receptorii piezoelectrici sînt ca şi emiţătorii din materiale piezoelec-trice cu sensibilitate mare, însă întrebuinţarea titanatului de bariu este aici mai puţin raţională întrucît are o permitivitate mare (e = l-100).

Pentru frecvenţe joase, la examinarea grosimilor mari, se folosesc receptori magnetostrictivi din nichel sau din aliajele sale;

— amplificatorii de recepţie sint puternici şi de bandă largă; — cronometrul dc timp sau întîrzietorul de timp calibrat este foarte precis

şi cu posibilităţi de verificare pe parcurs. Defectoscoapele moderne permit măsurări ale atenuării avînd gradaţi în

acest scop potenţiometrii amplificatorului de recepţie şi tubul catodic al aparatului.

METODE ACUSTICE ' 1 9 3

Schema bloc a unui defectoscop cu emiţător electromecanic pentru încer-carea betoane lor este dată în fig. 5.16.

o Reţea

Amplificator de recepţie

Generator mtcrosecundor de control

Intîrzietor oe timp cohbrat

Generator Sincronizator şi desfăşura for

Epruvefo •O#!mo= Receptor

_ n _ n _

Emită tor

Fig. 5.16. Schemă b loc a aparaturii folosite In defectoscopia impuls prin transmisie.

de

în cele ce urmează se vor prezenta cîteva tipuri de defectoscoape pentru încercări In medii eterogene existente în ţară, cu unele date constructive (pentru detalii a se vedea pros-

pectele respective). Auscultor dinamic t ip SBC-4 ( f ig. 5.17) produs de

Laboratoarele electro-acustice (Franţa) cu următoarele caracteristici :

— emiţătoare: piezoelectric de titanat de bariu pentru 10—30 cm grosime de beton, electromecanic mic pentru 30 cm —6 m grosime de beton, electromecanic mare pentru 6— 20 m grosime de beton;

Fig. 5.17. Auscultor dinamic tip Fig. 5.18. Sonometru tip 379 E . SBC-4.

— receptoare: piezoelectric de titanat de bariu pentru 10—30 cm grosime de beton şi magnetostrictiv de la 30 cm la 20 m ;

- scări de t imp Intre 80 şi 40 000 JJLS;

194

— domeniu 7 cm — 20 m; — frecvenţa proprie a emiţătorului şi receptorului piezoelectric, 100 kHz; — precizia fie măsurare 4 - 1 — 2 % . Auscultor dinamic tip SBR-2, produs de aceleaşi Laboratoare electro-acustice: — emiţători şi receptori: piezoelectrici de titanat de bariu; * — frecvenţa proprie 100 kHz sau 000 kHz; — scări de timp: 30, 150, 300, 1 500 u.s; — precizia de măsurare ; [_1%: — grosimi de beton de la 2 cm plnă la circa 1 m; — măsurarea amortizării 0—80 dB, Elastonictru RECO, produs de firma "\V. Renlsch (R .D .G . ) , eu următoarele caracteristici: — emiţător inagnetostrictiv, din tole, de frecvenţă 40 kHz; — reccptor piezoelectric din titanat de bariu de frecvenţă 15 kHz; — precizia de măsurare i l % ; — grosimea de beton 10 cm— 2 m. Betonoscop de impuls B 1-8, produs în R, P. Polonă, cu următoarele caracteristici: — emiţători piezoelectrici de frecvenţele 30 ţi 100 kt Iz; — receptori piezoelectrici de frecvenţele 30 şi 100 kHz; — intervalul maxim de timp 0—4 000 jjts; —- precizia de măsurare 0,5 |JLS ; — grosimea de beton maximă; cîţiva metri. Sonometru 379 E (fig. 5.18), produs de Şcoala politehnică din Poznan (R. P. Polonă),

cu următoarele caracteristici: — emiţător şi receptor magnetostrictiv de frecvenţă 8 000 Hz ; — amplificare totală 115 dB; — scări de i imp 0—500 ps şi 0—2 500 pis; — grosimea minimă de beton 40 cm.

Defectele interne în corpurile eterogene şi îndeosebi în beton, care pot. li determinate cu ajutorul ultrasunetelor, sînt următoarele:

— - goluri; — fisuri sau rosturi de turnare; — straturi degradate superficial;

cuiburi de segregare. Prezenţa golurilor în beton este provocată de următoarele cauze: inclu-

ziuni de corpuri străine, reţea prea deasă de armături sau folosirea unor agre-gate prea mari la prepararea betonului.

Punerea lor în evidenţă cu ajutorul metodelor prin transmisie, este mai delicată decît în cazul metodelor prin reflexie. Se deosebesc două cazuri principale:

— dimensiunea defecLului este mult mai mare decît lungimea de undă a impulsurilor ultrasonore folosite

rf».; ( 5 . 1 9 )

— dimensiunea defectului este mai mică sau de acelaşi ordin cu lungimea dc undă a impulsurilor ultrasonore folosite

< / < X . ( 5 . 2 0 )

în primul caz, mai rar întîlnit în practică, care apare atunci cînd se utilizează unde de frecvenţă ridicată (de obicei mai mari decît 100 kHz) sau cind este vorba de goluri de dimensiuni mari, prezenţa golului se face simţită printr-o ..tăcere" a receptorului în zona golului.

Mai frecvent este cazul în care dimensiunea defectului este de acelaşi ordin de mărime cu lungimea de undă utilizată.

METODE ACUSTICE ' 1 9 5

în acest caz nu se mai obţine o zonă de tăcere, ci impulsul recepţionat este mult mai slab şi soseşte după un timp mai mare decît timpul de propagare in restul elementului (/0).

Identificarea acestei situaţii se face fie prin măsurări de atenuare, fie prin măsurări de timpi de propagare. în acest caz, dimensiunea minimă a defectului d dintr-un plan perpendicular pe direcţia de propagare a impulsului se deter-mină în mod aproximativ cu relaţia (fig. 5.19)

d^l (5.21)

1 1' ^ 1

!

/ j 1

Fig. 5.19. Schema determinării golu-rilor în beton.

in care l este distanţa între emiţător şi receptor.

în măsurările de atenuare, prezenţa golu-lui se face simţită printr-o creştere bruscă a coeficientului de atenuare, variaţiile depă-şind totdeauna 50% şi ajungînd destul de uşor pînă la 100%.

Pentru precizarea formei şi mărimii golului se folosesc, atunci cînd este posibil, încercări pe mai multe direcţii şi totdeauna se fac măsurări suplimen-tare, detaliate, în vecinătatea golului pentru precizarea formei şi mărimii lui.

Categoria a doua de defecte o constituie fisurile sau rosturile de turnare. Cu ajutorul defectoscopiei ultrasonore se poate preciza în general poziţia fisurii şi adîncimea hf pe care ea se dezvoltă însă nu se poate spune nimic despre deschiderea ei.

Determinarea poziţiei şi adîncimii fisurii este posibilă atunci cînd planul fisurii este perpendicular pe direcţia de propagare a ultrasunetelor şi devine imposibilă cînd planul fisurii este paralel cu direcţia de propagare a ultra-sunetelor.

Determinarea adîncimii fisurii prezintă şi ea două posibilităţi: — cazul hf în care adîncimea fisurii este mult mai mare decît lungimea

de undă, în care caz adîncimea fisurii este dată de zona de tăcere plus o lungime de undă

/ i / ^ Z + X ; (5.22) — cazul în care adîncimea fisurii este mai mică sau de acelaşi

ordin de mărime cu lungimea de undă, cazul cel mai curent în defectoscopia materialelor eterogene,în care impulsul ocoleşte fisura pe drumul fizic minim (fig. 5.20) şi soseşte după un timp tt mai mare decît timpul t0 utilizat pentru propagarea pe aceeaşi distanţă l în porţiuni de material de aceeaşi lungime, nefisurate.

Formula de calcul este asemănătoare cu cea din cazul golului, pînă la «n coeficient constant, întrucît problemele sînt similare

(5.23)

I9tî

O altă categoric de defecte o constituie straturile degradate superficial. Cauza acestor degradări poate fi diferită: îngheţ-dezgheţ repetat, incendiu etc. Există şi aici două posibilităţi de determinare a adîncimii: una numită anali-

tică şi o alta, de perforare. Metoda analitică se aplică în următoa-

rele etape: Se determină viteza de. propagare /;2

în stratul degradat şi viteza de propagare u2 în stratul de beton sănătos prin măsu-rări între puncte situate pe aceeaşi dreap-tă, la distanţe crescătoare (fig. 5.21, a); dacă / reprezintă punctul de frîngere a diagramei spaţiu-timp astfel obţinută

(fig. 5.21, b) grosimea stratului de beton degradat a este dată de relaţia

Fig. 5.20. Schema determinării adîncimii fisurilor.

fl = 2 O a doua metodă, mai sigură dar nu totdeauna aplicabilă, este metoda

perforării. In această metodă se fac găuri de diferite adincimi crescătoare, în

Fig. 5.21. Determinarea adîncimii straturilor degradate: a — schemă «le încărcare; b — variaţia timpului dc propagare în funcţie de distanţa emiţător-receptor.

elementul încercat, în care se aşază sondele emiţător şi receptor (fig. 5.22). în momentul în care timpul de propagare citit la aparat arată că s-a atins între emiţător şi receptor viteza de propagare corespunzătoare betonului normal neîngheţat, adîncimea de îngheţ rezultă din adîncimea perforării ultime, în această metodă trebuie acordată atenţie evitării zonelor marginale ale elementului (v. fig. 5.22 zona / şi II) care pot erona rezultatele.

O ultimă categorie de defecte ale betonului, care pot fi puse în evidenţă prin metode ultrasonore, o formează cuiburile de segregare. Ele sînt regiuni în care betonul prezintă un caracter evident macroporos ca rezultat fie al unei slabe compactări, fie al segregării fracţiunilor de agregate care intră în compo-ziţia betonului, în urma acţiunii unor agenţi exteriori (acţiunea gravitaţiei, a vibrării etc.).

METODE ACUSTICE ' 1 9 7

Pe suprafaţa care corespunde cuibului de segregare se observă o reducere sensibilă a vitezei de propagare faţă de viteza de propagare a zonei din jurul cuibului sau o creştere sensibilă a coeficientului de atenuare, datorită carac-terului macroporos al betonului din această zonă.

5.2.1.1. Determinarea rezistenţei betonului

Posibilitatea folosirii vitezei de propagare a ultrasunetelor pentru aprecierea rezistenţei betonului a apărut în jurul anului 1949, dato-rită în special lucrărilor lui J o n e s din Anglia [5.9, 5.10] şi foarte puţin mai tîrziu intre anii 1950 şi 1951 datorită lucrărilor lui D a w a n c e şi L'H e r m i t e [5.11, 5.12] în Franţa. l)e atunci numărul ţărilor şi cercetă-torilor interesaţi în această problemă s-a lărgit continuu. Se menţionează lucrările lui K r î 1 o v şi D u r a s o v [5.13], U r j u m ţ e v [5.14], L a t î ş e n k o [5.15], D z e n i s [5.16], M a k a r o v etc. (U.R.S.S.), F i 1 i p c i n s k i, S a w c z u k [5.17] şi B r u n a r s k i [5.18] (R.P.P.), J a v o r (R.S.C.S.) {5.19], G a I a m b o s şi K o c s i s (R.P.U.) [5.20], P o h l (R.D.G.) [5.21], H u y g h e (Belgia) [5.22], K r e i j g e r şi W i e b e n g a (Olanda) [5.23], T r u d s o (Danemarca) [5.24], precum şi cercetările şi lucrările realizate în Statele Unite, Canada şi Japonia.

Din punct de vedere istoric, evoluţia ideilor despre determinarea rezistenţei betonului cu ajutorul ultrasunetelor a fost următoarea: în jurul anului 1949 au apărut primele idei în legătură cu posibilitatea unei legături între viteza de propagare longitudinală a ultrasunetelor şi rezistenţele mecanice ale beto-nului [5.9]. Tot atunci s-a arătat că relaţia dintre cele două mărimi nu este univocă şi că este necesar un studiu al influenţei diferiţilor parametri care acţionează asupra cel puţin uneia din cele două mărimi, viteză sau rezistenţă, pentru a se putea stabili cum trebuie făcută corespondenţa viteză-rezistenţă.

Cercetările din jurul anilor 1950- 1951 la LBTP [5.11, 5.12] au condus la folosirea unei legături între viteză şi rezistenţă prin intermediul modulului de elasticitate dinamic. Se ştie că legătura dintre vitezele de propagare şi modulul de elasticitate dinamic pentru corpurile tridimensionale este dată de relaţia (5.2).

Şcoala franceză a propus mai departe o relaţie empirică de legătură între modulul de elasticitate dinamic şi rezistenţa betonului la compresiune sau intindere de forma

Ed = k ^ R c (5.25) sau

I r 2' 3'

—"i n

1 VA / / / 7/

1 w

l 5'

Vi 6' VA 1 >

V/, <A v\ YA I

; 2 3 a

Fig. 5.22. Determinarea adîncimii straturilor degradate de îngheţ prin

metoda perforării.

Ed=k2ynt (5.26)

198 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

în caie /q şi sint constante cu dimensiuni ce iau valori cuprinsc între 18 000 şi 24 000 respectiv 50 000 şi 70 000 funcţie de compoziţia betonului. Valorile jfj şi kz urmau să fie stabilite prin încercări destructive şi nedestructive, pe cuburi de contraprobă, de la caz la caz.

Relaţiile propuse (5.25) şi (5.26), deşi constituie un pas înainte privind caliLatea legăturii între viteză şi rezistenţă prin faptul că recunosc caracterul curbiliniu al acestei legături şi introduc o concepţie nouă privind acţiunea parametrilor de influenţă, prezintă următoarele lipsuri:

— sînt greu de manevrat întrucît pentru determinarea modulului de elasticitate dinamic este necesară cunoaşterea coeficientului lui Poisson;

— determinarea coeficienţilor kx şi presupune existenţa cuburilor de contraprobă insă arareori aceste epruvete se mai găsesc pe şantiere la data încercării nedestructive;

-combinarea relaţiilor (5.2) şi -(5.25) arată că la o aceeaşi viteză de propagare ar corespunde o rezistenţă cu atît mai mare cu cît densitatea sau greutatea specifică a elementului încercat este mai mare. Aceasta este în contradicţie însă cu rezultatele experimentale.

în jurul anilor 1955—1956 în R.P, Polonă, S a w c z u k , [5.17] a propus o relaţie curbilinie directă între viteza de propagare longitudinală a ultrasunetelor şi rezistenţa betonului la compresiune, de forma:

Rc=avb (5.27) în care a şi b sînt constante cu dimensiuni avînd valori funcţie de compoziţia betonului. Din încercările sale, el a ajuns la concluzia că se poate admite a constant şi egal cu unitatea iar b variabil cuprins între 3,6 şi 4,2, v fiind exprimat în kilometri pe secundă, funcţie de dozajul de ciment utilizat.

Se poate observa că folosind relaţiile (5.2) şi (5.25) se poate ajunge la o relaţie de formă asemănătoare relaţiei (5.27):

R c = «y4 (5.28)

în care de data aceasta « este variabil funcţie de y, p şi klt şi are o expresie de forma

Relaţia (5.27) propusă de Sawczuk are avantajul de a fi simplă şi directă însă şi dezavantajul de a nu prinde suficient de bine relaţia dintre viteză şi rezistenţă din cauza caracterului său parabolic prea lent variabil în domeniul vitezelor şi rezistenţelor mari, precum şi din cauza faptului că există o serie de alţi factori în afara dozajului care influenţează relaţia dintre viteza de propagare longitudinală şi rezistenţa la compresiune a betonului.

Cercetările mai noi efectuate în mod independent, în anul 1958 în ţara noastră [5.25], la ÎNCERC, în 1959 în Uniunea Sovietică de K r î 1 o v şi D u r a s o v [5.13] şi în 1960—1961 în Olanda de K r e i j g e r şi W i e -b e n g a [5.23] au dus la concluzia că o relaţie de tip exponenţial de forma generală:

Rc — iebD (5.30)

199

aproximează foarte bine caracterul dependenţei dintre viteza de propagare longitudinală şi rezistenţa betonului la compresiune.

Pentru înţelegerea influenţei diferiţilor factori asupra relaţiei viteză-rezistenţă este necesar să se adopte un model al structurii betonului din punct de vedere acustic. Se consideră betonul format din următoarele materiale:

agregate mari ( £ ! > 1 m m ) a v î n d — 1 100 — 5 000 m / s ; agregate m i c i ( i 2 * < t m m ) a v î n d i > j = 3 000—4 100 m / s ; p i a t r a de c i m e n t e x c l u s i v p o r i i a v î n d i?j = 4 000 —1 000 m / s ; p i a t r a de c i m e n t i n c l u s i v p o r i i a v î n d 2 0 0 — 3 800 n i / s ; g o l u r i sau p o r i p l i n i : — cu apă f / — 1 450 m / s ; — cu aer wj = 330 m / s ; — parţ ia l cu apă şi parţ ial cu aer W(^330—1 450 m / s .

Primele două categorii, agregatele, constituie elementul inert al compo-ziţiei betonului, piatra de ciment elementul activ, care asigură coeziunea între particulele inerte de agregat, iar porii şi golurile exercită împreună cu cele-lalte elemente o influenţă însemnată asupra rezistenţei mecanice a betonului, în cele ce urmează va fi prezentat în mod sistematic efectul fiecăruia din componenţii de mai înainte asupra relaţiei dintre viteza de propagare a ultra-sunetului şi rezistenţa betonului la compresiune.

Este necesar în primul rînd să se precizeze pe ce cale au fost obţinute diferitele puncte experimentale in planul Rc—cu ajutorul cărora să poată fi trasată o curbă care să exprime dependenţa sau legătura între cele două mărimi. Au fost folosite două surse de variaţie a poziţiei punctelor reprezen-tative în planul Re—şi anume: vîrsta betonului la data încercării, înce-pînd cu o vîrstă a betonului de la 3 zile în sus, şi modul de compactare sau de vibrare al betonului. Prima sursă, vîrsta, avea avantaje incontestabile de comoditate, realiza o distribuţie uniformă a punctelor din planul Rc—vt insă şi dezavantajul de a varia umiditatea betonului o dată cu schimbarca vîrstei. A doua sursă, modul de compacLare, era mai apropiat de cauzele reale ale variaţiei rezistenţei betonului într-o construcţie cercetată cu ajutorul ultra-sunetelor, la o vîrsLă dată, insă în acestc condiţii era mai greu de urmărit dependenţa dintre viteză şi rezistenţă îndeosebi din cauza distribuţiei neuni-forme a punctelor experimentale în planul Rc- • v\.

Cercetările au fost făcute pe cuburi cu latura de 20 cm, prin metode nedes-tructive cu ultrasunete iar ulterior cuburile au fost încercate destructiv la presă. S-au obţinut astfel datele necesare introducerii punctelor experimentale în diagramele Rc—vi.

O primă problemă cercetată a fost influenţa naturii liantului, adică a tipului de ciment folosit la prepararea betonului. încercările, la care a fost variată vîrsta betonului, au folosit cimenturi cu întărire rapidă (RIM) şi diferite cimenturi portland (P 400, P 300, P 500) sau cu adaosuri reduse (T 25, M 400). Rezultatele experimentale prezentate în fig. 5.23 au arătat că toate betoanele confecţionate cu cimenturile portland sau cu adaosuri reduse au o curbă unică de transformare, viteză de propagare, rezistenţă la compre-siune, independentă de natura cimentului utilizat la prepararea betonului. Ecuaţia curbci de transformare era o exponenţială de forma:

(5.31)

2 0 0 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

Betoanele confecţionate cu cimenturi cu întărire rapidă au avut o curbă de transformare diferită, astfel situată, încît la o anumită viteză de propagare corespunde o rezistenţă mai marc la un beton confecţionat cu ciment cu întărire

Rchgffcm! '

400*

300

320

260

240

200

160

120

80

40

0

i i

Legen do & Ciment 725 q Ciment M400 o Ciment P500 0 Ciment P* 90 * Ciment RtM

i y Legen do & Ciment 725 q Ciment M400 o Ciment P500 0 Ciment P* 90 * Ciment RtM jt'

c&y Legen do

& Ciment 725 q Ciment M400 o Ciment P500 0 Ciment P* 90 * Ciment RtM jt'

1 I v< •

(5.33)

2900 3000 3/00 3200 3300 3400 35003600 3W 3800 3900 4000 UiOO 4200 4300 4400 Fig. 5,23. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă, la betoane confecţionate cu diferite cirncnturi

şi încercate la vîrste diferite.

rapidă decît la un beton confecţionat cu ciment obişnuit. Diferenţele erau mai mari la vîrste mici şi se reduceau apoi treptat o dată cu creşterea vitezei sau a vîrsLei. Ecuaţia curbei de transformare avea tot un caracter exponenţial de acelaşi tip, însă cu alte valori ale constantelor a şi b.

nc=r-a^v (5.32) legate prin inegalităţile:

h < b x de constantele precedente.

Constatările experimentale amintite mai înainte au următoarea interpretare teoretică. Cimenturile portland sau cu adaosuri reduse nu diferă prea mult între ele din punctul de vedere al relaţiei dintre viteză şi rezistenţă. CimenLu-rile rapide se deosebesc însă puternic de acestea îndeosebi printr-o fineţe de măcinarc ridicată ceea ce le imprimă o viteză de hidratare foarte mare, o pierdere rapidă a apei de amestecare şi o creştere foarte puternică a rezis-tenţei de la început, din primele zile. Aceste efecte deplasează curba de trans-formare către rezistenţele mari îndeosebi la vîrste mici. Spire vîrste mari diferenţele se reduc ca urmare a continuării hidratării în cimenturile cu gra-nulaţie mare în timp ce hidratarea cimentului cu întărire rapidă este practic terminată.

METODE ACUSTICE ' 201

In cadrul aceleiaşi influenţe a naturii liantului a fost cercetată relaţia dintre viteza şi rezistenţă utilizînd ca sursă de variaţie a poziţiei punctelor reprezentative modul de compactare [5.26]. Au fost folosite cimenturi cu

Fig. 5.24. Variaţia rezistenţei la compresiune funcţie de viteza de propagare la betoane cu diferite cimenturi (diferiţi timpi de vibrare).

întărire rapidă, cimenturi tip portland şi cimenturi cu adaosuri puternice, de zgură de furnal, tip F. Rezultatele experimentale obţinute sînt prezentate in fig. 5.24. Curbele dc dependenţă viteză de propagare-rezistenţă la compresiune au păstrat şi în toate aceste cazuri caracterul exponenţial, însă valorile con-stantelor a şi b ale relaţiei exponenţiale au fost de data aceasta diferite dc

[cele precedente, datorită creşterii rezistenţelor corespunzătoare unei anumite [viteze de propagare, în domeniul vitezelor mici. Acest lucru se produce deoarece [epruvetele folosite pentru punctele din zona vitezelor mici, la 28 zile, aveau [o umiditate mult mai mică decît cele folosite în cazul utilizării vîrstei ca [sursă de variaţie a poziţiei punctelor, cînd încercările se făceau la vîrsta

le 3 zile. Un lucru nou pe care îl reflectă diagrama 5.24 este şi faptul că betoanele

mfecţionate cu cimenturi cu adaosuri puternice (tip F 60% zgură") au o turbă diferită de transformare viteză-rezistenţă astfel situată încît pentru

anumită viteză de propagare corespund rezistenţe mai mici decît în cazul îtoanelor cu cimenturi normale (tip P).

Un alt aspect studiat în legătură cu acţiunea liantului a fost influenţa îodificării dozajului de ciment la metru cub asupra relaţiei de transformare

listenţă la compresiune-viteză de propagare. Cercetările efectuate, folo-td ca sursă de variaţie a poziţiei punctelor reprezentative în planul Rc—vi

rîrsta betonului (încercări la 3, 7, 14 şi 28 zile) au arătat (fig. 5.25) că relaţia âteză longitudinală-rezistenţă la compresiune depinde de valoarea dozajului tilizat la confecţionarea betonului păstrînd însă în toate cazurile caracterul

îeneral exponenţial: _ . s v Rc=atebi» (o.34)

2 0 2

în care coeficienţii a* şi bi sînt funcţic de valoarea dozajului. Sensul influenţei dozajului este următorul: cu cil dozajul utilizai la prepararea betonului este mai ridicat, unei anumite viteze de propagare ii corespunde o rezistenţă cu atît mai mare.

Interpretarea fizică a acestei constatări este imediată dacă se apelează la modelul acustic al structurii betonului prezentat anterior. Creşterea doza-

Fig. 5.25. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cu diferite dozaje şi încercate la vlrst'e diferite.

jului, adică înlocuirea unei părţi din agregate cu piatra de ciment inclusiv porii ei, nu are drept efect o creştere a vitezei globale de propagare prin beton, cel puţin de la o limită inferioară a dozajului în sus (circa 200 kg/m3), din cauza mărimii vitezei de propagare in piatra de ciment, comparativ cu cea în agregate. în schimb, creşterea dozajului are o influenţă puternică asupra rezistenţei betonului sporind forţele de legătură dintre particulele inerte de agregat prin îmbrăcarca mai completă a acestor particulc cu liant.

Cercetarea influenţei dozajului asupra relaţiei dintre viteză şirezistenţă s-a făcut si în condiţiile variaţiei poziţiei punctelor reprezentative în planul Rc~-vi obţinute prin modificarea modului de compactare (fig. 5.26) la o vîrstă dată (28 zile), condiţie mai apropiată de cauzele reale ale nerealizării mărcii de proiect pe şantiere [5.26]. Şi în această situaţie concluziile~s-au păstrat aceleaşi. Curbele de transformare ale vitezei de propagare in rezistenţă au păstrat caracterul exponenţial de variaţie dat de relaţia (5.30) iar sensul de variaţie al coeficienţilor a» şi bj ai relaţiei (5.34) a fost acelaşi (creşterea

ffc,kgf/cm'-l

320

2Q0

240

200

160

120

80

40

O

1 1 1 Legenda

» «00 kg/m J a înn /. _ / 3

1 1 1 Legenda

» «00 kg/m J a înn /. _ / 3 0 200 hg/mJ

$ 150 kg/m3

2200 2W0 2600 2800 3000 3200 3U00 3600 3800 <*000 MO v, .m/s Fig. 5.26. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cu diferite dozaje, compaclate diferit.

204

lui bi şi scăderea lui a o dată cu creşterea dozajului; valorile lor şi bf) au fost însă diferite. Deosebirile constatate se explică, din punct de vedere fizic, prin încetarea influenţei umidităţii betonului manifestată puternic la vîrstele mici de înccrcare.

în concluzie, influenţa dozajului asupra relaţiei dc transformare Hc- t>£ este puternică şi de ea trebuie să se ţină seama în teoria generală a transfor-mării vitezei longiludinale în rezistenţă.

în cele ce urmează se prezintă influenţa agregatelor, particule inerte din compoziţia betonului, care constituie cea mai mare parte a compoziţiei sale (de obicei 70—80%). Este evident că ccl puţin pentru acest motiv studiul influenţei lor asupra relaţiei dintre viteza de propagare şi rezistenţa beto-nului la compresiune va fi util şi necesar.

Studiul este împărţit în două: problema influenţei naturii agregatului şi problema influenţei granulozităţii sale.

în ce priveşte natura agregatului cercetările au fost făcute asupra agrega-telor de rîu, a agregatelor uşoare şi asupra agregatelor grele. Granulozitatea agregatului a fost păstrată pe cît posibil constantă, pentru a avea rezultate comparabile.

Rezultatele cercetărilor privitoare la agregatele uşoare sînt prezentate in fig. 5.27. Din analiza lor se desprind următoarele concluzii:

a) Relaţia de transformare viteză-rezistenţă îşi păstrează caracterul expo-nenţial în cazul agregatelor uşoare, cu excepţia agregatelor ceramice, care au o comportare specială la absorbţia şi pierderea de apă. Ecuaţiile au avut în toate cazurile forma generală (5.30).

Fig. 5.27. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă ia betoane confecţionate cu agregate uşoare.

b) Valorile coeficienţilor a şi b sint funcţie de natura agregatului, şi anume b variază mai puţin, iar a foarte mult. Se pot admite următoarele legi aproximative de variaţie ale coeficienţilor a şi b:

fe^const. (5.35) fly3ft^const.

2 0 5

Din legile aproximative (5.35) rezultă că unei aceleaşi viteze de propagare îi corespunde o rezistenţă a betonului la compresiune cu atît mai mare, cu cît densitatea agregatului este mai mică (a fiind cu atît mai mare). Acest rezultat experimental arată că folosirea modulului de elasticitate dinamic ca intermediar pentru trecerea de la viteza de propagare longitudinală la rezis-tenţa de compresiune nu este indicată.

3) O ultimă observaţie, care rezultă din examinarea fig. 5.27, este că vitezele de propagare corespunzătoare betonului cu agregate uşoare sînt mai reduse decît cele corespunzătoare betoanelor obişnuite.

O altă grupă de agregate artificiale cercetate au fost agregatele grele. Ele au rezultat din concasarea rocilor grele, ca: bazalt, granit, calcar sau andezit, iar utilizarea lor ca adaosuri în compoziţia betoanelor de rezistenţe ridicate este destul de frecventă.

încercările destructive şi nedestructive, efectuate pe betoane confecţionate cu aceste agregate, reprezentate în fig. 5.28, au arătat următoarele:

a) Relaţia de transformare viteză-rezistenţă păstrează caracterul expo-nenţial reprezentat de forma generală (5.30), in care constantele a şi b iau valori diferite, funcţie de natura agregatului utilizat. Astfel, unei anumite

Rc,kgf/cm

360

320

280

240

200

160

120

60

40

O _ 2200 2400 2600 2600 3000 32003400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 v,.m/s

Fig. 5.28. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cu agregate grele.

viteze de propagare îi corespund rezistenţe mai mari la betoanele cu agregate de tip granitic şi andezitic decît la betoanele cu agregate de rîu şi rezistenţe mai mici decît ale betoanelor cu agregate de rîu la betoanele cu agregate de tip bazaltic şi calcaros.

Această constatare se explică, din punct de vedere teoretic, prin faptul că contribuţia unui agregat oarecare la creşterea rezistenţei betonului nu este

2 0 6

proporţională cu sporul sau cu reducerea de viteză globală de propagare datorită aceluiaşi agregat.

b) Variaţiile coeficienţilor a şi b ai relaţiei (5.30) obţinute prin variaţia naturii agregatului verifică şi în acest caz relaţiile (5.35).

Privitor la influenţa granulozităţii agregatului, au fost studiate urmă-toarele aspecte ale problemei:

— influenţa variaţiei întregii curbe granulometrice a agregatului; — influenţa variaţiei fracţiunii de parte fină a agregatului; —- influenţa variaţiei dimensiunii maxime a agregatului. Influenţa variaţiei întregii curbe granulometrice a agregatului a fost

studiată [5.25], folosindu-se încercările pe betoane la vîrste diferite cu gra-nulozitatea agregatului cuprinsă între limitele extreme admise de STAS, adică: limita inferioară a zonei bune, limita superioară a zonei bune, limita supe-rioară a zonei utilizabile.

Rezultatul încercărilor, reprezentate în fig. 5.29, au arătat că betoanele confecţionate cu agregate de diferite granulozităţi au diferite curbe de trans-formare viteză-rezistenţă, astfel situate încît unei anumite viteze de propagare

Rc.k9f/cn

UDO

360

320

280

240

200

'60

120

80

40

0 2900 3000 3'00 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 *000 4100 i?00 4300

Fig . 5.29. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cil agregate de granu-lozităţi diferite, încercate la virste diferite.

îi corespunde o rezistenţă a betonului cu atît mai mare cu cît granulozitatea agregatului este mai fină.

Pentru o analiză mai aprofundată a acţiunii granulozităţii agregatului au fost executate betoane la care s-a variat exclusiv fracţiunea de parte fină a agregatului (0—1 mm) bănuită ca principală responsabilă a modificărilor in relaţia de transformare dintre viteză şi rezistenţă.

METODE ACUSTICE ' 207

în acest scop s-au folosit betoane confecţionate cu agregate al căror procent de parte fină a fost variat după cum urmează: 6, 18, 30, 42 şi 54%.

în urma încercărilor efectuate la diferite vîrste s-a constatat (fig. 5.30) că se obţin curbe diferite de transformare viteză-rezistenţă de tip exponenţial,

rite procente de parte fină (0 — 1 mm) şi diferit compactate.

astfel situate, încît pentru o anumită viteză se obţin rezistenţe cu atît mai mari, cu cîL fracţiunea de parte fină din agregat este mai numeroasă.

Aceste cercetări au confirmat faptul că cel mai important rol în modi-ficarea alurei curbei de transformare viteză-rezistenţă îl joacă fracţiunea de parte fină a agregatului şi că deci de cîte ori se pune problema unei expri-mări cantitative a influenţei granulozităţii agregatului este bine ca ea să se refere la fracţiunea de parte fină a agregatului (0—1 mm).

în sfîrşit, un ultim aspect legat de studiul influenţei granulozităţii agre-gatului il constituie dimensiunea maximă a agregatului utilizat. Pentru acest studiu s-au confecţionat atît betoane cu agregate mari, dimensiunea maximă ajungînd pînă la 70 mm, cît şi cu agregate mici, pînă la 1 mm, precum şi o gamă întreagă de dimensiuni intermediare: 3 mm, 7 mm, 15 mm şi 30 mm.

Rezultatele cercetărilor întreprinse sînt reprezentate în fig. 5.31. Ele arată că betoanelor confecţionate cu agregate de diferite dimensiuni maxime le corespund curbe de transformare viteză-rezistenţă de tip exponenţial astfel situate, încît unei anumite viteze de propagare ii corespunde o rezistenţă a betonului la compresiune cu atît mai mare, cu cît dimensiunea maximă a agregatului este mai mică.

în concluzie, în stabilirea relaţiei de transformare intre viteza de pro-pagare a ultrasunetelor şi rezistenţa betonului la compresiune trebuie să se ţină seama atît de natura, cît şi de granulozitatea agregatelor utilizate la

2 0 8 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

prepararea betonului. Dacă pentru natura agregatelor este dificil să se facă o precizare privind valorile coeficienţilor « ş i b ai relaţiei de transformare şi se recomandă determinarea lor pe cale experimentală, ori de cîte ori există posibilitatea, în schimb influenţa granulozităţii agregatului poate fi schema-Rc hgf/cmi

m MO 400 360 320 260 240 200 160

>20

60

40 0 — L — 1 — — — — — — — — — — —

mm2000?W02?Q02M?M)2Smm2700?m?90030003l003?OOmm3500360037003B003mmm ţ m/s

Fig. 5.31. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane avlnd diferite dimensiuni ale /gra nulei maxime a agregatului.

tizată cu ajutorul a două elemente: fracţiunile de parte fină a agregatului 0—1 mm şi dimensiunea maximă a agregatului. Acţiunea lor asupra relaţiei de transformare este datorită influenţei diferite pe care o exercită numărul de schimbări de mediu asupra condiţiilor de propagare şi asupra rezistenţei betonului la compresiune.

în sfîrşit, o ultimă categorie de elemente care pot acţiona asupra relaţiei de transformare dintre rezistenţa betonului la compresiune şi viteza de pro-pagare a ultrasunetelor o constituie porii. Asupra numărului, rolului şi con-ţinutului lor acţionează următorii factori: raportul apă: ciment (a/c), umi-ditatea betonului, modul de compactare, granulozitatea agregatului şi dozajul de ciment. Acţiunea ultimilor doi factori fiind deja cercetată, se vor studia primii trei.

Raportul a/c poate să varieze în practică între limite foarte largi şi constituie una din cauzele principale ale variaţiei calităţii betonului. în cadrul cercetărilor întreprinse [5.25, 5.26] s-a urmărit acţiunea lui asupra relaţiei dc transformare viteză-rezistenţă atît în condiţiile variaţiei modului de com-pactare (fig. 5.32), cît şi în condiţiile încercărilor la diferite vîrste (fig. 5.33).

Valorile raportului a/c au fost cuprinse între 0,37 şi 0,80. Deşi ecuaţiile de transformare au fost diferite, în ambele cazuri ele au

păstrat caracterul exponenţial şi au arătat independenţa valorilor coeficien-ţilor a şi b ai relaţiei (5.30), de valoarea raportului a/c utilizat la prepararea betonului. Această concluzie este de mare utilitate practică, întrucît de multe

METODE ACUSTICE ' 2 0 9

ori pe şantiere cauza nerealizării mărcii de proiect o constituie variaţia necon-trolată a raportului a/c.

Influenţa umidităţii betonului asupra relaţiei dintre viteză şi rezistenţă [5.27] a fost cercetată mai pe larg în fig. 5.34 unde sint prezentate compa-

Rc.kgf/cm

2W 25110 2600 2700 260C 290C 3000 3/00 3200 3300 3U0 3500 3600 3700 3800 3900 4000VOO 4200 *,. m/s

52.

f?c .kgf/cm2>\

Fig . 5.32. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cu diferite ra-poarte a/c şi diferit compactate .

Fig.

rativ curbele de transformare viteză-rezistenţă, obţinute prin variaţia modului de compactare şi cele obţinute prin variaţia vîrstei betonului, atît pentru betoane păstrate în aer (C şi A), cît şi pentru betoane păstrate în apă (D şi B), (v. fig. 5.34).

3000 3/00 3200 3300 3400 3600 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 v,. m/s 5.33. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă la betoane confecţionate cu diferite rapoarte

n\c Încercate la vîrste diferite.

Legenda ® a/c = 0.36 & a/c - 0,40 Q a/c =• 0,50 0 o/c = 0,60 4 a/c - 0,70

2 1 0 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

Din examinarea lor s-a constatai o diferenţă puternică intre vitezele corespunzătoare aceloraşi rezistenţe pentru betoanele păstrate în apă faţă de cele păstrate în aer. Cu cit umiditatea betonului este mai mare, cu atît unei anumite rezistenţe a betonului îi corespunde o viteză de propagare a

Rc,kgf/cm3'

320

280

240

200

160

720

80

40

A ^ •

9

' t

c

t*» "" o +

B A k'— •

v, .m/s 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4500 4700

Fig. 5.34. Relaţia dintre viteză şi rezistenţă pentru betoane în diferite condiţii de păstrare (granulozităţi mari):

A — păstrate in aer la vîrste diferite; B—păstrate în apă la vîrste diferite; C—păstrate in aer, cu compactări diferite; D — păstrate în apă, cu compactări diferite.

ultrasunetelor mai mare. Toate aceste observaţii se explică, pe baza mode-lului structurii betonului enunţat anterior, prin variaţia mediului care umple porii betonului.

în sfîrşit, o variaţie implicită a umidităţii o provoacă dc la caz la caz, fie volumul probelor încercate, fie temperatura de păstrare, prin modificarea pierderilor de apă prin evaporare.

Referitor la modul de compactare, se poate vedea uşor că el nu trebuie examinat ca un element deosebit de influenţă, întrucît a fost folosit ca sursă de variaţie a poziţiei punctelor experimentale, în planul Bc—Vi.

înaintea prezentării concluziilor legate de determinarea rezistenţei betonului cu ultra-sunete, este util să se arate că relaţia de transformare de tip exponenţial dintre viteză şi rezistenţă poate fi regăsită pe cale teoretică cu ajutorul cîtorva ipoteze auxiliare [56]. Se presupune, in acest scop, că rezistenţa betonului într-un punct A pe suprafaţa betonului este Rc, şi că din motive oarecare într-un punct vecin B, situat Ia distanţa l faţă de A , rezistenţa betonului este o fracţiune oarecare subunitară din rezistenţa In punctul A (fig. 5.35).

Sc presupune în primul rînd că variaţia rezistenţelor intre punctele A şi B poate fi aproximată printr-una liniară. Dacă se consideră un punct A' infinit vecin cu A, din ase-mănarea triunghiurilor CFG şi CDE, rezultă:

d Rc _ dx (1 — a) Rc ~ T (5.36)

METODE ACUSTICE ' 211

Dacă se mai presupune că Intre variaţia distanţei dx şi variaţia vitezei dt> există o relaţie de proporţionalitate de forma:

d x = p dw

atunci Înlocuind pe (5.37) în (5.36) se obţine:

d R c (1 —a)(3

Dacă se presupune că mărimea

se notează cu b:

Rc

(l-ot)P l

l dw.

(5.37)

(5.38)

b = (l-oQft /

este o constantă, independentă de punct, care

atunci relaţia (5.38) se poate scrie:

diîc

Rc - M o

sau integrîtid:

in 7?c=/>u-|-lna

şi înlăturînd logaritmii:

Rc = uebv

ceea ce reprezintă tocmai relaţia (5.30).

(5.39)

(5.10)

(5.41)

i

« B A' <///,/„/,W//AU

I x

V/////7///.

<fx

Fig. 5.35. Schemă de calcul.

în concluzie [5.28J determinarea rezistenţei unui beton oarecare cu aju-torul ultrasunetelor se bazează in primul rînd pe faptul că dependenţa dintre viteza longitudinală de propagare a ultrasunetelor şi rezistenţa betonului la compresiune poate fi cel mai bine aproximată de o relaţie exponenţială de forma:

Rc=aebv

in care a şi b sînt coeficienţi cu dimensiuni (kgf/cm2 şi s/km) care urmează să fie determinaţi.

în al doilea rînd, a rezultat că relaţia dintre viteză şi rezistenţă nu este in general univocă, unei aceleiaşi rezistenţe corespunzîndu-i viteze de propagare diferite, dacă anumiţi factori din compoziţia betonului ce se încearcă sînt diferiţi.

Acest al doilea punct de vedere arată că pentru transformarea vitezei de propagare în rezistenţă este necesară cunoaşterea unor elemente din com-poziţia, confecţionarea sau păstrarea betonului, adică cunoaşterea a ceea ce constituie „biografia" betonului. De cunoaşterea acestor date, de obicei cuprinse in registrul de turnări de betoane, precum şi de existenţa unor cuburi de con-traprobă, pentru verificarea relaţiei de etalonare stabilită pe cale teoretică, depinde precizia relaţiei de transformare a vitezei de propagare a ultrasu-netelor în rezistenţă la compresiune a betonului [5.29].

Pentru determinarea coeficienţilor a şi b ai relaţiei (5.30) sînt necesare >i suficiente două puncte in planul Rc—vi (al treilea este prin ipoteză ori-

METODE ACUSTICE ' 213

T a b e l a 5.1 T a b e l a 5.2

Dozajul, kg/m1

Valorile coefi-cientului de influenţă

Dozajul, kg/ms

Valorile coefi-cientului de influenţă

100 0,46 400 1,21 200 \ 0,75 500 1,38 300 \ 1.09

Notă: Se observă că cu cît dozajul este mai mare, unei viteze de propagare date ii corespunde o re-zistenţă cu atit mai mare.

Rr,lcgfjcm

480

Natura cimentului Valorile coefi-

cientului de influenţă c c

RIM 1,13*) Portland

(P 400 şi altele) 1,00 F 250 0,90

*) Valoarea din tabelă este bună pentru vîrste de 28 zile sau mai mari.

2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 vf .m/s

Fig. 5.36. Familia curbelor de transformare viteză-rezistenţă.

214 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

T a b e l a 5.3 T a b e l a 5.4

Dimensi-unea maxi-mă a agre-

gatului

Valorile coefi-cientului de influenţă

Dimensi-unea maxi-mă a agre-

gatului

Valorile coeficien-tului de i n fluienţă

c 0

Fracţiunea 0- -1 mm %

Valorile coeficien-tului de

influenţă C<J

Fracţiunea 0 i mm %

Valorile coeficien-tului de influenţă

ca 80 0,94 7 1,12 6 0,94 - 30 1,10 30 1,00 3 1,25 12 1,00 42 1,16 15 1,05 1 1,71 18 1,04 j 54 1,22

Umiditatea betonului

T a b e l a 5.5

In aer STAS (la 28 zile) Sub apa

Valoarea coefici-entului de influ-

enţă cu

1,04 1,00 0,80

T a b e l a 5.6

Vîrsta betonului

zile

Valorile coeficientului de influenţă

I j Vîrsta betonului

j zile

Valorile coeficientului de influenţă

c V

3 0,74 I 90 1,10 7 0,87 180 1,18

14 0,95 ii > 1 an 1,24 28 1,00 il |

Erorile de aprecicrc a rezistenţei betonului prin această metodă, în stadiul actual, sînt:

10—15% în cazul existenţei tuturor datelor necesare pentru prelucrarea rezultatelor şi a posibilităţii verificării relaţiei de transformare cu cuburi de contraprobă;

15—20% în cazul existenţei tuturor datelor necesare pentru prelucrare, dar a lipsei cuburilor de contraprobă;

20—30% în cazul lipsei datelor necesare pentru prelucrare şi a cuburilor de contraprobă, impun îndu-se necesitatea suplinirii lor pe baza experienţei operatorului.

5.2.2. Metode de vibraţii proprii

Metodele nedestructive de vibraţii proprii se bazează pe măsurarea frec-venţei proprii de vibraţie a unei epruvete cu ajutorul fenomenului de rezo-nanţă şi apoi pe deducerea modulului de elasticitate dinamic E<i, din această mărime, pe baza legilor clasice ale teoriei vibraţiilor. Se ştie că în corpurile solide pot fi excitate trei tipuri fundamentale de vibraţii: longitudinale, de încovoiere şi de torsiune după schemele arătate în fig. 5.37. Frecvenţa proprie de vibraţie a unui sistem mecanic depinde de proprietăţile sale elastice, iner-ţiale şi constructive. Expresiile matematice ale acestor dependenţe pentru clemente liniare (bare) sînt:

. - A l / * . 211' P '

nv (5.44)

_ 2 « l I e i ~~ xf* \ pA » (5.45)

(5.46)

METODE MECANICE (DE DURITATE) 2 1 5

/ i/.,

în care: /J/ este frecvenţa proprie a vibraţiilor longitudinale; ni — frecvenţa proprie a vibraţiilor transversale; nt — frecvenţa proprie a vibraţiilor de torsiune; / — lungimea barei; A — suprafaţa secţiunii trans-

versale a barei; I — momentul de inerţie al

secţiunii transversale a barei;

Ip — momentul de inerţie po-lar;

Im — momentul de inerţie cu-rent al barei;

a — coeficientul condiţiilor de rezemare. la încovo-iere;

(î — coeficientul condiţiilor de rezemare la torsiune. 6

Aceste dependenţe sînt folosite pen- Fig. 5.37. Tipuri de vibraţii, tru determinarea modulului de elas-ticitate dinamic pe baza măsurării frecvenţei proprii de vibrare. Un aparat care să permită asemenea măsurări a fost realizat şi la ÎNCERC (fig. 5.38).

Întrucît metoda se aplică epruvetelor ea nu face obiectul lucrării de faţă şi nu se va intra în alte detalii.

5.3. Metode meca-nice (de duri-tate)

5.3.1. Generalităţi

Metodele mecani- Fig- 5.38. Aparatul de rezonanţă ÎNCERC, ce de duritate sînt cele mai vechi metode nedestructive de încercare a materialelor.

Aceste metode se bucură şi astăzi de o mare popularitate printre con-structori datorită în primul rînd simplităţii lor, a posibilităţii încercării direct pe construcţie, a rapidităţii efectuării încercărilor, a costului redus al aparaturii şi a posibilităţii de lucru fără reţea de alimentare cu energie electrică, cu personal de calificare medie. Furat de aceste avantaje, cel care le foloseşte este de multe ori tentat să piardă din vedere lipsurile metodei: faptul că metdoa nu dă indicaţii decît locale şi superficiale, pentru un strat

216 MF.TODE ŞI APARATE P E N T R U ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

de cel mult 2—3 cm de la suprafaţa probei încercate — primul centimetru jucînd rolul hotărîtor — prccum şi faptul că precizia metodei, în cazul încer-cării corpurilor eterogene, cum este betonul, care va fi studiat în exclusi-vitate în continuare, lasă de dorit, erorile putînd să depăşească în unele cazuri ± 30—10%. Efortul este dirijat tocmai în direcţia atenuării pe cît posibil a surselor actuale de erori.

în marc, orice metodă mecanică se bazează pc legătura carc există între duritatea superficială a materialului încercat şi rezistenţa sa. încercarea prin metode mecanice este o problemă de ciocnire între două corpuri, din care unul fix şi altul în mişcare, în care se măsoară fie energia elastică remanentă în raport cu energia incidenţă a elementului mobil, fie energia de deformare a elementului fix raportată la aceeaşi energie incidenţă. Pentru ca masele celor două corpuri să nu joace rol hotărîtor, condiţiilc de încercare presupun că masa elementului fix este foarte mare în raport cu masa mobilă sau că elementul fix este blocat într-un mod oarecare, astfel ca întreaga energie pe care acesta o absoarbe să se regăsească exclusiv sub formă de energie de deformare iar energia cinetică rămasă după ciocnire să aparţină exclusiv ele-mentului mobil. Apar astfel două tipuri de metode nedestructive mecanice: unele care măsoară energia de deformare prin intermediul urmei sau ampren-tei pe care o lasă elementul mobil, de regulă o bilă, pe elementul fix - - proba de încercat — şi altele care măsoară mărimea reculului elementului mobil care a lovit proba. Este evident că rezistenţele elementului încercat sînt cu atît mai mari cu cît urma lăsată pe probă după ciocnire este mai mică sau cu cît mărimea reculului obţinut după ciocnire este mai mare. Cele două mărimi măsurabile în încercărilc de duritate, amprenta şi reculul, au creat două subgrupe de metode ale încercărilor mecanice de duritate care le poartă numele.

Este util să se precizeze în încheiere domeniul de aplicabilitate a meto-delor mecanice de duritate. El este constituit din încercările preliminare, cu caracter orientativ, efectuate direct pe construcţie, precum şi din încer-cările de sondaj care urmăresc să dea indicaţii asupra calităţii betonului de la suprafaţa elementelor de construcţie.

Domeniile în care fiecare metodă este contraindicată sînt cercetarea defec-telor interne de adîncime (goluri sau fisuri) pentru care metoda nu dă nici o indicaţie, defectele locale de suprafaţă care alterează uniformitatea şi pla-neitatea feţei de încercare (cuiburi de segregare etc.), cazurile în care există o discordanţă între calitatea betonului de la suprafaţă şi din adîncime (cazuri de îngheţ, foc, uscare excesivă etc.) şi se cere o imagine reprezentativă a calităţii întregului beton.

Metodele de recul sînt astăzi practic sinonime cu metoda sclerometrului Schmidt din cauza autorităţii cu care s-a impus acest tip de aparat pentru încercarea betoanelor prin metode de suprafaţă [5.30J. Sclerometrul Schmidt îşi

Metode de recul

METODE MECANICE (DE DURITATE) 209

datorează faima sa performanţelor deosebite realizate în privinţa manevrării uutomate, uşurinţei de efectuare a citirilor şi a greutăţii proprii reduse (circa 1 kg).

în principiu există două clase de aparate care lucrează prin metoda recu-lului: aparate pistol cu recul liniar şi aparate pendul cu recul unghiular. Dintre aparatele tip Schmidt trei sînt cu recul liniar, tipurile L, M şi N şi unul cu recul unghiular, tipul P. Tipurile cu recul liniar L, M şi N se deo-sebesc între ele prin valoarea energiei de impact cuprinsă între 0,075 kgfm (L) şi 3 kgfm (M) şi sînt destinate încercării pieselor subţiri (L) grele (M) şi obişnuite (N).

în cele ce urmează va fi prezentat tipul curent al seriei, N, caracterizat printr-o energie de impact de 0,225 kgfm.

Principiul de funcţionare al aparatului se bazează pe măsurarea reculului (in unităţi convenţionale de lungime) suportat de un dispozitiv mobil acţio-nat de un sistem de resoarte, în urma ciocnirii sale cu suprafaţa betonului, prin intermediul unei tije de percuţie.

Aparatul constă din următoarele părţi principale (fig. 5.39): un ciocan 1 care culisează în lungul unei tije de ghidaj 2 sub acţiunea resortului 3; o tije de percuţie 4 pusă în contact cu suprafaţa betonului 5, un indicator de recul 6 care glisează în lungul unei tije indicatoare 7 şi marchează lungimea reculului în unităţi convenţionale pe scara gradată 8. Sistemul este axat în interiorul sclerometrului cu ajutorul discului 9. Armarea aparatului se face prin prinderea ciocanului 1 cu ajutorul agăţătorului 10 fixat prin intermediul unui ştift 11 în discul 9; discul 9 este împins de arcul de presiune 12.

Fig. 5.39. Secţiune prin sclerometrul Schmidt tip N.

Modul de lucru al aparatului cuprinde următoarele faze: — printr-o apăsare uşoară a tijei 4 se eliberează piedica 13 şi tija 4 iese

complet din aparat; — se apasă uniform şi lent tija 4 perpendicular pe suprafaţa betonului

de încercat pînă ce se declanşează automat ciocanul 1 şi se efectuează lovi-tura împreună cu reculul ciocanului;

— se citeşte valoarea reculului înregistrat de cursorul 6 pe scara 8 şi se revine în poziţia iniţială prin eliberarea tijei 4 de contactul cu betonul;

218 MI'TOUE 51 APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NF.DLSTRUCTI VI-

- încercarea se repetă de cîte ori se consideră necesar. Oprirea apara-tului se face după faza a doua de lucru cu ajutorul piedicii 13 pentru a se • menţine resortul 3 destins.

Etalonarea aparatului se face cu ajutorul unui filoc de oţel de masă suficient de mare a cărui duritate (minimum 150 kgf/mm2) este cunoscută iniţial. Corecţia mediei a k citiri ni executate la încercare se face cu relaţia:

k

k ngf v '

în care n (t este citirea etalon obţinută la livrarea aparatului iar ne f citirea obţinută cfectiv în operaţiile de verificare a etalonării la data încercării.

Metodologia de încercare a betonului cu sclerometrul [5.311 va trebui să aibă în vedere următoarele elemente:

— în alegerea zonelor de încercare să se evite faţa de turnare sau faţa opusă, încercarea să se facă pe suprafeţe perfect plane şi netede (fără rugo-zităţi), zona aleasă să fie reprezentativă pentru elementul încercat şi să includă regiunile puternic solicitate şi cele bănuite slabe din element, numărul puncte-lor de încercare într-o zonă (aproximativ 20/20 cm) sa fie de cel puţin 5—-10 valori reprezentative;

— în alegerea punctelor de încercare să se evite regiunile apropiate de muchiile elementului (sub 5 cm la cofraje de lemn şi 3 cm la cofraje meta-lice), distanţa între punctele de încercare să fie de cel puţin 2 cm; să nu se facă încercări în pori vizibili pe suprafaţa betonului sau pe agregate mari (pietriş d^>7 mm). Pentru eliminarea rezultatelor încercărilor pe agregate mari se va proceda la o prelucrare selectivă a rezultatelor eliminîndu-se cele care diferă cu 5 sau mai multe diviziuni faţă de medie (v. în detaliu [5.31]).

Transformarea citirilor efectuate, numite indici de recul, în rezistenţe mecanicc ale betonului se face numai pentru indicele mediu pe zonă.

Pentru determinarea rezistenţei betonului la compresiune cu sclerometrul Schmidt există două căi:

— o cale mai rapidă dar foarte aproximativă bazată pe o curbă unică de transformare a indicelui de recul în rezistenţă la compresiune, dată în prospectul aparatului (fig. 5.40). Această cale conduce la erori mari îndeosebi la betoanele cu umiditate foarte redusă confecţionate cu cimenturi cu adaosuri mari (F 250) sau executate cu un dozaj redus de ciment. în oricare din aceste cazuri, erorile care se obţin prin metoda curbei unice pot depăşi valorile de ± 40%, indicate drept erori maxime în prospect;

a doua cale ceva mai exactă, prevăzută în „Normativul condiţionat pentru încercarea betonului cu sclerometrul Schmidt" elaborat de ÎNCERC [5.31] ţine seama în mod diferenţiat de unele elemente din compoziţia beto-nului încercat ca: dozajul şi natura cimentului folosit, vîrsta şi umiditatea betonului în momentul încercării, elemente care se presupun cunoscute, în aceste condiţii, erorile de interpretare se reduc sensibil şi nu există motive ca ele să depăşească valori de ordinul ± 30%.

M E T O D E M E C A N I C E (DE D U R I T A T E ) 2 1 9

Calculul rezistenţelor la compresiune, după metoda curbelor de transfor-mare diferenţiate, elaborată de ÎNCERC pe baza cercetărilor din anii 1961 —-—1962 este următorul: se admite că transformarea indicelui de recul în rezis-tenţă la compresiune se face cu o relaţie generală de forma

Rc — anb—c (5.48)

V** 400

Fig. 5.40. Curba de transformare indice de recul-rezistenţă, din prospect.

în care n este valoarea indicelui de recul iar a, b şi c sînt constante. S-a constatat că dacă în relaţia (5.48) se neglijează valoarea lui c se comite o eroare relativ mică la betoane de rezistenţe peste 100 kgf/cm2.

Dacă se consideră un beton a cărui compoziţie este luată drept etalon de comparaţie numit beton standard şi caracterizat prin următoarele date:

— ciment portland: P 300, P 400, P 500, RIM sau cu adaosuri reduse M 400, dozaj 300 kg/m3;

— agregate de rîu obişnuite, neconcasate; — vîrsta betonului la data încercării între 14 şi 56 zile; — umiditatea betonului minimă, pentru acest beton transformarea indicelui de recul în rezistenţă la com-

presiune se face cu ajutorul curbei C{ =1,00 date în fig. 5.41 sau aproxima-tiv cu ajutorul relaţiei (5.49) derivată din relaţia (5.48):

ftc=0,06 n2 '42 (5.49) sau prin punctele:

n 1 = 2 0 n 2 =40 R x = 8 3 kg/cm2. R 2=446 kgf/cm2 .

2 2 0

Calculul rezistenţei la compresiune pentru un beton de compoziţie oare-care, diferit de betonul standard, se face ca pentru ultrasunete cu ajutorul unei relaţii de forma:

R{=R\-cn-cd-cv'Cu'Ca (5.50)

METODE MECANICE (DE DURITATE) 221

în care: Itf este rezistenţa corespunzătoare indicelui de recul n, în cazul unui beton oarecare;

ii? • rezistenţa corespunzătoare indicelui de recul /?, pentru un beton standard;

cn - coeficientul de influenţă al naturii cimentului; cv coeficientul de influenţă al vîrstei betonului; t:„ coeficientul de influenţă al umidităţii betonului; eB coeficientul de influenţă al naturii agregatelor.

Se ia ca = 1,00 pentru agregate de rîu obişnuite neconcasate. T a 1) e 1 a 5.7 T a 1) e I a

Nu tura cimentului

Valorile coeficien-tului de influenţă

P. M» U I M F

1 , 0 0

0,90

Dozajul, kg/m1

Valorile coeficientului de influenţă

cd

Dozajul, kg/m'

Valorile cocficientului de influenţă

cd

100 0,76 i 350 : 1,06 200 0,88 400 1 1,12 300 1,00 i 500 ' 1,24

Notă. Pentru dozaje intermediare se va interpola liniai intre valori le din tabelă.

Cu ajutorul relaţiei (5.50) se determină rezistenţele corespunzătoare beto-nului încercat, în general în trei puncte, cunoscîndu-sc valorile din relaţia (5.50) sau curba din fig. 5.41 şi valorile coeficienţilor de influenţă cn, c(/, cv, cu

din tabelele 5.7—5.10.

T a b e l a 5.9 T a 1» e 1 a 5.10

Vîrsta betonului, zile

Valorile coefi-cientului de Influenţă cv

Umiditatea betonului Valorile coeficientului de influenţă

CU Vîrsta betonului, zile

Valorile coefi-cientului de Influenţă cv

n = 20 n = 4 0

li - 10 11— 56

100—300

1,00 1,00 0,96

Sub apă STAS (la 28 zile) In aer

1,52 1,00 0,94

1,12 . 1,00 0,96

Noiă. Pentru alte vîrste in-termediare se va interpola

liniar. A'ofd. Pentru umidităţ i intermediare sc va interpola.

în rezumat, etapele dc lucru sînt următoarele : - se stabilesc parametri caracteristici ai betonului (natura şi dozajul

cimentului, vîrsta şi umiditatea betonului, natura agregatelor); —- se determină coeficienţii de influenţă cn, cv, cu, cu ajutorul tabelelor

5.7—5.10, ţinînd seama de valorile parametrilor de la prima etapă de lucru; - se calculează rezistenţele JRJ pentru trei puncte, corespunzătoare beto-

nului încercat, conform relaţiei (5.50); - se determină coeficienţii 6, şi c ai relaţiei (5.48) şi se trasează curba

caracteristică corespunzătoare betonului încercat. în concluzie, se vede că metoda determinării rezistenţei betonului cu

sclerometrul Schmidt poate fi folosită ca metodă orientativă, preliminară,

214 MF.TODE ŞI APARATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

<le determinare a calităţii betonului direct în lucrare. Cu ajutorul ei poate fi făcută o examinare rapidă a betonului la suprafaţă, se pot stabili comparativ zonele mai slabe şi se poate obţine o indicaţie asupra rezistenţei betonului în lucrare. Metoda nu poate înlocui şi nu poate fi opusă,' însă, nici metodelor dcstrucLivc, nici metodelor nedestructive de adîncime.

5.3.3. Metode de amprenta

Metodele de amprentă, aşa cum s-a văzut mai înainte, se bazează pe măsu-rarea proporţiei din energia iniţială a elementului mobil, consumată de betonul încercat (element fix) sub formă de energie de deformare. Elementul mobil acţionează o bilă proiectînd-o cu o anumită viteză pe suprafaţa betonului; din această cauză metoda este numită de unii autori şi metoda bilei. Fracţiu-nea din energia iniţială, transferată, sub formă de energie de deformare a beto-nului, este apreciată cantitativ, prin intermediul urmei pe care bila o lasă, în urma ciocnirii, pe suprafaţa betonului.

Domeniul de aplicare a metodei se referă mai ales la controlul omogenităţii calitaţii betonului direct pe construcţie, la suprafaţă, şi la determinarea rezisten-ţei sale la compresiune, în măsura în care aceasta este determinată de duritate.

Pot fi folosite in acest scop, ca şi la metodele de recul, două tipuri de apa-rate: cu resort şi cu pendul. în R.P.R. sînt mai răspîndite în prezent ciocanele

b Fig. 5.42. Scleromelru tip. HPS:

a — in timpul încercării; b — secţiune transversală.

cu resort, şi anume: aparatele tip Frank (R.F.G.) şi HPS (R.D.G.) (fig. 5.42, a). Cele două aparate au o construcţie şi date caracteristice similare.

în principiu, citirea amprentelor se face cu o precizie de 0,1 mm. în acest scop sînt indicate lupele gradate (o diviziune =0,1 mm) avînd un grosisment

METODE MECANICE (DE DURITATE) 2 2 3

de circa (> şi uri cîinp de măsură de 1 cm pentru ciocanele cu resort şi 2 cin pentru cele cu pendul. Diametrul maxim al amprentei la ciocanele cu resort este de aproximativ 8 mm, iar penLru ciocanele cu pendul de circa Io mm.

Caracteristicile şi datele tehnice principale ale ciocanelor sau sclerometrelor cu bilă sînt sinU'Lizate în tabela ri.U.

T a b e l a 5.11

Ciocanc cu resort j j Ciocane cu pendul

Caracteristica Impact Impact ' Impact Impact total redus ( l / i )

l total redus () /~)

Lucrul mecanic de împaci , kgfcm Heali/.at prin

Realizarea lucrului de impact prin cursă de

înălţime de cădere, cm Diametrul bilei de încercare, m m Diametrul admisibi l al amprentei ,

mm Limitele rezistenţei la compresiune care Ic corespund, kgf / cm 2

50 | 12,5 Cursa dc destindere a

resortului

5 cm

10

3—7

1 0 0 - 6 0 0

2,5 cm

10

3 —7

50—200

137 | 68,5 Unghiurile de cădere

180"

70

25

7—14

100-600

yo° 35 25

7—14

5 0 - 2 0 0

în fig. 5.42, b este prezentată o secţiune transversală a unui scleroinetru cu bilă (tip HPS). Recomandările făcute la pct. 5.3.2. privind tehnica de încercare sînt şi aici valabile.

Pentru uşurinţa şi precizia citirii amprentei se recomandă aplicarea unui indigo înainte de înccrcare sau cretarea suprafeţei şi efectuarea citirilor în lumină oblică. O amprentă citită trebuie imediat însemnată pentru a se evita repetarea citirilor.

Determinarea rezistenţei betonului într-o zonă se face cu ajutorul a cel puţin 10 măsurări. Din valorile obţinute se elimină cele care diferă cu mai mult decît ± 8 % (în general circa 5 diviziuni) faţă de medie, ca fiind rezul-tatul încercărilor fie pe agregate mari, fie în pori.

Modul de efectuare a încercării constă în fixarea sclerometrului cît mai perpendicular pe suprafaţa de încercare şi apoi din creşterea lentă, continuă, a apăsării sale pe suprafaţa de beton, pînă cînd se declanşează lovitura. Măsu-rarea constă din citirea diametrului amprentei pe două direcţii perpendiculare cu o precizie de 0,1 mm. Dacă cei doi diametri diferă cu mai mult decît 20% unul de celălalt, nu se ţine seama de rezultat.

Condiţiile de utilizare prevăd că diametrul amprentei trebuie să fie cuprins intre 0,3 şi 0,7 D, D fiind diametrul bilei scleromctrului (de obicei 10 mm). Dacă amprenta este mai marc, se foloseşte cursa pe jumătate a sclerometrului.

Valorile amprentei citite trebuie modificate în cazul în care faţa de încercare a betonului nu este verticală (axa aparatului orizontală) pentru a ţine seama de influenţa gravităţii, majorînd, respectiv diminuînd, diameLrii citiţi cu 5%, în cazurile extreme (cînd încercarea se face de jos în sus respectiv de sus în jos).

Transformarea diametrilor medii pe zone în rezistenţe ale betonului la compresiune se face în condiţii normale conform DIN 4240, cu ajutorul curbelor din fig. 5.43.

216 METODE ŞI APA&.ATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

în condiţii particulare de încercare, erorile datorite modificării naturii cimentului, dozajului, umidităţii, vîrstei, pot deveni mari. In acest caz, DIN 4210 recomandă folosirea unei relaţii de forma:

/ i c = c ( ^ f (5.51)

Re.hgf/ctnl

0 L • -4 2 4 4 46 4.8 5.0 5.2 54 5.6 58 60 6,2 64 6.6 6.8 7,0 d.mm

Fig. 5.43. Curbe de transformare amprentă-rezistenţă.

pentru calculul rezistenţei la compresiune. Constanta C urmează să fie stabilită pe baza unor încercări pe cuburi de etalonare, confecţionate şi păstrate în aceleaşi condiţii cu betonul care urmează să fie încercat, iar d şi D reprezintă diametrul amprentei şi al bilei de încercare a sclerometrului.

5.4. Metode atomice

5.4.1. Prezentare

Prin metode atomice, în sfera metodelor nedestructive de încercare, se înţeleg acele metode care se bazează pe proprietăţile atomului sau ale nucleului atomic radioactiv, pentru determinarea unor proprietăţi fizice sau mecanice ale materialelor folosite în construcţii.

2 2 5

în aplicaţiile metodelor nedestructive se folosesc numai radiaţiile y, X şi neutroni, din cauza capacităţii de penetrare reduse a celorlalte radiaţii. Radiaţiile X rezultă din frinarea electronilor rapizi în cîmpul nucleului, iar radiaţiile y din tranziţiile nucleelor pe diferite niveluri energetice.

Metodele atomice cu toate că nu au o vechime mare, s-au impus intr-o seric de domenii. Printre acestea se menţionează determinarea poziţiei armă-turilor, determinarea densităţii, eompactităţii, segregabilităţii şi umidităţii betoanelor şi pămînturilor, a defectelor metalelor, betoanelor sau sudurilor etc. Există în viitor posibilităţi numeroase de îmbunătăţire şi de lărgire a aplicării metodelor atomice de încercare, de creştere a eficacităţii lor tehnico-economice.

în cele ce urmează vor fi prezentate aplicaţiile metodelor atomice la rezolvarea a trei grupe de probleme, şi anume:

a) măsurările de densitate, compactitate, segregabilitate şi grosimi cu radia-ţii y ; b) defectoscopia betonului şi metalelor, determinarea poziţiei armături-lor cu radiaţii y sau X şi c) determinarea umidităţii materialelor cu neutroni.

5.4.2. Ylăsurarea densităţii, compactilăjii. se{pe<|al>i li lăţii şi tjrosimilor eu radiaţii y

Măsurările de densitate, compactitate, segregabilitate precum şi deter-minările de grosimi se reduc, din punct de vedere al metodelor atomice, la măsurări de atenuare a fasciculelor de radiaţii y.

Radiaţiile y sînt radiaţii de natură electromagnetică, rezultat al tranziţiilor pe care nucleul atomului le suferă între două niveluri de energie diferită. Lungimea de undă a acestor radiaţii este foarte mică, de ordinul IO -10 cm, iar energia E a cuantelor corespunzătoare este dată de relaţia:

• ^ . Ac E=/»v = - - (5.52)

A iu care v este frecvenţa radiaţiilor, h constanta lui Planck şi c viteza luminii.

Lipsa unei mase de repaus pentru fotonii sau cuantele care formează aceste radiaţii, a unei sarcini electrice şi interacţiunea slabă cu materia, le oferă capacitatea unei mari puteri de penetrare, proprietate pe care se bazează utilizarea lor în măsurările pe betoane şi metale.

Prin atenuarea unui fascicul de radiaţii, la traversarea unui material, ^— se înţelege micşorarea intensităţii ^ — £ sale atît ca urmare a absorbţiei în * masa materialului străbătut cît şi ca urmare a devierii cuantelor din fasciculul iniţial. Atenuarea fasci-culelor y este produsă de trei cauze principaie:

- efectul fotoelectric care con- 5 - 4 4 ' S c h e m ă P e n t r u e f e c t u l Compton. stă din smulgerea unui electron orbi-tal de către cuanta y incidenţă şi comunicarea întregii sale energii acestui electron;

— efectul de Imprăştiere sau efectul Compton este datorii ciocnirii între cuanta y şi un electron, ciocnire în urma căreia electronul primeşte numai o parte Ee din energia iniţială /Ty a cuantei y difuzată sau împrăştiată ca şi electronul după ciocnire (fig. 5.44);

2 2 6 METODE ŞI APA&.ATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

— efectul formării de perechi datorit căruia o cuantă y de energie suficientă (Z?Y> 1,02 MeV), frlnată în cîmpul nucleului poate forma o pereche de electroni, unul negativ şi altul pozit iv, anihilîndu-se.

Atenuarea fasciculelor de radiaţii este funcţie de mărimea acestor efecte care la rlndul lor depind de energia cuantelor y incidente şi de natura materialului străbătut. In domeniul de energii cu care se lucrează curcnt In aplicaţii, efectul Compton este predominant (fig. 5.45).

Legea de atenuare a fas-ciculelor y înguste, în care predomină efectul Compton este:

6 o V

100

50

20 10 5

2 1

0.5

0.2

0.1 0,05

0,02

0.07 0,005

0,002 0,001

lA TTTT i i TTTT

\ : \ \ \ : \ \ N \

v ; V A fenuore j u/e -

— - - -

• o y, X —v

/

\ > > ,

\ V

/ \ \ s. s t /

/ \ \

> X V \

' , \ i, < > -.U,- -LUL / 1

\ — N„ \

X. \ IUL

dOi 0,02 0,05 01 0,2 0.5 / 2 5 W 20 50 100 Energia fotonului\ £, MeV

Fig. 5.45. Variaţia atenuării cuantelor y în plumb.

N = Nne~Wax (5.53)

relaţie care dă numărul de cuante N rămase în fascicul, din N0 cuante incidente, du-pă străbaterea unei grosimi a; de material, g fiind pro-babilitatea de ciocnire a cuantei y cu un atom iar numărul de atomi pe centi-metru cub de material.

Dacă se ţine seamă că prin definiţie secţiunea eficace macroscopică S este produsul dintre secţiunea eficace microscopică <s şi nu-mărul de atomi pe centime-tru cub :

(5.54)

unde (x se numeşte coeficient de atenuare liniar (ţinînd

seama de dimensiunile sale), se obţine legea clasică a atenuării:

JV=N0e~tAX (5.55)

pe care se bazează măsurările care urmează. Se mai observă că raportul y se poate scrie şi:

p Ol*

A Zofîl (5.56)

în care: p este densitatea, Ql numărul lui Avogadro, A atomul gram, Z numărul

de electroni dintr-un atom şi a secţiunea eficace a unui electron. Mărimea ^ z

denumită şi coeficient de atenuare masică nu depinde decît de raportul , a şi <71 fiind constante.

METODE A T O M I C E ' 2 2 7

Z 1 Raportul — este la rîndul lui constant şi egal cu — pînă aproape de mij-

locul tabloului lui Mendelejeff — riguros pînă la calciu (exceptînd hidrogenul); rezultă deci, că între coeficientul liniar de atenuare p. şi densitatea p, la betoane, există o legătură de proporţionalitate. Pe această concluzie se bazeacă apli-caţiile prezentului paragraf.

Ca surse de radiaţii y sînt folosite mai ales Co60, Cs137 şi Ir192.

Activităţile utilizate în măsurările de densitate variază după natura şi gro-simea materialului care trebuie examinat. Pentru beton, în intervale obişnuite, 5—40 cm, se recomandă activităţi de or-dinul 1—10 mc.

Aparatul de detectare utilizat aproa-pe în exclusivitate ia măsurările de den-sitate este contorul Geiger-Miiller (fig. 5.40). In principiu, contorul Geiger-Miiller este un condensator între armăturile căruia este aplicată o anumită diferenţă de potenţial. Detecţia lui se bazează pe efectul de ionizare al radiaţiilor şi pe dirijarea spre armături, în cîmpul electric al condensato-rului, a ionilor formaţi [5.32].

Pulsurile produse de contor în urma ionizării gazului de o particulă pot fi înregistrate de un numărător electronic. Cu ajutorul lui se determină mărimi proporţionale cu N şi N0 şi cunoscîndu-1 pe x se calculează coeficientul de atenuare liniar:

Fig. 5.46. Contor Geiger-Miiller: 1 — anod; 2 — catod (cu acoperire meta lică); 3—corp de sticlă; 4—contact; S—tub

de sticlă; 6 — izolator.

lnAL — lnN (5.57)

Coeficientul liniar de atenuare este folosit mai departe la determinarea

densităţii întrucît raportul y = K (în care K este coeficientul de atenuare masică) nu depinde de natura materialelor străbătute, dacă raportul

z ][•= constant.

Posibilităţile de măsurare a densităţii şi compactităţii sau a grosimilor sînt următoarele:

a) Măsurările pe elemente cu două feţe opuse libere bazate pe atenuarea radiaţiilor (fig. 5.47). Schema este constituită dintr-o sursă colimată de radia-ţii y, un detector y sensibil (contor G-M) şi o instalaţie de numărat [5.33].

Schema permite măsurări de densitate de o bună precizie (1—2%) însă este utilizabilă numai cînd există două feţe opuse libere iar grosimea de beton nu depăşeşte 40 cm [5.34].

în fig. 5.48 este prezentat un dispozitiv de acest tip, cu geometrie fixă [5.35]. b) Măsurările de suprafaţă bazate pe retrodifuzia sau retroîmprăştierea

radiaţiilor. Schema unor astfel de măsurări este prezentată în fig. 5.49. în această schemă nu se mai măsoară numărul cuantelor care au străbătut o anumită grosime de material x ci numărul cuantelor care au ajuns în urma

Fig. 5.47. Schemă pentru măsurarea atenuării directe: / — beton; 2 — preamplificator; 3 — contor.

Fig. 5.48. Dispozit iv pentru măsurări de atenuare.

a b Fig. 5.50. Scheme de măsurări prin retrotmpr&ştiere.

Co60

Fig. 5.49. Montaj pentru măsurări prin retro-imprăştiere:

/—cablu; 2—detector; 2—numărător; 4—material.

METODE ATOMICE '229

Imprăştierii Compton, suferită în materialul cercetat, la detector. Se vede (fig. 5.50, a) că cuantele care ajung la detector provin din trei surse:

— cuante utile provenite din imprăştierea Compton în material, N ; — cuante directe prin pluinb, N'; — cuante datorită fondului cosmic, N". Este evident că condiţia unei bune funcţionări a aparatului este:

N>N'+N".

Reducerea lui N' si N" se face cu un blindaj dc plumb între sursă şi detector. Dacă în locul montajului din fig. 5.50, a se utilizează montajul unidi-

recţional din fig. 5.50, b, mai colimat, atunci numărul cuantelor utile N scade sensibil şi se poate ajunge la reduceri ale preciziei.

Se pune întrebarea cum variază N funcţie de densitatea materialului. Este evident în primul rînd că numărul acestor cuante trebuie să fie nul în două cazuri limită:

— cînd p = 0 (nu are cine să împrăştie cuantele); — cînd p=cv- (toate cuantele sînt absorbite). Aceasta arată că numărul

cuantelor utile trebuie să treacă printr-un maxim. Se poate arăta relativ uşor, că numărul cuantelor care ajung de la sursă

la detector (fig. 5.51) este dat de relaţia:

N=BPeKt>xe~K'px' (5.58)

in carc K şi K' sînt coeficienţii de atenuare masică înainte şi după difuzia Compton iar B este un coeficient de difuzie. Relaţia (5.58) se poate scrie şi sub forma:

N — B pe - A p (5.59)

considerînd pe xşi x' daţi şi numai pe p ca variabilă, în scopul deducerii diagra-mei de variaţie a lui N funcţie de p. Se obţine astfel curba din fig. 5.52 (pentru o distanţă sursă-detector d=20 cm) care prezintă în iadevăr un 'maxim.

s i

Fig. 5.51. Schemă teoretică de calcul a retroîmprăştierii.

Fig. 5.52. Variaţia intensităţii cuantelor retrodifuzate funcţie de densitate.

Se vede că unui anumit număr de cuante N sosite îi corespund două solu-ţii pentru p. Ambiguitatea este înlăturată folosind o distanţă dc între emiţător şi receptor suficient de mare astfel încît valoarea densităţii corespunzătoare maximului pc să fie suficient de mică şi transformarea să se facă pe ramura

METODE A T O M I C E '231

gen şi dintr-un preamplificator. Aparatul lucrează prin retroîmprăştiere sau retrodifuzie ca şi schema b.

Raza de acţiune a măsurărilor se extinde şi în acest caz la o grosime de 10 cm în jurul sondei. De asemenea pe verticală trebuie observat că rezultatele sînt valori medii pe circa 20 cm grosime de material (distanţa între sursă şi detector). Etalonarea aparatului trebuie făcută în straturi de densitate cunos-cută cu înălţimea de circa 30—40 cm şi de diametrul cel puţin 30 cm. Diametrul sondei este de circa 35—40 mm.

Precizia măsurării în general este de ordinul 2—3% dar variaţiile de den-

Fig. 5.55. Măsurări de suprafaţă cu sursă afundată:

/ — ti je ; 2 — detectori G M.

Fig. 5.56. Sondă de densi-tate:

l — cablu; 2 — preamplifica-tor; 3 — contor G-M;

4 — ecran.

sitate detectabile într-un punct dat (de exemplu un beton în urma vibrării) sînt de 1—2%.

Cs v .o'. O O

Aplicarea metodelor de atenuare a radiaţiilor y la determinarea segrega-bilităţii betoanelor sau mortarelor se bazează pe posibilitatea descompunerii unei măsurări de segregabilitate într-o succesiu-ne de măsurări de densitate [5.56]. Prin segre-garea unui amestec se înţelege separarea ameste-cului în părţile sale componente sub acţiunea unui agent fizic extern, în mod obişnuit gravitatea sau vi-brarea. Datorită acţiunii lor se separă la suprafaţa betonului un strat de apă şi particule fine în suspensie, în timp ce particulele grele, îndeo-sebi agregatele mari cad la fund. Efectul este important şi are consecinţe practice însemnate în t J0 cazul mortarelor de injectare şi betoanelor reia- F i g 5<57> S c h e m ă d e p r i n c i . tiv fluide. piu a segregării.

2 3 2

Starea de segregare se defineşte cantitativ cu ajutorul integralei (fig. 5.57):

S . (5.60)

în carc: y este greutatea specifică la înălţimea /t; Yo — greutatea specifică medie iniţială; H — înălţimea totală a probei.

Se vede că integrala (5.60) are semnificaţia ordonatei medii a curbei de variaţie a greutăţii specifice pe înălţime, în valoare absolută, în raport cu greutatea specifică iniţială (v. fig. 5.57). Metodele clasice erau greoaie şi imprecise şi sc bazau pe măsurarea unei valori globale, deplasarea ccntrului de greutate al epruvetei. Metodele atomice permit ridicarea exactă a curbei de segregare, prin puncte, şi sesizarea unor detalii mai intime ale fenomenului.

5.4.3. Defectoscopia elementelor de beton şi metalice. Determinarea poziţiei armăturilor eu radiaţii y sau X

Defectoscopia cu radiaţii X şi y a elementelor de beton armat şi îndeosebi a celor metalice constituie una din metodele preferate de control nedestructiv a calităţii lucrărilor.

Deşi obiectivele şi metodele cuprinse în titlul paragrafului par diferite, ele au la bază în ceea ce este esenţial principii, metodici şi aparate comune. Aceste obiectivc—defcctc în beton sau în metale —sînt urmărite cu ajutorul variaţiei atenuării fasciculelor de radiaţii în materialul examinat. Atenuarea se produce ca urmare a proceselor de interacţiune a radiaţiei electromagnetice cu materia (v. pct. 5.4.2.). Ambele radiaţii şi X şi y , sînt de natură electro-magnetică însă în timp ce sursa radiaţiilor y este nucleul şi radiaţiile astfel produse sînt datorite tranziţiilor nucleului pe diferite niveluri energetice, radiaţiile X de frînarc, sînt dc provenienţă extranucleară şi se datoresc frînării electronilor de viteze mari, în cîmpul nucleului.

Ele se mai deosebesc prin lungimea de undă, sensibil mai mică la radiaţiile y, sau prin energia cuantelor, sensibil mai marc la aceleaşi radiaţii.

în sfîrşit, caracterul comun al obiectivelor şi metodelor prezentate este subliniat şi de folosirea aceloraşi mijloace de detecţie, filmul fotografic.

Radiaţiile X sînt radiaţii de natură electromagnetică cu lungimi de undă în domeniul 10—IO""2 Â (Â=Î0~ 8 cm) produse prin ciocnirea unui flux de electroni de mari energii cu o ţintă metalică. Tubul în care sînt produşi, accele-raţi şi frînaţi electronii se numeşte tub de radiaţii X (fig. 5.58). Emisia elec-tronilor se face cu ajutorul unei catode încălzite cu un filament, accelerarea lor se face cu ajutorul unui cîmp electric realizat printr-o diferenţă de potenţial V, iar frînarea lor cu ajutorul unei anticatode. Lungimea de unda minimă n radiaţiei astfel formate >. mtn e stc dată de relaţia:

e V = h ^ - (5.61) Afni» unde e este sarcina electronului. Se precizează lungimea de undă minimă întrucît, în general, un tub emite un spectru continuu de radiaţii X , după

METODE ATOMICE '233

cantitatea diferită de energie pe care o eliberează electronii frinaţi, funcţie de viteza lor iniţială şi de ţinta ciocnită, nucleu sau electron.

Elementele fundamentale care compun un generator de radiaţii X sînt [5.37]: tubul de radiaţii X şi accesoriile electrice necesare alimentării şi con-

Fig. 5.58. Schema bloc a instalaţiei de radiaţii X .

trolului tubului. Ansamblul cuprinde trei grupuri: tubul de radiaţii X , gene-rator de înaltă tensiune şi grupul de control şi reglaj. Legătura dintre ele este arătată în fig. 5.58.

Tuburile de radiaţii X sînt de două tipuri du-pă metoda de generare a electronilor pe care o fo-losesc: tuburi cu gaz şi tuburi cu vacuum înain-tat. în tuburile cu gaz, electronii sînt eliberaţi de o catodă rece în urma unui bombardament cu ioni pozitivi, pentru exis-tenţa cărora este necesa-ră o anumită presiune de gaz, în timp ce în tubu-rile cu vacuum înaintat electronii sint eliberaţi de catodă direct prin în-călzire sau cu ajutorul unui potenţial de ex-tracţie.

în ambele tipuri ano-da cuprinde şi ţinta în ca-re lovesc electronii pentru a produce radiaţiile X . Ţinta este executată de obicei dintr-un material cu un punct ridicat de topire şi cu o greutate atomică mare pentru a face faţă căldurii

Fig. 5.59. Secţiune printr-un tub de radiaţii X , cu catod cald: 1 — cablu de Înaltă tensiune; 2 — catodă; 3 — anodă; 4 — fasci-cul de electroni; 5— cămaşe de sticlă; 6 — filament; 7 —fereastră de iradiere; 8 — conducte; 9 — ulei de răcire; 10 — ţ i n t ă de

tungsten.

234 METODE ŞI APA&.ATE PENTRU ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

generate prin ciocnire şi pentru a obţine o eficacitate ridicată în generarea radiaţiilor X . Secţiunea printr-un asemenea tub este prezentată în fig. 5.59.

Există actualmente diferiţi generatori de radiaţii X pentru defectoscopie, care lucrează la tensiuni cuprinse între 10 kV şi 2000 kV, emiţători de radiaţii

X de energie corespunzătoare. Metodele cu radiaţii y folo-

sesc o aparatură mult mai simplă fără alimentare la reţea. Rezidă de aici unul din avantajele lor principale. Un defectoscop y tip IFA, de exemplu, este format din trei părţi principale (fig. 5.60): un conteiner în care este depozi-tată capsula care conţine izotopul radioactiv, un cap de iradiere în care stă sursa y în timpul iradie-rii, cap legat de conteiner prin-tr-un tub pe care este împinsă sur-sa la scoaterea din conteiner, şi

un bloc de comandă prin care se dirijează d e l a distanţă scoaterea şi readu-cerea sursei în conteiner, bloc pus şi el în legătură c u conteinerul printr-un tub de comunicare. Prin tuburi lunecă un resort s u f i c i e n t d e r i& i d c a r e împinge sau trage sursa radioactivă. Defectoscopul este prevăzut de asemenea cu un sis-tem de semnalizare elcctrică care indică poziţia sursei radioactive: în conteiner, în capul de iradiere sau pe traseu.

Ca sursă de radiaţii y f5.38] se folosesc cel mai des cobaltul-60 (Co60), iridiu-192 (Ir192) şi mult mai rar, deoarece se prepară greu, cesiu-137 (Cs187).

Cobaltul-60 se prepară relativ uşor, prin expunerea la un flux puternic de neutroni a cobaltului natural - 59, la reactor. Tzotopul-60 emite o radiaţie moale (0,31 MeV), în serie cu două cuante y dure de 1,17 respectiv 1,33 MeV, datorită cărora nucleul excitat ajunge pe nivelul fundamental al nicheluIui-60. Interes practic nu prezintă declt radiaţia sa y .

Utilizarea Co80 este indicată la radiografia pieselor de oţel mai groase decît 30 mm, domeniul său optim fiind cuprins intre 50 şi 100 mm. Cobaltul-60 este foarte indicat pentru gamagrafia betonului unde grosimile nu coboară practic niciodată sub 10 cm şi stnt tn mod curent cuprinse între 2 5 - 4 0 cm. Izotopul are o perioadă de tnjumătăţire convenabilă.

Iridiul-192 se prepară tot prin expunerea la un flux de neutroni, la reactor, a izotopului stabil iridiu-191 aflat în proporţie de 3 8 % în irîdiul natural. Dezintegrarea iridiului-192 se face In principal pe două căi: prin emisii şi o serie de cuante Y I n platină-192 şi prin captură de electroni şi o altă serie de cuante Y In osmiu-192. Se cunosc In total 24 de radia-ţii Y la Iridiu Împărţite tn trei grupe: de 0,310 MeV (61%) , de 0,470 MeV7'(28%) şi de 0,600 MeV (11%,).

Utilizarea iridiulului-192 este indicată la radiografia pieselor de oţel de grosime cuprinsă între 10 şi 50 mm. La gamagrafia betonului în general nu se întrebuinţează. Are dezavan-tajul unei perioade"de înjumătăţire relativ scurtă.

Cesiul-137 se prepară numai ca produs de fisiune, de aceea este greu procurabil. Este o sursă de radiaţii Y de 0,66 MeV avlnd ca domeniu de utilizări o poziţie intermediară între cobalt şi iridiu. Perioada de înjumătăţire este de 30 ani.

Tipurile de defecte care pot fi puse în evidenţă cu ajutorul radiografiilor X sau y sînt următoarele:

— pentru elementele metalice: retasuri, porozităţi, incluziuni străine, fisuri de contracţie, fisuri de turnare etc.;

METODE A T O M I C E ' 2 3 5

— pentru suduri: porozităţi, incluziuni de zgură, linii de zgură, lipsă de penetrare, fisuri longitudinale şi transversale, netopirea metalului, şanţ de sudură neumplut sus, concavitate la bază, penetrare excesivă, margini tăiate etc. (v. cap. 12);

—-pentru betoane: segregări, goluri, incluziuni străine de densitate dife-rită (bucăţi de lemn, bucăţi de armătură), fisuri sau rosturi (paralele cu direcţia de iradiere) etc. Aplicaţiile se extind şi la determinarea poziţiei armăturilor.

Pentru radiografiile X şi y trebuie utilizate filme speciale sensibile la radiaţii dure: Duro, Texo R şi Texo S, Texo F toate producţie Agfa şi Fera-nia I-y. Pe lingă filme sînt utilizate şi aşa-numitele folii intensificatoare care au rolul de a accentua efectul radiaţiilor asupra filmului şi a scurta astfel timpul de expunere al radiografiei [5.39]. Există două tipuri de folii inten-sificatoare:

— folii fluorescente bazate pe efectul de fluorescenţă al anumitor săruri (sulfat de bariu şi plumb, tungstenat de calciu), sub acţiunea radiaţiilor şi

— folii de plumb bazate pe intensificarea efectului fotografic datorită interacţiunii dintre numeroşii electroni ai atomului de plumb şi radiaţia incidenţă, precum şi pe absorbţia preferenţială de folie a radiaţiei împrăştiate, de lungime de undă mai mare, şi deci pe mărirea contrastului pe clişeu. Gro-simea lor optimă este de 0,1—0,15 mm.

In continuare se dau cîteva indicaţii în legătură cu stabilirea timpilor de expunere.

Cantitatea de radiaţii sensibilă pentru film care ajunge la suprafaţa sa depinde de următorii factori:

— cantitatea de radiaţii emisă de tubul X sau de sursa y ; — cantitatea de radiaţii care ajunge pe suprafaţa elementului examinat; — cantitatea de radiaţii care străbate acest element; — acţiunea intensificatoare a foliilor. Cantitatea de radiaţii emisă de un tub de radiaţii X depinde de mili-

amperajul, de tensiunea şi detimpul dealimentarecu curent de înaltă tensiune. Miliamperajul şi timpul nu modifică limitele spectrului de emisie al tubului, de aceea se poate spune uşor că expunerea este proporţională cu fiecarc din ele, la o tensiune dată. Cu cît tensiunea crcşte, spectrul se lărgeşte îndeosebi în domeniul radiaţiilor dure.

La sursele y expunerea va fi proporţionala cu activitatea sursei y utilizate şi cu timpul de expunere.

în ambele cazuri, intensitatea radiaţiilor care ajung la film este propor-ţională cu unghiul solid sub care se vede filmul din sursa de radiaţii, deci invers proporţională cu pătratul distanţei de la sursă la film.

Tot acest factor bine cunoscut şi stăpînit din punct de vedere fizic, se numeşte factor de expunere (E) şi are dimensiunile:

în cazul radiaţiilor X : ; (5.62) distanţă^ a i x

în cazul radiaţiilor y: m i l ™ ^ r r ? p - ; . (5.63)

Acţiunea intensificatoare a foliilor este şi ea în general bine cunoscută. Foliile de plumb reduc de exemplu timpul de expunere la jumătate.

227 M E T O D E ŞI APA&.ATE P E N T R U Î N C E R C Ă R I N E D E S T R U C T I V E

Influenţa absorbantă a materialului examinat se exercită, după o lege exponenţială care depinde de grosimea materialului examinat, de densitatea sa şi de energia cuantelor care-1 străbat.

Expunerea depinde şi de sensibilitatea filmului utilizat şi de densitatea de înnegrire dorită. Prin densitate de Înnegrire D a unui film se înţelege expresia:

D=lg^ (5.64)

iu care I0 este intensitatea luminii incidente şi I intensitatea luminii care trece prin film. Sensibilitatea unui film y ,

se defineşte prin panta porţiunii rectilinii (expunere normală) a curbei de variaţie a densităţii de înnegrire funcţie dc timpul de ex-punere (fig. 5.61).

în fig. 5.62 şi 5.63 sînt date abacele [5.40] cu aju-torul cărora pot fi stabiliţi timpii de expunere în gama-grafia elementelor de oţel sau fontă cu CoG0.

Se determină în primul rînd factorul de expunere cu ajutorul diagramei — ţi-

nîndu-se seama de densitatea de înnegrire dorită şi de grosimea materialului ce trebuie examinat (fig. 5.62). O dată factorul de expunere cunoscut problema

Fig. 5.61. Curba densităţii de înnegrire.

i» §

Grosimea otelului, cf, cm

Fig. 5.62. Abacă pen-tru calculul factorului

de expunere (Co*0).

METODE ATOMICE ' 2 3 7

este princip ia 1 rezolvată întrucît timpul dc expunere se poate calcula cu rela-ţia (5.63), ţinînd seama de activitatea sursei folosite şi de distanţa aleasă între sursă şi film. Pentru uşurarea calculelor şi această relaţie a fost repre-zentată într-o abacă, în fig. 5.63.

Fig. 5.63. Abacă pentru calculul timpului de expunere cunosctnd

factorul de expunere E şi raportul — .

La folosirea ca surse de radiaţii y a altor izotopi decît Co60, timpii de expunere pot fi stabiliţi, în primă aproximaţie, multiplicînd valorile obţinute pentru cobalt cu 3 pentru Cs187 şi cu 3,5 pentru Ir192, la grosimi curente.

5.4.4. Determinarea umidităţii prin metoda neutronică

Cunoaşterea exactă a umidităţii solurilor, betonului, agregatelor şi altor materiale în geotehnică, în tehnologia betonului, în finisaje etc. este un element care preocupă pe constructor.

Prin umiditatea unei probe se înţelege raportul dintre greutatea apei absorbite sau adsorbite de probă şi greutatea probei uscată, raport expri-mat în procente.

238

Metodele nedestructive de determinare a umidităţii se pot clasifica astfel

— metode electrice bazate fie pc măsurarea conductibilităţii electrice a mediului, fie pe măsurarea capacităţii sale electrice funcţie la rîndul ei de constanta dielectrică;

— metode de conducţie termică bazate pe măsurarea temperaturii de echilibru a unui fir metalic parcurs de un curent electric, temperatură ce depinde de conducţia termică în mediul înconjurător;

— metode radioactive bazate pe proprietăţile izotopilor radioactivi. Din grupa metodelor radioactive de determinare a umidităţii fac parte: — metodele bazate pe atenuarea radiaţiilor y c a r e reduc determinarea

umidităţii la măsurarea densităţii umede din care extrăgînd densitatea uscată a materialului se poate deduce umiditatea lui;

— metode bazate pe termalizarea prin difuzie a neutronilor, care se bazează pe caracteristicile ciocnirilor dintre neutroni şi atomii de hidrogen ai apei şi pe măsurarea retroîmprăştierii lor;

— metode de atenuare a fluxului neutronilor termici prin traversarea unui strat de grosime cunoscută din materialul care trebuie examinat.

In penultima metodă se foloseşte ca sursă de neutroni rapizi, o sursă radiu-beriliu sau poloniu-beriliu. Cei doi emiţători a au fiecare avantajele şi dezavantajele lor. Radiul are o perioadă de înjumătăţire mare ( T = l 560 ani) în schimb coexistă împreună cu toţi descendenţii săi, fiind o sursă şi de alte tipuri de radiaţii ({} sau y); din această cauză trebuie bine capsulat. Poloniul este o sursă exclusivă de radiaţii a, în schimb are o perioadă de înjumătăţire scurtă (77=150 zile) ceea ce presupune o reetalonare continuă a aparatului şi o schimbare deasă a sursei. Fluxul de neutroni realizat la sursele obişnuite este de ordinul 104—IO5 particule pe secundă, la activităţi cuprinse între 5 şi 50 mC (mai grupate spre limita inferioară).

Reacţia nucleară în urma căreia rezultă neutronul rapid este de forma:

Neutronii rapizi astfel produşi se propagă prin material cu viteza lor iniţială pînă întîlnesc un nucleu (ciocnirile cu electronii pot fi neglijate). în urma ciocnirilor, unii neutroni sînt difuzaţi sau împrăştiaţi, alţii absorbiţi. Secţiunea eficace de împrăştiere, care interesează, este mult mai mare decît cea de absorbţie, ultima putînd fi neglijată în raport cu prima.

în urma ciocnirii cu un atom, practic în repaus, neutronul pierde o parte din energia sa iniţială. Procentul mediu de energie care-i rămîne neutronului după ciocnire rt este egal cu:

15.41 J:

4" [Be9+aHe4 - „ C ' H o ^ + 5 , 3 MeV+£>.

t - y O + r ) (5.65)

î n care

A f i i n d g reu ta tea a t o m i c ă a n u c l e u l u i c i o c n i t i a r E1 şi E 2 energiile neutronului înainte şi după ciocnire.

239

Se vede că pierderea maximă de energie are loc la ciocnirea atomului de hidrogen (în medie 50%) în timp ce pentru atomul curent următor, în ordinea greutăţii atomice, de oxigen, se reduce la circa 9%.

Dacă se ţine seama şi de faptul că hidrogenul are o secţiune eficace de difuzie foarte ridicată, rezultă că pentru un corp care nu conţine hidrogen sub alte forme, rolul hotărîtor în încetinirea neutronilor îl are apa.

Energia neutronilor se degradează repede, în urma ciocnirilor, şi ajunge la nivelul energiei de agitaţie termică, 0,02 eV.

Detectarea neutronilor ajunşi la nivelul termic se face pe două căi prin-cipale: cu contori proporţionali şi cu ajutorul radioactivităţii induse.

Contorii proporţionali cu triflorură de bor (BF3), funcţionează pe baza unei reacţii nucleare a neutronilor termici cu borul (B10) de forma:

5B10 -j-on1—>3Li7 - f2He4 . Particulele a astfel formate au o energie sensibil mai mare decît a fondului

de radiaţii y emis de sursă şi pot fi uşor deosebite de acestea alegînd un prag corespunzător de funcţionare al numărătorului.

Spre numără for

Fig. 5.64. Sondă de umi-ditate (Brocard) :

1 — preamplificator; 2— contor BFjî 3 — ple-xiglas; 4 — ecran Cd;

5 — sursă Ra-Be.

Fig. 5.65. Sondă de adîn-cime pentru umiditate (tip

N.C.C. ) : 1 — parafină; 2 • - plumb; 3 — sursă Ra-Be; 4 — de-

tector.

Pe baza acestui principiu funcţionează sondele de adîncime realizate de Brocard ( f ig . 5.64) [5 .33] , Lachaud [5.35] de Beer [5.42] şi Nuclear-Cliicago-Corporation (N.C.C.) ( f ig . 5.65) [5.43] , precum ţi aparatul pentru măsurări de suprafaţă realizat de N.C.C. ( f ig. 5.66) [5.43] ,

2 4 0

IMliincle «Ionii aparate se pretează bine şi măsurărilor de şantier şi de aceea se vor da unele date suplimentare.

In general, un dispozitiv de măsurare a umidităţii prin metoda neutronică se compune din: o sursă de neutroni rapizi, un detector de neutroni lenţi şi un dispozitiv de numărare

cu toate accesoriile de amplificare, de discriminare şi stabilizare necesare unei funcţionări precise şi reproductibilc [5.44].

Aparatul de suprafaţă produs de N.C.C. este cunoscut sub numele de Model P-21, iar sonda de adîncime sub numele de Model P-19. Numărătorul por-tabil este prevăzut cu 5 tuburi decadice permiţind citirea a 99 999 impulsuri. Alimentarea este posibilă atît de la reţea cît şi de la baterii de G V cuprinse în aparat.

Etalonarea aparatului trebuie fă-cută cu un amestec perfect omogen. în acest scop, se prepară de obicei ames-tecuri de nisip cuarţos uscat cu alauni (sulfaţi dubli, hidrataţi) care conţin o cantitate de apă de hidratare precisă, amestecul reaiizindu-se în proporţii di-ferite pentru a obţine umidităţi diferite.

Curbele de etalonare obţinute de H u e t [5.43] pentru aparatele P-19 şi P-21 sînt date In fig. 5.67 şi arată o dependenţă liniară intre umiditate (ra-portată la volum) şi numărul de pulsuri înregistrat de aparat (dat ca raport în-

tre numărul de pulsuri In material şi cel obţinut in poziţia standard) pe tot intervalul. Precizia măsurărilor de pulsuri este de ordinul 0,2—0,5% pentru un timp de măsurare

minim de 3 min. Eroarea medie pătratică de determinare a umidităţii, obţinută prin com-paraţie cu metodele clasice, pe toată curba număr de pulsuri — umiditate este de ordinul 1 —1,5%, putînd insă să existe la umidităţi mici şi erori mai mari ajungind la 1 % procente de umiditate. Dacă se ţine seama însă că metodele clasice cu care au fost comparate nu sînt nici ele precise, această eroare este absolut acceptabilă [5.45].

Sint necesare citeva precizări asupra volumului pentru care încercările sint reprezenta-tive şi deci şi asupra volumului pe care trebuie făcută etalonarea. Raza sferei de influenţă depinde de umiditatea materialului încercat şi poate fi calculată cu relaţia:

V100 —

in care ru este raza sferei de influenţă In materialul cu umiditatea de volum u şi ^ — raza sferei de influenţă în apă, egală cu 17 cm la încercări de adîncime şi cu 11,5 cm la cele de suprafaţă. Se vede că pentru umidităţi mici u = l — 2 % trebuie luate raze de ordinul a 60 cm respectiv 10 cm.

S-a arătat că există şi o a doua cale de detectare a neutronilor termici, cu ajutorul radioactivităţii induse pe elemente cu mare secţiune eficace de reacţie (n, (3) sau (n, y) şi cu contori obişnuiţi Geiger-MOller.

Sondele realizate pe acest principiu de Brocard [5.33] sau Gilbert cuprind numai sursa de neutroni rapizi şi materialul cu radioactivitate indusă: indiu in cazul lui Brocard (fig. 5.68) rhodiu în cazul lui Gilbert. Amindouă metodele dau cu neutronii lenţi izotopi radioactivi (3 si Y» a căror activitate este detectată, după un timp de iradiere de 1/2 — 1 h, prin scoaterea sursei de R a + B e şi introducerea in locul ei a unui contor Geiger-MQller legat la o instalaţie de numărare.

Fig. 5.66. Sondă de suprafaţă pentru umiditate (tip N.C.C.):

/ —ecran; 2 — sursă în poziţia dc repaus; 2' — sursă în poziţia de măsură; 3 — detectori

niP.I IOCRAPIP 241

în încheiere, trebuie subliniat că problemele prezentate în capitolul de încercări nedestructive, nu au pulul şi nu au avut ca scop epuizarea subiectului, la nivelul actual, ci mai degrabă schiţarea cadrului său general şi expunerea

Qa.Be 50 U% M

Al

100 U°/o

Fig . 5.(57. Curbele de etalonare ale aparatelor N.C.C. după Huni .

V . -C

0

ZScm

Detaliu A

XJ

An

L Cd

Fig. 5.G8. Sondă pcntrn umi-ditate cu indiu.

unor date şi precizări în cîteva probleme de actualitate care să constituie o bază pentru specialist şi o orientare pentru cei care vor să se informeze.

Bibliografie

5.1. H a n g a n, M., F ă c ă o a r u , 1., O coefiţiente odnorodnosli betona o rasciolah po predelntm sostaianiam , Beton i Jelezobeton nr. 8/1902.

5.2. H a n g a n , M . , F ă c ă o a r u , I . , S a n d i , II. , Aspecte ale corespondentei Intre rezistenţa betonului in încercări de laborator şi in construcţie, Hevista Construcţiilor şi materialelor de construcţii nr. 11/1961.

5.3. C o n s t a n t i n e s c u, L . , F ă c ă o a r u, I., Experienţa aplicării Normativului condiţionat pentru încercarea betonului cu ultrasunete. Revista Construcţiilor şi materialelor de construcţii nr. S/1963.

5.1. F ă c ă o a r u, I . , C o n s t a n t i n e s c u, L . , Rezultate obţinute in aplicarea nor-melor de încercare nedeslructivă u betonului prin metode de impuls, Revista strucţiilor şi materialelor de construcţii nr. 10/1963.

5.5. TI ă d ă r ă u, E . , G r u m ă z e s c u, M., Bazele acusticii moderne, Bucureşt i. Editura Academiei , 1962.

2 4 M E T O D E ŞI APA&.ATE P E N T R U Î N C E R C Ă R I N E D E S T R U C T I V E

5.G. F ă c ă o a r u , I., Contribuţii la studierea prin metode ultrasonore a intâririi betoanelor. Teză (le dizerlaţie sub conducerea prof. iug. C. N. Avram, Timişoara, 19(>0.

5.7. F â e ă o a r u, I., Studiul intâririi betoanelor cu cimenturi rapide prin metode sonice, Revista Construcţiilor şi materialelor de construcţii, nr. 12/1957.

5.8. B a b i c o v , O. I., Ultrazvuk i evo primenenie v promislenosti, Moskva, G.l.F.M.T,., 1958. 5.9. .1 o n e s, R . , The nondeslruclive testing of concrete, Mag. of. Concr. Ros, nr. 2/1949. 5.10. J o n e s , R . , G a t e f i e 1 d , A . , Testing Concrete by an IJllrasoniqnr l'ulsr Teclmi-

que, Road Res Tech. Paper, 1955. 5.11. I) a w a n c e, G. , Exploitation de la methode d'auscultation dţjnamique des ouvrages en

biton armfi. Raport final la Congresul «le la Cambridge, 1962. 5.12. L ' H e r m i t e, R . , Methode d'auscultation tles ouvrages JIOIir la determination de la

vilcsse du son, Conferinţă iulie 1951. 5.13. D u r a s o v, A. S., K r l l o v. N.A.. I'iziceskir metodt kontrolia kaceslva betona, Moskva,

Gosstroiizdat, 1956. 5.14. IJ r j u ni I e v , I u. S., Opredelenie procinosti betona bez evo razruşenia po dinamices-

comu moduliu uprugosti i koefiţientu zaluliania zmka, Isled. po bot. i. jelezobct, Riga, IV. 1959.

5.15. L a t i ş e n k o , V. A . , Opredelenie narastania procinosti betonov [>ri tverdenii bez razruşenia obrazfov, Isled. po bet. i jelezobet, Riga, II. 1959.

5.16. D z e n i s, V. V . , Isledovania proţesov tverdenie fementnovo kanviia i betona akusti-ceskim metodom. Autoreferat, Riga, 1960.

5.17. S a w c z u k , A . , Stosowanie ullradzwiekowej metody impulsowej do kontroli jakosci betonu w konstrukcjach, Inzyn. i bud., nr. 1/1958.

5.18. B r u n a r s k i , L . , M a k a r o v , R . , B a s i n, J . , Kompleksowe zastosowanie ullradzwiekowej i radiologiczncj metody do kontroli jakosci betonu tn konstrukciach budowlamjch, Rogow. Symp., Iunie 1960.

5.19. J a v o r, T . , Kontrole kvalety betonu ultrazvukom, Straviro nr. 1/1959. 5.20. K o c s i s, B. , Mdthodes ullrasoniques pour Ies essais nondestruclifs du btton, Proceedings

of the Hung. Instr., nr. 2/1959. 5.21. P o h 1, E . , Priifung von Beton mit niedcr und hochfreqncnlen mechanistlien Schwingungen,

Leipzig, Wiessen, Zeit. Ilochs. Bauw., nr. 1 19(52. 5.22. II u y g h e, G. , R i e s s a u w, F. G., Mithodes d'essais nondeslructives appliqu/es

au beton, Revuc C. Tijdschrift, nr. 5/1958. 5.23. I< r e i j g e r, I\ C., W i e b e n g a, J. G. , Possibilities of tlie ullrasonic testing

method for predicting the strength on concrete in situ, Iust. T .N.O. , Delft, 1961. 5.24. T r u <1 s o !•'.., Lydlekninska tnalemeloder anvedt pa byggematerialer, Ingeniorem,

nr. 2/1958. 5.25. F fi c ă o a r u, I., Aparatele şi metodele de încercare ale beloanelor cu ultrasunete, Refe-

rat ÎNCERC, 1958. 5.26. F fi c ă o a r u, I., Determinarea rezistenţei betonului la compresiune cu ajutorul ultra-

sunetelor, Referat ÎNCERC, 1960. 5.27. F ă c ă n a t u, I . , Contribution a l'etude de la relalion entre la resistance du beton (i la

compression et la vitesse de propagalion longitudinale des ullrasons, Bulletin RILEM, nr. 12/1961.

5.28. * " * Normativ condiţionat pentru încercarea betonului cu ultrasunete, INCERC-C.S.C.A.S., 1961.

5.29. F ă c â o a r u, I . , Cercetări cu ulLusunelc pentru constatarea şi remedierea unor defecte iu construcţii, Revista Construcţiilor, nr. 10/1958.

5.30. 1 ă c ă i) a r u, I. , T e o d o r u, G. , Determinarea rezistenţei betonului cu sclerometrul Schmidt, Buletin ÎNCERC - I .S.C.A.S., nr. 3/1963.

5.31. * ' * Normativ condiţionat pentru determinarea rezistenţei betonului cu sclerometrul Schmidt, ÎNCERC - C.S.C.A.S. 1962.

5.32 O n c e s c u, M., Detectarea şi măsurarea radiaţiilor nucleare (note de curs), IFA. Cursu-rile pentru utilizarea isolopilor radioactivi, Bucureşti, 1960.

'243

;>.!!!{. Ii r o c a r <1, J . , Ai>plic(ilinn des izntnpes radioactifs ă la mesure de la densite rt de la lenenr en eait des materiau.v et des sols, A . I . T . B . T . P . , mai 1955.

5.34. F ii c fi » a r u, I., T e o d o r u, <;._, Determinarea densităţii şi campactităţii betoa-nelor cu ajutorul izotopilor nidioactiri, Referat lNCf iRC , 1962.

5.35. I. a c ti a ii d, R . , L'tt[>plicaliou des radioisolopes aur mestires de densite el de teneur en ean sin la terrain, Biillelin RILEM, nr. 13/1960.

5.36. F A e fi o a r ti, ] . , Studiul segreyabilităţii mortarelor de injectare cu iz<>lo/>ul ('.o90, Revista Construcţiilor ijî materialelor de construcţii , nr. 10/1969.

5.37. M c. M a ş t e r , K. , Handbook for Nundeslructioe. Ţes ling, Chicago, 1959. 5.38. F fi c fi o a r u, I . , Aplicarea gainmagrafiei Iu determinarea poziţiei armaturilor tn

beton, Lucrare CUIR, liucureşli , 1962. 5.39. F ă c ă o a r u , I . , T e o d o r u, G. , B u b u i a c , L . , Controlul calităţii betoaneior

cu izotopi radioactivi, Referat ÎNCERC, 1963. 5.40. B 1 o n d e 1, L , La Techniqne. de, la ('•amagraphie, Paris, Editura F.yrolle, 1956. 5.41. * * * Metode şi aparate de. mânură a umidităţii in materialele de construcţii, Colocviu

R I L E M , Buletin R I L E M , nr. 15/1962*. 5.42. J) e B e e r, E . , Contribution a ta determination de Vhumidite des materiaux, Builetin

R I L E M , nr. 15/1962. 5.43. 11 u c t , C.., Determination de la teneur en cau des sols en plan par la methode neu-

Ironique, Builetin R I L E M , nr. 15/1962. 5.44. P o l i 1, E . , Priifung von Stahlbeton mit Gama-Strahlen, Bauplaming und Bautechnik,

nr. 4/1962. 5.45. J o n e s, R . , Non deslructive te* ti ta? of concrete, London, Cambridge l 'n ivers i ty Press,

1962.

O R G A N I Z A R E A Şl E F E C T U A R E A Î N C E R C Ă R I LOR ÎN C O N S T R U C Ţ I I

0. PROIECTAREA ŞI ORGANIZAREA ÎNCERCĂRILOR

6 . 1 . ( ipmTiil itati 9

în două mari categorii; încercări în scopuri de cercetare ştiinţifică şi încercări in scopuri legate nemijlocit de nevoile practicii.

| Primele încercări, în scopuri dc cercetare ştiinţifică, se fac în cazul nece-I sită ţii verificării experimentale a justeţii unei ipoteze sau a unei noi teorii .' de calcul, a unei soluţii constructivc noi din punct dc vedere al proiectării,

al maLerialelor folosi Le sau al tehnologiei de execuţie aplicate. Caracteristic acestui grup de încercări este faptul că se urmăreşte în general

o cunoaştere cît mai deplină, sub toate aspectele, a comportării construcţiei sau elementului de construcţie cereetaL; parametrii încercării pot li variaţi după nevoile cercetării, condiţiile de desfăşurare ale încercării putînd li alese in modul cel mai adecvat scopului urmărit.

încercările de acest gen se execută de obicei în laboratoare bine utilate cu maşini de încercat şi aparate de măsurat, cu un personal specializat şi cu experienţă în această direcţie.

încercările pot fi repetate şi sc duc de regulă pînă ia ruperi-, spre a avea astfel un tablou complet al modului de comportare a elementului sau construc-ţiei încercate.

Printre încercările cu scopuri legate de nevoile imediate ale practicii se poL enumera:

- - încercări pentru omologarea unor elemente noi de constnicţie sau a unor tehnologii noi de producţie:

----- încercări pentru controlul periodic al calităţii produselor dc marc serie ale unei întreprinderi de elemente de construcţie prefabricate;

- - încercări pentru recepţia unor construcţii deosebite prin im por Lanţa lor pentru economia naţională, prin soluţia constructivă neobişnuită (deschideri mari, soluţii noi), prin faptul că sînt destinate a suporta sau a proteja aglo-meraţii dc oameni (săli de spectacole, expoziţii, poduri etc.);

—- încercări de expertiză în vederea verificării rezistenţei şi stabilităţii unor construcţii cu defecte rezultate din proiectare, execuţie sau exploatare, sau care sînt puse în condiţii dc exploatare diferite dc cele prevăzute iniţial prin proiect.

Caracteristic, acestui grup de încercări este faptul că obiectivul urmărit este limitat în fiecare caz la cunoaşterea unui număr redus dc parametri, care să permită o apreciere globală asupra clementului sau construcţiei încer-cate. Cu exccpţia încercărilor de controlai calităţii producţiei, care se fac de

2 4 8 l ' K O i E C T A R I A ŞI O R G A N I Z A R E A ÎNCERCĂRILOR

obicei pînă la epuizarea capacităţii portante, cclelalte tipuri de încercări se Jimitează în general la atingerea sau la depăşirea cu puţin a stadiului de exploa-tare, astfel încît construcţia să răinină aptă a fi folosită după terminarea încercărilor. Metodele folosite sînt în general de şantier; se folosesc încărcările de probă cu dispozitive adeseori improvizate, se măsoară deformaţiile cores-punzătoare, se aplică metodele nedestructive de defcctoscopic şi control al calităţii materialelor, se extrag carote sau microepruvetc etc.

încercările de acest gen sînt deseori limitate ca posibilităţi de desfăşurare iu timp şi uneori din punct de vedere economic, fiind direct legate de nece-sităţile desfăşurării procesului de producţie.'^

împărţirea în ccle doua categorii de încercări are desigur o valabilitate limitată; deseori. încercările legate de nevoile imediate ale practicii capătă caracter de cercetare ştiinţifică sau vin să completeze cu date noi unele rezul-tate obţinute în laborator.

Reuşita unei încercări, indiferent de tipul acesteia, depinde în cea mai mare măsură de claritatea stabilirii obiectivelor de urmărit şi de justeţea previziunii modului de desfăşurare a acesteia; experimentatorul trebuie să cunoască cu precizic ce rezultate urmăreşte să obţină din încercare şi în funcţie

i de aceste obiective să organizeze astfel înccrcarea încîL aceasta să dea maximum ! de date posibile. | Aceasta se obţine printr-o proiectare corespunzătoare a încercării.

Desfăşurarea fazei dc proiectare a încercării şi forma în care rezultă piesele ; care se întocmesc cu această ocazie diferă de la caz la caz.

Dacă se pune problema unor încercări cu scopuri de cercetare ştiinţifică, proiectarea încercărilor constituie o fază de lucru din ansamblul desfăşurării muncii de cercetare, scopurile încercării conturîndu-sc într-un timp mai mult sau mai puţin îndelungat, pe parcursul cercetării putîndu-sc complcta necon-tenit cu noi obiective sau putîndu-se schimba chiar în timpul desfăşurării încercării. în cazul observării unor lipsuri în modul de concepţie a desfăşu-rării încercării, acestea pot fi înlăturate cu destulă uşurinţă, încercarea poate li reluată parţial sau chiar total, fără a se aduce prin aceasta prejudicii econo-mice deosebite. Piesele scrise care se alcătuiesc cu această ocazic nu constituie un proicct propriu-zis, aparte, al încercării în sine, ci formează o parte com-ponentă a referatului general asupra cercetării efectuate. Deşi proiectarea încercării în scopuri de cercetare ştiinţifică are, după cum s-a văzut, un carac-ter mai elastic, o dată stabilite scopurile încercării, trebuie să se detalieze modul ei de desfăşurare pînă în ccle mai mici amănunte.

Orice obiectiv nou de urmărit care apare ulterior, trebuie la rîndul său prelucrat în detaliu sub raportul noilor aspectc pe care le introduce în desfă-şurarea încercărilor.

în cazul încercărilor curenLe asupra elementelor din producţia de serie a unei întreprinderi de prefabricate de construcţie în vederea verificării calităţii producţiei, acestea se efectuează pe baza unor norme interne care constituie dc fapt chiar proiectul încercării. Acesta sc elaborează o dată cu încercarea dc omologare pe baza unor cercetări efectuate asupra ficcărui tip de prefabricat supus verificării şi se păstrează în general neschimbat pentru tot timpul pro-ducerii acelui tip.

249

în cazul verificării siguranţei unor construcţii importante, sau de tip nou, precum şi în cazul stabilirii capacităţii dc rezistenţă a unor construcţii care prezintă defecţiuni, problema proiectării încercării capătă o amploare şi o importanţă deosebită.

în accste cazuri, se întocmesc proiecte detaliate, bazate în general pe liniile directoare cuprinse în diferite acte normative cu privire la efectuarea încercărilor. Pe baza acestor îndrumări, fiecare proiect evidenţiază specificul încercării în funcţie de particularităţile construcţiei şi a condiţiilor de. lucru.

Proiectarea oricărei încercări comportă în generai trei faze de lucru dis-tincte:

— studiul preliminar al obiectului încercării şi al condiţiilor sale dc lucru; — întocmirea temei dc încercare; — întocmirea proiectului propriu-zis.

6.2. I'roifetarea iiiem*arii

6.2.1. Studiul preliminar

Această fază de lucru are drepL scop stabilirea datelor necesare întocmirii temei de încercare prin cunoaşterea cîL mai completă a tuturor elementelor care caracterizează construcţia şi modul ei de comportare.

în acest scop, trebuie cercetate toate documentele existente cu privire la proiectarea, execuţia şi comportarea în exploatare a construcţiei sau a elementului de construcţie, desLinat a fi încercat. Dc un deosebit ajutor în această fază poate fi „Cartea consLrucţiei".

Cu ocazia acestui studiu sc verifică în primul rînd ipotezele şi calculele care au stat la baza proiectării şi se ia cunoştinţă de piesele proiectului de execuţie, urmărindu-se în mod special modificările interveniLe ulterior şi

—influenţa acestora asupra ansamblului. Studiul breviarului de calcul trebuie să dea pentru proiectul încercării

valoarea încărcărilor, valoarea coeficienţilor de siguranţă admişi (sau a coefi-cienţilor de supraîncărcare, de omogenitate şi a condiţiilor de lucru în cazul utilizării în calcul a metodei stărilor limită), valoarea deformaţiilor totale şi locale calculate, încărcarea de exploatare, precum şi sccţiunile cclc mai peri-culoase în care pot apare eforturile unitare, maxime şi valoarea acestora. Alte date care trebuie extrase din breviarul de calcul rezultă din capitolele speciale referitoare la construcţiile din diferite materiale.

Se cercetează de asemenea documentele de şantier, insistîndu-se asupra buletinelor de analiză întocmite dc laboratoarele de şantier cu prilejul verifi-cării calităţii materialelor de construcţie folosite, asupra anomaliilor intervenite pe timpul desfăşurării lucrărilor (îngheţ, incendii locale), asupra rezultatelor încercărilor şi expertizelor efectuate pe timpul execuţiei şi ulterior etc.

Cu prilejul sLudicrii acestor documente se notează toate datele care ar putea contribui la înţelegerea mai deplină a comportării construcţiei pe timpul încercărilor.

Datele astfel obţinute se completează cu informaţii de la beneficiar sau localnici asupra modului dc comportare a construcţiei în timp, asupra defcc-

2 5 0 PROIECTAREA Şl O R G A N I Z A R E A Î N C E R C Ă R I L O R

tclor constatate; uneori, în lipsa documentelor, aceste informaţii pot fi deosebit de preţioase.

) în cadrul studiului preliminar se efectuează aptf o Recunoaştere la faţa locului a obiectului destinat încercării. Cu acest prilej se verifică in primul rînd corespondenţa execuţiei cu proiectul, efecLuîndu-se măsurările necesare asupra dimensiunilor elementelor constructivc şi verifieîndu-se în special modul de realizare a îmbinărilor şi rezemărilor. Această recunoaştere se reco-mandă a se face înainte de începerea lucrărilor de finisaj, iar in caz de nevoie, după înlăLurarea acestora, astfel încît sLructura de rezistenţă să devină aparentă şi accesibilă in toate punctele ei caracteristice.

în paralel cu verificarea dimensională şi a corespondenţei generale cu proiectul, construcţia se cercetează sub aspectul defectelor vizibile şi ascunse. Toate defectele constatate se înseamnă pe construcţie cu mijloace persistente (cretă, vopsea) pentru a se preciza locul şi gradul iniţial de dezvoltare al defecţiunii şi pentru a se putea urmări dezvoltarea ei ulterioară. Defectele vizibile descoperite sc notează de asemenea pe planşele corespunzătoare şi ori de cîte ori este posibil sc fotografiază; fotografiile executate în condiţii bune, sînt totdeauna un ajutor preţios în studiul ulterior al rezultatelor

l Încercării. — . In cazul că există îndoia iă sau lipsesc date asupra calităţii materialelor

din care este executată construcţia, se procedează la încercări fie nedestructive (cu ultrasunete, cu percuţie etc.) fie prin metoda extragerii de carote, sau microepruvete. în unele cazuri specialc se poate recurge şi la defectoscopie (cu raze y, raze X etc.), în vederea descoperirii defectelor ascunse, mai ales Ia suduri.

Extragerea de carote şi microepruveLe Lrebuie efectuată din locurile în care influenţa asupra rezistenţei construcţiei este minimă, luîndu-se totodată măsuri de astupare a golurilor şi de refacere pe cît posibil a continuităţii materialului.

Defectele constatate şi care pot fi reparate, se înlătură înainte de efec-tuarea încercării propriu-zise, în afară de cazul cînd se urmăreşte în mod special stabilirea capacităţii dc rezistenţă a construcţiei cu defecte, sau cînd înlăturarea acesLora nu ar fi justificată din punct de vedere economic.

în anumite cazuri poate apare necesitatea efecLuării unei încercări preli-minare de probă pe model, sau chiar pe construcţie, în ansamblul ci sau numai parţial.

încercarea pe model este în general mai puţin costisitoare şi oferă posibi-lităţi mai largi de studiu. Cu asemenea încercări pe model se pot stabili spre exemplu repartiţia şi valoarea optimă a încărcărilor echivalente de probă şi influenţa modificării acestora faţă de modul de încărcare real, respectiv cel avut în vedere la proiectare; comportarea de ansamblu a construcţiei suit încărcare şi anumite particularităţi ale acestei comportări etc. încercarea pe model este foarte utilă în special în faza de proiectare a unei construcţii

( ce urmează a fi încercată după terminarea ei, deoarece poate da uneori indicaţii preţioase proiectantului pentru găsirea soluţiei opLime.

în sfîrşiL, un aspect nu mai puţin important din faza de studiu preliminar, îl constituie cercetarea materialului bibliografic, a liLeraturii de specialitate.

I'ROI l .CTARKA 1NCI-RCARII 251

Cărţile şi articolele de revistă care tratează despre încercări similare cu cele care constituie obiectul proiectării, dau de cele mai multe ori indicaţii foarte, preţioase asupra obiectivelor ca şi asupra metodicii încercării, uşurînd în mare măsură sarcinile proiectării [6.1, 0.2, (3.3, 6.-1, 0.5].

6.2.2. Tema de încercare

După cum s-a arătat, studiul preliminar dă posibilitatea formării unei păreri clare sub Loate aspectele asupra încercării care urmează a fi executată; pe baza datelor obţinute cu ocazia studiului preliminar se poate trece la întocmirea temei dc încercare.

Tema de încercare reprezintă un document de bază iinporLant, dc aceea întocmirii ei trebuie să i se acorde o mare atenţie; tema de încercare orien-tează întreaga act ivi La te ulterioară, de justeţea ci depinzînd în cea mai mare măsură reuşita încercării şi valabilitatea rezultatelor obţinute.

Tema de încercare trebuie să precizeze următoarele: a) denumirea şi amplasarea construcţiei precum şi poziţia elementelor

de construcţie care urmează a fi îneercaLe în vederea identificării lor cu uşurinţă;

b) rezultatele studiului preliminar; c) obiectivele şi amploarea încercării; d) valoarea şi repartiţia încărcărilor de probă; e) punctele de măsurare şi parametrii de urmărit; f) valorile de control; g) obiectivele speciale de urmărit; h) dura La probabilă a încercării şi perioada de timp destinată efectuării ei; i) condiţii speciale rezultate din destinaţia construcţiei, factori climatici,

considerente economice, politice, militare etc. şi care ar necesita luarea unor măsuri speciale pe timpul executării încercării.

Conţinutul unora din punctele enumerate reiese din însăşi formularea lor. în timp ce pentru altele se consideră necesare unele explicaţii, şi anume:

La pct. b al temei de încercare se înscriu toate datele rezultate din studiul preliminar, observaţiile cu privire la proiect şi execuţie, la concordanţa con-strucţiei cu proiecLul, la încercările preliminare făcute asupra materialelor şi eventual a modelelor, date rezultate din literatura de specialitate.

La pct. c obiectivele şi amploarea încercării sînt cele rezultate din sesi-zările şi observaţiile făcute cu prilejul studiului preliminar şi care de fapt reprezinLă o concluzie la acest sLudiu.

Obiectivele încercării trebuie să fie formulate cît mai clar şi univoc spre a orienta cu precizie pc experimentator şi a nu da naştere la confuzii.

Ca obiective ale încercării pot figura: satisfacerea condiţiilor de exploatare sub încărcări statice sau dinamice, deLerminarea deformaţiilor maxime în stadiul de exploatare, determinarea frecvenţei oscilaţiilor proprii, determinarea lăsărilor construcţiei etc., care toate reprezinLă aspecte ale problemei mai generale de determinare a gradului de siguranţă al construcţiei.

Sub aspectul amploarei, încercarea se poale referi la întreg ansamblul construcţiei sau numai la părţi ale ei, imporLante pentru determinarea modului de comporLnre generală a construcţiei.

2 5 2 PROIECTĂRI-A ŞI O R G A N I Z A R E A Î N C E R C Ă R I L O R

Alegerea elementelor de construcţie în cazul unor încercări parţiale se face astfel încît să fie supuse înccrcării clementele care prezintă îndoieli asupra calităţii materialului sau defecte; în cazul lipsei acestor caracteristici se încearcă 5 % din elementele asemenea ale construcţiei, sau 1 - 2 elemente, cînd numărul lor uu depăşeşte 20.

La pct. d — valoarea şi repartiţia încărcărilor de probă — încărcarea maximă admisă la încercările la care sc verifică comportarea în exploatare este cea dată de încărcările normate avute în vedere la proiectare, la care se poate adăuga un spor (pînă la valoarea încărcării de calcul), funcţie de scopul încercării, de proprietăţile materialelor şi dc caracterul structurii. Acest spor trebuie limitat astfel încît să nu se afecteze condiţiile de exploatare normală în continuare a elementului sau a construcţiei supuse încercării.

în cazul cînd construcţia este destinată a suporta şi încărcări dinamice, iar încercarea nu este posibil a fi efectuată în regim de solicitare dinamică, se prevede o mărire a încărcării de probă statice, prin înmulţirea valorii ei cu un coeficient dc impact.

Repartiţia încărcării de probă trebuie să se apropie pe cît posibil de situaţia reală şi să o reproducă. în cazul că acest lucru nu este posibil se sLabileşte un mod de repartiţie echivalent încărcării reale, care să producă fenomenele ale căror parametri trebuie măsuraţi, în aceeaşi măsură ca şi încărcările reale; în nici un caz modul de încărcare din timpul încercării nu trebuie să producă suprasolicitări locale, neprevăzute în proiect. Repartiţia încărcării şi efectele ei asupra construcţiei pot fi analizate ccl mai bine pe model, sau executînd o încărcare preliminară de valoare redusă asupra con-strucţiei.

La stabilirea valorii şi repartiţiei încărcării de probă trebuie de asemenea să se ţină seama de diferenţele care există intre starea construcţiei în momentul încercării şi starea ei în exploatare; în cazul în care în momentul încercării construcţia nu este pe deplin terminată (de exemplu lipseşte învelitoarea, finisajul etc., fapt frecvent în practica încercărilor) trebuie ca lipsa acestor / elemente să fie compensată prin mărirea valorii încărcării de probă cu o cantitaLe corespunzătoare greutăţii elementelor constructive nemontatc.

La pct. e -— punctele de măsurare şi parametrii dc urmărit — trebuie să se insiste asupra faptului că alegerea acestor puncte este de cea mai mare importanţă, corectitudinea alegerii lor asigurînd obţinerea unei imagini complete şi veridice asupra comportării construcţiei.

în alegerea punctelor de măsurare se poate ţine seama dc citeva principii generale. Astfel ele se aleg acolo unde valoarea parametrilor de măsurat se aşteaptă a fi maximă—în drepLul punctelor de săgeată maximă, în secţiunile ccle mai solicitate, în locurile cu concentrări de eforturi, cu slăbiri ale secţiunii etc.— evitîiidu-se în acelaşi timp locurile în care perLurbaţiile în distribuţia efor-turilor nu caracterizează modul de comportare a construcţiei. în continuare, se aleg locurile unde indicaţiile, pot să dea date suplimentare pentru înţelegerea modului de variaţie şi distribuţie ale eforturilor şi deformaţiilor în construcţia încercată.

în afara acestor puncte principale de măsurat, deseori este nevoie de o serie de puncte secundare, care să dea posibilitatea justei interpretări a măsurărilor efectuate în punctele principale, cum sînt de exemplu punctele

P R O I E C T A R E A Î N C E R C Ă R I I 2 5 3

pentru măsurarea Lăsării reazemelor; aeeste puncte nu se prevăd în tema de încercare, ele urmind a fi stabilite prin proiectul de detaliu al încercării.

Se recomandă evitarea tendinţei manifestate de către unii experimentatori de a înmulţi peste măsură numărul punctelor de măsurare; şi în acest caz trebuie aplicat principiul general valabil de a realiza maximum, cu minimum de. mijloace, judicios dispuse.

în fiecare din punctele stabilite se indică ce anume parametri urmează să fie măsuraţi — deplasări, deformaţii, rotiri, acceleraţii — şi precizia nece-sară a măsurării.

Valorile de conLrol despre care se aminteşte la pct. f reprezintă valorile stabilite prin proiect pe bază de calcul sau funcţie de condiţiile de exploatare, cu care se compară rezultatele încercării. Principalele valori de control care se calculează în prealabil sînt dc regulă următoarele: deformaţii le specifice maxime în secţiunile cele mai periculoase, săgeţile verticale, deplasările orizontale şi unghiulare maxime, valoarea încărcării corespunzătoare momen-tului de apariţie a fisurilor, valoarea încărcării corespunzătoare pierderii capa-cităţii portante etc.

Calculul acestor mărimi se face în conformitate cu normele în vigoare, introducînd pentru caracteristicile mecanice ale materialelor şi pentru carac-teristicile geometrice ale secţiunilor valorile determinate experimental, pentru încărcarea de probă valoarea şi modul de distribuţie real din timpul încercării, iar condiţiile de rezemare vor fi de asemenea acordate cu condiţiile existente pe timpul încercării.

în legătură cu pct. g — obiective speciale de urmărit — în unele cazuri, rezultate din studiul preliminar, se poate ivi necesitatea unei atenţii speciale pc timpul încercării pentru anumite părţi din construcţie, cum ar fi în special îmbinările, sau pentru urmărirea evoluţiei unor defecte descoperite în timpul recunoaşterii; aceste obiective trebuie prevăzute în mod special în tema de încercare spre a nu scăpa atenţiei experimentatorului.

Pe baza datelor cuprinse în tema de încercare, se poate trece astfel la întocmirea proiectului încercării propriu-zise.

6.2.3. Proiectul încercării

Proiectul încercării este documentul pe baza căruia are loc întreaga operaţie «le pregătire şi desfăşurare a încercării propriu-zise. Prin proiect se detaliază toate fazele de experimentare; el trebuie astfel întocmit încît să existe în orice moment posibilitatea cunoaşLerii depline a valorii rezultatelor obţinute în decursul desfăşurării lucrărilor.

Proiectul încercării se compune din piese scrise şi piese desenate. Piesele scrise ale proiectului sint: memoriul tehnic, notele de calcul,

măsurile de securitate, programul de lucru şi devizul lucrării. a. Memoriul telmie. Memoriul tehnic cuprinde un rezumat al datelor

temei de încercare şi justificarea măsurilor luate în vederea satisfacerii cerin-ţelor acesteia.

La baza justificărilor trebuie să stea în primul rînd prescripţiile oficiale existente — standarde, normative, instrucţiuni tehnice. — apoi considerentele

254

tehnieo-ştiinţifice caro au stat la baza alegerii unor soluţii necuprinse tn ^ ^acesLc prescripţii sau care constituie abaleri de la prescripţiile oficiale.

în mod special memoriul lehnic se va referi la următoarele trei pro-bleme: modul dc realizare a încărcării, tipul de aparate de-măsurat şi dispu-nerea acestora şi măsurile tcbnico-organizatorice pe.nlru urmărirea obiec-tivelor speciale. r Modul de realizare, a încărcării. Prin tema dc încercare sc stabileşte valoarea încărcării de probă şi repartiţia ci; proiectul trebuie să precizeze soluţia tehnică pentru aplicarea încărcării, respectiv natura materialului folosit la încărcare,

Ldispozitivele necesare aplicării, treptele de încărcare şi descărcare şi durata menţinerii construcţiei sub încărcare.

în alegerea soluţiei tehnice de realizare a încărcării se va ţine seama de cele expuse în cap. 4, cu privire la modul de realizare a încărcărilor, în ceea ce priveşte criteriile de alegere a dispozitivelor de încărcare se pot arăta urmăLoarele:

/ v în cazul în care încercarca se referă la un element de construcţie de dimen-siuni reduse, uşor transportabil şi manevrabil, se va prefera totdeauna încărcarea sa pe standurile existente în laboratoarele de încercări, folosind dispozitivele de încărcare aferente acestora.

Dacă încercarea sc execută pe construcţii mari, de ansamblu, se alege de regulă modul de încărcare prin aşezarea de greutăţi direcL pe construcţie sau suspendate cu ajutorul platformelor.

Modul de încărcare cu ajutorul greuLăţilor este în general mai precis şi poate fi destul de uşor improvizat astfel că este aproape întotdeauna apli-cabil; acest mod dc încărcare sc alege şi în cazurile în care deforma ţii Ic construcţiei sau elementului de construcţie încercat depăşesc zona elastică intrînd în curgere şi cind presele satisfac mai greu condiţia necesară de me.u-

, ţinere constantă a treptei de încărcare. în general, în alegerea uneia sau alteia dintre posibilităţile practice de

realizare a încărcării se va ţine toLdeauna seama în primul rînd de posibili-tăţile existente (standuri, piese, greutăţi, specialişti, laboratoare etc.) criteriul economic fiind de multe ori hotărîtor.

în orice caz în memoriul tehnic trebuie să sc indice considerentele care au dus la alegerea uneia sau a alteia dintre soluţiile posibile.

în conLinuare, în memoriu trebuie să se prevadă justificarea treptelor de încărcare şi dcscărcare stabilite.

încărcarea unei construcţii se realizează în trepte a căror valoare maximă este de obicei normată prin prescripţii oficiale. încărcarea în trepte dă posi-bilitatea urmăririi mai bune a modului de comportare a construcţiei sub aspectul creşterii deformaţiilor şi prin aceasta oferă posibilitatea intervenţiei experimentatorului în cazul constatării unor anomalii, în vederea depistării cauzelor care le-au produs şi a luării măsurilor corespunzătoare.

Treptele de încărcare se stabilesc ca fracţiuni, în general egale, din valoarea încărcării totale; cu cît modul de comportare a consLrucţiei este mai incert, cu atît valoarea treptei va fi mai mică.

în afara treptelor de încărcare propriu-zise, proiectul trebuie să prevadă şi o treaptă dc încărcare echivalentă încărcării permanente lipsă în momentul

255

încercării şi care în condiţiile reale de exploatare ar afecLa elementul supus încercării.

DuraLa menţinerii construcţiei sul» fiecare treaptă dc încărcare nu este fixă, ea fiind în mod principial condiţionată de stabilizarea deformaţiilor şi deplasărilor. Această stabilizare este în majoriLatea cazurilor relativă, construc-ţia sau elementul de construcţie lucrînd in permanenţă; Lotuşi se poate observa o tendinţă de sLabilizarc a deplasărilor şi deformaţiilor după un anumit timp de la aplicarea treptei de încărcare, după tendinţa asimptotică a indicaţiilor aparatelor de măsurat spre o valoare constantă. Această Lendinţă este mai rapidă sau mai lentă în funcţie de structura construcţiei, natura îmbinărilor, materialul de construcţie folosit; la construcţiile din beton armat, beton precomprimat, lemn, durata stabilizării deformaţiilor este mai mare, în timp ce la construcţiile din oţel este mai redusă. Din această cauză indicaţiile pre-scripţiilor oficiale sînt orientative, limitînd în general durata minimă a men-ţinerii sub o anumită treaptă.

în proiectul de standard cehoslovac pentru încercarea construcţiilor se consideră că deformaţia se stabilizează cînd creşLerea ei intr-un interval de timp determinat nu depăşeşte 15% din creşLerea avută 111 intervalul de timp anterior de aceeaşi durată, sau cînd este mai mică decîL eroarea dată de aparatele de măsurat folosite.

Durata menţinerii construcţiei sub încărcarea totală de probă este de asemenea variabilă de la caz la caz. Acelaşi proiect de standard citat prevede următoarele intervale de timp, funcţie de natura materialului construcţiei:

— construcţi i d in beton de orice Iei , care are insă modulul dc elasticitate la compresiune mai mare decît 100 000 k g f / c m 3 21 oro

— construcţ i i din ludon uşureii modulul de elasticitate la compresiuni ' mai mic decît 100 000 k g f / c m - 48 ore

— construcţi i din lemn 72 ore — construcţi i din oţel sau aliaje uşoare 3 ore — construcţi i din materiale plastice . . . . . . . . . . . . . pesie 72 ore plnă

la stabilizarea deformaţiilor.

în acest timp se execută măsurări la intervale determinate de timp, nu mai mari decît 1/4 din durata menţinerii construcţiei sub încărcarea totală.

Descărcarea se proiectează de olticei într-o singură operaţie, sau, în cazuri speciale, în acelaşi număr de trepLe ca şi încărcarea, construcţia urmînd să rămînă sub observaţie şi după în lătura rea încărcării de probă pe o durată de Limp egală cu durata menţinerii sub sarcina Lotală.

O problemă importanLă care apare la încercarea clementelor de construcţie izolate este problema rezemării lor. Heazemele în aceste cazuri sc proiectează sub formă de blocuri, stîlpi sau pereţi din zidărie, beton simplu şi armat, capre metalice sau din lemn cLc.

Pentru a limita cîL mai mult tasările, reazemele se amplasează pe fundaţii, platforme sau pardoseli existente. în cazul în care reaeţiunea se transmite direct pe teren, dimensionarea tălpii de fundaţie a reazemelor se face la pre-siunea de calcul prescrisă de normele în vigoare pentru calculul fundaţiilor clădirilor civile şi industriale pentru încărcări dc scurtă durată. Dacă fundaţia se execută pe teren de umplutură, presiunea nu va depăşi 1,0kgf/cm2.

2 5 6 r R O I I ' C T A R K A .ŞT O R G A N I Z A R E A ÎNCERCĂRILOR

înălţimea reazemelor se alege astfel îneil. examinarea izuală a elementului şi citirea aparatelor în cursul încercării să se efectueze comod, iar săgeata elementului de construcţie să se poată dezvolta nestingherită.

în marea majoritate a cazurilor elementele experimentale se încearcă în condiţii de simplă rezemare, iar rezolvarea constructivă a reazemelor trebuie să reproducă perfect această ipoteză de calcul. în acest scop se introduc dispo-zitive speciale de rezemare.

în cazul încercării elementului cu prese hidraulice, ambele reazeme se prevăd mobile pentru a se reduce înclinările preselor pe măsura creşterii încărcării. Reazemele mobile se realizează de regulă sub forma unul rulou metalic aşezat între două plăci de oţel. Ruloul se execută din oţel rotund, OL 38 sau OL 50, avînd ca dimensiuni:

Heacţiunea, t f / c m 2 j 2 — 4 | " 4 — 6 Diametrul ruloufui, m m 4 0 - 6 0 ' 6 0 ~ 8 0 8 0 - 1 0 0

Placa superioară se execută de 10—30 mm grosime, iar cea inferioară de 10—20 mm grosime, în funcţie de mărimea reacţiunii. Trebuie asigurat un contact intim al acestor plăci cu suprafeţele corespunzătoare ale elementului de construcţie şi a suportului reazemului.

în cazul încercării elementului de construcţie cu greutăţi, un reazem se realizează mobil, iar celălalt fix. Reazemul fix sc proiectează de obicei identic ca alcătuire cu reazemul mobil, ruloul fixîndu-se prin sudură pe placa inferioară. Uneori reazemul fix se realizează conform proiectului de execuţie al construcţiei sau modelînd condiţiile acestuia (fixări laterale, încastrări parţiale sau totale).

în cazul în care elementul de încercat face parte din construcţie, trebuie verificat dacă rezemările elementului sînt capabile să suporte încărcarea prevăzută.

( ' " Tipul de. aparate de măsurat şi dispunerea acestora. Aparatele de măsurat se aleg pe baza următoarelor considerente:

— spaţiul la dispoziţie penLru montarea aparatelor determină gabaritul acestora;

— dimensiunile elementului încercat, natura materialului de construcţie şi gradientul tensiunilor determină tipul dc dispozitive de fixare a aparatelor şi lungimea bazei de măsurare;

— mărimea aşteptaLă a parametrului de măsurat determină cursa necesară, respectiv domeniul de măsurare al aparatului;

— accesibilitatea punctelor de măsurare determină alegerea tipurilor de aparate cu citirea indicaţiilor la faţa locului sau de la distanţă, individual sau centralizat;

| - precizia cerută in măsurări determină valoarea diviziunii sau a indi-caţiei minime, respectiv sensibilitatea aparatului.

Aceste criterii justifică alegerea tipului dc aparat de măsurat şi ele trebuie 4 avute în vedere la întocmirea memoriului tehnic.

în acelaşi timp proiectul trebuie să prevadă aparatele de măsurat secundare care ajută la interpretarea datelor obţinute pe aparatele de bază, de exemplu aparatele, pentru măsurarea tasării reazemelor, precum şi toate măsurile ce se iau penLru obţinerea unor indicaţii ,.curate", neinfluenţate de diverşi factori externi, cum ar fi influenţa temperaturii, umidităţii, etc.

257

Uneori este necesar să se prevadă schele speciale pe care să se fixeze aparatele de măsurat, aceste schele constituind sistemul fix de referinţă — pămintul — în raport cu care se măsoară deplasările construcţiei. Asemenea schele port-aparate de măsurat trebuie să fie rigide, neinflucnţabile de vibraţii sau de şocuri produse în apropiere sau chiar de uşoare loviri accidentale şi trebuie să formeze un sistem complet independent de structura încercată, astfel încît deformaţiilc acesteia să nu i se transmită în nici un fel.

în funcţie de aparatura aleasă şi locul montării ci, se va justifica de asemenea necesitatea schelelor şi platformelor de acces pentru montarea apara-telor şi citirea indicaţiilor acestora; aceste schele la rîndul lor trebuie să constituie sisteme independente atît faţă de construcţie cît şi faţă de schelele şi dispozitivele port-aparat. ' Măsurile tehnico-organizatorice care se iau pentru asigurarea urmăririi

obiectivelor speciale stabilite prin tema de încercare. Astfel de măsuri ar putea fi de exemplu montarea reperilor din ipsos pentru urmărirea dezvoltării des-chiderii fisurilor la construcţiilc din beton, beton armat, beton precomprimat piatră şi zidărie.

b. Xotele de calcul. In notele de calcul se vor cuprinde calculele refe-ritoare la:

— determinarea necesarului în materiale pentru realizarea încărcării de probă şi repartiţia sa pe trepte şi locuri de încărcare;

— - proiectarea dispozitivelor de solicitare (platforme, pîrghii, prese etc.); — - proiecLarea schelelor şi dispozitivelor port-aparaLe; — proiectarea schelelor, platformelor şi scărilor destinate accesului la

punctele de măsurare; — proiectarea schelelor desLinaLe asigurării securităţii lucrului prin inter-

I ceptarea eventualelor părţi de construcţie care ar putea să se prăbuşească [ în timpul desfăşurării încercării;

— proiectarea elementelor de ghidaj şi de asigurare a stabilităţii elemen-,, telor de construcţie care se încearcă în mod individual.

Schelelor, platformelor şi accesului la acestea trebuie să li se acorde o mare atenţie făcînd o deosebire netă între tipurile de schele care sint necesare încercării şi care ar putea ocupa un volum important atît sub aspectul pro-iectării cit şi al costului încercării,

r - j — " c. Măsuri de securitate. Măsurile de securitate care se prevăd prin / proiect, se referă la securitatea generală a încercării, securitatea muncii şi

protecţia aparatelor de încercat. ) Securitatea generală a încercării se referă la măsurile de limitare a acce-| sului persoanelor străine în zona încercării. Limitarea accesului se realizează j prin îngrădirea zonei în care se desfăşoară încercările şi mai ales la locul de j dispunere a aparatelor de măsurat, precum şi prin aşezarea unor table cu I anunţul de interdicţie a accesului. L)acă aparatele de măsurat sînt dispuse I în încăperi carc se pot închide, se va prevedea închiderea şi sigilarea lor în

lipsa experimentatorului. în general trebuie prevăzută paza zonei de încercare. Pentru securitatea muncii se vor prevedea construcţii auxiliare de sigu-

ranţă— schele, platforme, capre — care să ferească pe experimentatori de pră-buşirea construcţiei, să le asigure accesul liber şi nestingherit la toate locurile

2 5 8 PROIECTAREA Şl O R G A N I Z A R E A Î N C E R C Ă R I L O R

care trebuie urmărite pe timpul încercării şi în carc se montează şi citesc aparate, să-i ferească de efecte Ic căderii sau deteriorării dispozitivelor de încărcare, să-i ferească de cădere dc Ia înăllinie, de electrocutare etc.

Se vor elabora pentru fiecare caz în parte instrucţiuni speciale de pro-tecţie a muncii, carc trebuie prelucrate cu toţi participanţii la încercare sub luare de semnături. De asemenea, se va interzice accesul persoanelor străine în zona încercării pe timpul desfăşurării acesteia.

Protecţia aparatelor de măsurat trebuie prevăzută împotriva oamenilor, a acţiunii încărcării, a intemperiilor (zăpadă, vînt, ploaie) şi chiar a razelor solare. în accst scop se proiectează diferite construcţii auxiliare de protecţie a aparatelor.

Se recomandă a se acorda întreaga atenţie măsurilor de sccuritate, lipsa prevederii lor putînd duce la accidentc grave sau la obţinerea unor rezultate

^lipsite de valoare. I— d. Programul de lucru. Programul de lucru cuprinde înşirarea cronologică

a tuturor operaţiilor legate de buna desfăşurare a încercării. O justă planifi-care a acestor operaţii asigură înlăturarea timpilor morţi, rcduce durata încercării şi o face prin aceasta mai puţin costisitoare.

Programul de lucru se întocmeşte sub forma unui grafic în care se trec principalele faze de lucru şi defalcarea lor în timp. Un exemplu de asemenea grafic este redat în fig. 6.1.

Activi fote.7 Februarie Martie Responsabil planificată 6 7 8 9 0 it ' f i 'P 'A z n m t 7t f îs 1 0 3 7 â fă

Responsabil

întocmirea proiectului \ y Z

t.P.CM?.f INCEPC întocmirea proiectului \ y

Z t.P.CM?.f INCEPC

Procurarea şt depozita-rea iestului *" 1

'A v< A / / IR.CI

Confecţionarea platforme-Iarpentru tncorcare

% V i T.RC.L

Execuforea schelelor şi platformelor de acces 1 i T.R.C.L Execuforea schelelor şi platformelor de acces 1 i T.R.C.L Montarea schelelor de siQuranfa 1 A p î T.RCl. Montarea schelelor de siQuranfa 1 A p î T.RCl.

Verificarea oporatebr de măsurat 1 i i INCEPC Monfarsa platformelor de încărcai £ i i

V TR C i.

Mcnfarea eparo/e/srde măsurat

/ / \ k A

ÎNCERC Mcnfarea eparo/e/srde măsurat

/ / \ k A

ÎNCERC

Verificarea insfofofiet de măsurat

f , i m \ INCEPC

Efectuarea /ncercânt l / 1 i ÎNCERC Efectuarea /ncercânt l / 1 i ÎNCERC

Prelucrarea dalelor exper/m enfa/e

^ V v, ÎNCERC Prelucrarea dalelor exper/m enfa/e

^ V v, ÎNCERC

Strîngsrea amaratelor,de -montarea constr oiixif/are l V ÎNCERC*

TRCL Strîngsrea amaratelor,de -montarea constr oiixif/are l V ÎNCERC*

TRCL întocmirea referafu/ut as u ora tncer cărtt

^ V \ h - \ ÎNCERC

Observat/i

Materialul pentru test se va procura de Io IUG.. sub forma contra-gr eu fă Iilor dm fontă pentru macaratc.

F i g . 6 .1. E x e m p l u de grat ie pen t ru desfăşurarea lucrărilor de încercare a unei construcţi i .

Durata fiecărei faze de lucru se stabileşLe pe baza experienţei şi a normelor de timp în vigoare. La stabilirea duratei încercării se ţine seama de timpul necesar realizării tuturor treptelor de încărcare, timpul cît construcţia stă

2 5 9

sub încărcarea totala, timpul de descărcare şi timpul cît construcţia rămîne sub observaţie după descărcare. De asemenea, în unele cazuri se prevede un timp ncccsar supravegherii comportării construcţiei înainte de încărcare, numai sub acţiunea factorilor de mediu, mai ales a temperaturii. Încercări efecLuaLe de ÎNCERC au dovedit importanţa urmăririi influenţei temperaturii asupra construcţiei înainte de a se aplica încărcarea de probă; astfel, la încer-carea de rezistenţă a cupolei Circului de stat din Bucureşti, variaţiile dc temperatură au produs variaţii ale săgeţii, în dreptul inelului superior de compresiune, care depăşeau cu mult în mărime variaţia de săgeată produsă de încărcarea de probă.

e. Devizul Încercării. Această piesă a proiectului se întocmeşte pe baza prescripţiilor în vigoare (norme de deviz, analize de preţuri) sau a unor analize speciale.

T1^*- f. Piese desenate. Proiectul încercării cuprinde o serie de planşe pe care J sînt trecute toate schemele şi desenele de execuţic necesare pregătirii şi desfă-f şurării încercării. Principalele piese desenate sînt următoarele:

Planşele cu schemele dispunerii aparatelor de măsurat. Pe scheme se precizează prin cote poziţia aparatelor de măsurat în raport cu elementul de construcţie. în acest scop se folosesc simboluri ale aparatelor de măsurat, un exemplu dc asemenea simboluri fiind redat în fig. 6.2.

Măr/mea rnosurotâ Tip ui aparatului Notaţia Simbolul aparatului Măr/mea rnosurotâ Tip ui aparatului Notaţia Orientatpe rgund/ajia/ • Pe 'mesa Orwntal parolelor

fl'tfr

Deplasări

Comporaior cu tije CT O 6 Deplasări Comporaior cu f/r CE U2 Deplasări

Traductor electr/c inductiv TE!

Vibraţii Acceierameiru A &

Vibraţii Vtbrogrof V 1 * i [fa

Roi/ri CUnometru R A k

Deformaţii

Tensomefru mecon/c fix J

Deformaţii

Tensametru mecanic omov/ă/f 0

Deformaţii fraduc tor efectro - acustic TEA

Deformaţii

Traductor electric rez/stiv fER

Fig , 6.2. E x e m p l u de simboluri pentru reprezentarea aparatelor de măsurat uzuale.

Alături de simbolul aparatului se înscrie notaţia sa însoţită de un număr de ordine.

Planşa cu schemele dispunerii aparatelor mai cuprinde un extras de aparate în care se indică Lipul aparatului folosit, valoarea diviziunii şi a

260

domeniului de măsurare şi numărul total de bucăţi asemenea carc urmează să fie montate.

în cazul in care este necesară construcţia unei schele port-aparate de măsurat se va detalia construcţia ei într-o planşă corespunzătoare indicîndu-se pe ea locul şi poziţia de fixare a aparatului.

— — Planşele cu schema căilor de acces 1a punctele de măsurare şi desenele de execuţie a schelelor şi platformelor necesare accesului. La stabilirea căilor de acces sc va ţine seama dc fixarea unei ordini de ciLire a aparaLelor dc măsurat care să reducă la minimum timpul de citire; această ordine va fi indicată în schema căilor de acces. în proiectarea schelelor şi platformelor necesare accesului se va urmări crearea unor deplasări libere de obstacole, care să permită montarea şi citirea comodă a aparatelor de măsurat şi în acelaşi timp să asigure o desâvîrşitâ securitate sub aspectul protecţiei muncii.

în general schelele şi platformele de acces trebuie prevăzute chiar în cazul în care măsurările se vor facc centralizat sau la sol, deoarece ele sînL necesare montării aparatelor şi eventualului control sau înlocuirii lor dacă sc defec-tează pe limpui desfăşurării încercării.

După cum s-a mai ară Lat, schelele şi platformele de acces trebuie să con-stituie de regulă construcţii independente de construcţia încercată spre a nu influenţa prin greutatea lor, sau a personalului care circulă pe ele, asupra comportării construcţiei încercate. Numai la construcţiile masive, cum sînt podurile grele, barajele eLc., platformele poL fi fixate chiar de construcţia încercată, influenţa lor asupra comportării acesteia fiind în acest caz neglijabilă.

Pentru citirea aparatelor se folosesc în mod curent scări, care trebuie astfel proiectate încît să asigure o citire comodă a aparatului de pc ele.

—- Planşele cu construcţiile auxiliare care protejează aparatele de măsurat împoLriva atingerii întîmplătoare din partea personalului neiniţiat sau chiar a experimentatorului, ÎmpoLriva intemperiilor şi împoLriva deteriorării dato-rită căderii unor părţi din construcţie pe timpul încercării.

Dispozitivele constructive de protecţie pot fi destul de variate, începînd (ui simple cutii care sc fixează peste aparat, avînd grijă să se lase ferestruici pentru citirea indicaţiilor, şi termin 111 d cu acoperirea de ansamblu a întregii construcţii supuse încercării.

în fig. 6.3 se prezintă o asemenea construcţie auxiliară de protecţie a comparatoarelor cu fir, folosită la o încercare,

f - Planşele cu schema modului dc realizare a încărcării şi desenele de | execuţie pentru dispozitivele şi construcţiile auxiliare necesare. î Schema încărcării trebuie să redea cît se poate de clar punctele de aplicare

a încărcării, modul de realizare a acesteia (prese, platforme, sisteme dc pîrghii, aşezare continuă, dispozitivele de redistribuţic a încărcării), locul şi modul dc depozitare a lestului, iar într-o tabelă să fie redaLă valoarea fiecărei trepte de încărcare pînă la aLingerea valorii totale a încărcării de probă.

Desenele de execuţie ale dispozitivelor şi construcţiilor auxiliare necesare realizării încărcării trebuie să fie completate cu detaliile de montaj necesare punerii lor in stare de funcţionare. ./"* — Planşele cu construcţiile auxiliare pentru asigurarea securităţii muncii cuprind desenele de execuţie a schelelor de siguranţă desLinate să preînLîm-

ASPECTUL A D M I N I S T R A T I V ŞI E C O N O M I C 2 6 1

încercarea unei construcţii este în general o operaţie costisitoare, de durată, care antrenează forţe multiple In executarea ei. Desigur că amploa-rea unei încercări variază de la caz la caz; ori-cum însă, trebuie să i se acorde importanţa cuvenită spre a nu irosi banii şi forţa de muncă.

Necesitatea încercării unei construcţii sau element de construcţie poate fi semnalată după caz de proiectant, executant sau beneficiar; pentru cazurile deosebite, necesitatea Încer-cării unei construcţii poate fi stabilită de organele superioare, cum ar fi ministerele, comitetele de stat etc. Cazurile în care o asemenea încercare poate deveni necesară au fost arătate la pct. 6.1.

O dată stabilită necesitatea încercării, se apelează la un laborator de încercări organizat şi dotat în mod corespunzător, care să întreprindă studiul preliminar în vederea întocmirii temei de încercare. Se recomandă ca la întocmirea temei dc încercare să participe proiectantul, executantul şi beneficiarul care pot să aducă un aport esenţial în cunoaşterea cit mai deplină a caracteristicilor construcţiei.

în felul acesta se constituie de obicei un colectiv de elaborare a temei de încercare, care efectuează întreg studiul preliminar.

După Întocmirea temei de încercare şi avizarea ei de către forul care a cerut efectuarea Încercării, tema se predă laboratorului de Încercări în vederea întocmirii proiectului încercării, în cazul în care laboratorul nu posedă personal de proiectare, sarcina executării proiectelor poate fi încredinţată unui institut de proiectare, care să colaboreze la întocmirea proiectului cu laboratorul de încercări, sub îndrumarea acestuia.

Execuţia şi montarea construcţiilor auxiliare (schele, platforme de acces şi Încărcare etc.), procurarea materialului pentru realizarea lestului şi manevrarea sa pe timpul încercării sînt operaţii care se contractează cu o întreprindere de construcţii, laboratorul de încercări controlînd doar respectarea datelor din proiectul de încercare.

Fig .6.3. Protecţia unui comparator cu fir.

pine prăbuşirea completă a construcţiei pe timpul încercării. în felul acesta, 'construcţia la care s-ar depăşi capacitatea portantă, se poate „aşeza" pe schelele de siguranţă fără a periclita viaţa oamenilor uşurînd experimentatorului constatarea şi cercetarea cauzelor ruperii.

Schelele de siguranţă se construiesc astfel încît să nu fie prea depărtate de construcţie spre a micşora şocul în cazul prăbuşirii ei, dar în acelaşi timp să nu împiedice deformarea liberă a construcţiei, montarea şi citirea aparatelor de măsurat, accesul la aparate etc.

în cazul încărcării cu ajutorul plat-formelor atîrnate, în vederea preîntîmpi-nării căderii lor de la înălţime mare, ele se proiectează pînă aproape de sol, sub ele aşezindu-se pene (v. fig. 4.18); acestea se îndepărtează pe măsura coborîrii plat-formelor datorită deformaţiei, putînd fi folosite de asemenea cu succes la descăr-carea rapidă a elementului încercat în caz de pericol.

6.3. Aspectul administrativ şi economie

262

Montarea aparatelor de măsurat, executarea măsurărilor, conduccrea operaţiei de încăr-care şi descărcarc, prelucrarea datelor experimentale şi întocmirea referatului asupra încer-cării cu interpretarea rezultatelor revine laboratorului de încercări.

Finanţarea lucrărilor legate de Întocmirea temei de încercare, a proiectului încercării, a execuţiei acesteia ca şi de prelucrarea datelor experimentale se face de către factorul care a cerut efectuarea încercării, de cele mai multe ori beneficiarul, din fonduri de cercetare, inves-tiţie, întreţinere sau din fonduri speciale.

6.4. Organizarea desfăşurării încercării

O dală cu aprobarea proiectului încercării, conducerea tuturor lucrărilor în vederea realizării prevederilor acestuia şi implicit răspunderea revine în întregime laboratorului de încercări care 1-a întocmit.

r — " 6 . 4 .1. Formarea grupei de încercare si repari izarea sarcinilor

în vederea încercării se organizează o grupă de încercare formată dintr-un inginer responsabil de executarea încercării în conformitate eu prevederile proiectului, unul sau mai mulţi ingineri ajutori şi un număr de tehnicieni şi muncitori, funcţie de amploarea încercării şi durata de timp acordată pentru ducerea ei la capăt.

—- Pentru formarea grupei de încercare se vor avea în vedere următoarele norme de timp: — pregătirea şi instalarea unui comparator (cu tijă sau cu fir) în condiţii normale de

lucru, respectiv la nivelul terenului şi avînd la dispoziţie stativele sau schelele pentru mon-tarea aparatelor 1/4—1/2 oră;

— pregătirea şi instalarea unui clinometru cu nivelă sau pendul în condiţii normale de lucru 1 / 4 - 1 / 2 oră;

— pregătirea şi instalarea unui tensometru mecanic^fix în condiţii normale 1/2—3/4 oră; — montarea reperilor pentru un tensometru mecanic amovibil în condiţii normale de

lucru 1 /2 -3 /4 ore; — montarea unui traductor electric rezistiv (alegere, verificare, lipire, izolare, legă-

tură la circuite, racordarea la aparate, controlul montajului) 1 — l1 '2 ore; — montarea unui traductor elcctric inductiv, electroacustic sau piezoelectric cu

efectuarea legăturilor la aparate 1/2—1 oră; — montarea unei doze de forţă sau de presiune electrică cu legarea la aparate şi verificarea

lor 1/2 oră; — citirea unui comparaLor cu ochiul liber sau cu binoclul, în cazul în care cel ce citeşte

notează şi valorile citite circa 10 s; — citirea cu tensometrul amovibil sau clinometrul amovibil respectiv 3 citiri consecu-

tive cu notarea rezultatului mediu circa 1 min;* — citirea şi notarea valorii de pe tensometrul mecanic fix şi clinometrele fixe. 30 s; — citirea la punţile tensometrice a valorilor indicate de traductoare cu comutarea de

pe un punct pe altul se face în ritmul de circa 5 puncte de măsurare pe minut în cazul în carc operatorul trebuie să şi noteze citirile.

Normele de timp indicate au rezultat pe baza experienţei acumulate de ÎNCERC la dife-rite Încercări de laborator şi pe construcţii in natură şi se referă la cazul folosirii unui per-sonal instruiL şi cu o experienţă de lucru formată. în cazul folosirii unor oameni necalificaţi, cărora lise explică pentru prima oară operaţiile de executat, durata de Limp creşte In mod corespunzător puţind chiar să sc dubleze.

Cunoscînd amploarea încercării, respectiv numărul punctelor de măsurare şi tipul de aparate corespunzătoare ce se vor folosi, durata de timp afectată

263

încercării şi normele dc timp indicative amintite se face o alegere a persona-lului pentru grupa de încercare ţinîndu-se seama şi de următoarele principii:

— se vor afecta zone de lucru cu un număr de puncte de măsurare bine determinat unei cchipe formată din doi oameni, de regulă un tehnician şi un muncitor, urmînd ca aceştia să răspundă de calitatea tuturor lucrărilor de instalare şi de terminarea lor la timp în zona cc li s-a încredinţat; nu este bine ca sarcinile echipelor să se întrepătrundă deoarece în felul acesta scade simţul răspunderii;

— pe cît posibil se va urmări ca echipa care a executat un montaj de aparate de măsurat să fie însărcinată cu citirea aceloraşi aparate; în felul acesta se măreşte cointeresarea membrilor echipei pentru o montare cît mai corectă;

— se va ţine cont dc aptitudinile personale ale celor însărcinaţi cu pre-gătirea montajelor dc aparate şi dispozitive de măsurat şi a celor însărcinaţi cu citirea aparatelor si prelucrarea datelor. Membrii echipelor de încercare trebuie să fie oameni păLrunşi de simţul răspunderii pentru lucrarea pe care o efectuează, pedanţi în instalarea aparatelor, corecţi şi calmi în citirea indicaţiilor; cci cc citesc aparatele de măsurat trebuie să se bucure de o vedere bună, lipsită de astigmatism; cei ce vor lucra în condiţii grele pe timpul instalării aparatelor, pe schele, la înălţime, să aibe condiţie fizică, să nu sufere de ameţeală, să fie curajoşi fără a fi neprevăzători;

— ca şi la montarea aparatelor, şi la citirea şi notarea rezultatelor se recomandă a sen păstra echipele de doi oameni, în felul acesta exercitîndu-se un control reciproc între cei doi membri ai echipei pe tot timpul lucrului;

— echipele se vor grupa pe categorii de aparate şi zone de lucru, atît instalarea cît şi citirea unui grup de aparate de acelaşi tip dintr-o zonă precis delimitată urmînd a se cfectua de una şi aceeaşi echipă; şi aici se va ţine seama dc înclinaţiile şi obişnuinţa personalului de a lucra cu unul sau cu alt tip de aparate;

- - responsabilul încercării se recomandă a nu fi ocupat cu citiri sau legat de vre-o activitate limitată; el trebuie să aibă posibilitatea controlului liber şi a urmăririi desfăşurării întregii încercări;

— în cazul unor încercări de mare amploare se pot repartiza ingineri ajutori carc să supravegheze munca echipelor pe zone determinate, urmărind în acelaşi timp comportarea structurii de rezistenţă a construcţiei încercate sub anumite aspecte precizate dc responsabilul încercării pe baza proiectului.

După formarea grupei de încercare, responsabilul încercării aduce la cunoştinţa membrilor ei sarcinile ce le, revin pentru realizarea întocmai a proiectului.

De la început trebuie ca fiecare participant să aibe clar în minte sarcina pe care o are de îndeplinit, respectiv rolul pe care îl va juca în desfăşurarea încercării. Cu prilejul repartiţiei sarcinilor se va căuta sa se imprime în con-ştiinţa fiecărui membru al grupei importanţa rolului pe care-1 are şi necesi-tatea unei munci atente şi perseverente pentru reuşita încercării.

Cu ocazia repartiţiei sarcinilor şi organizării echipelor de lucru se vor prclucra cu participanţii la încercare şi instrucţiunile de proiecţie a muncii

^B şi securitate a încercării, atrăgîndu-se atenţia asupra importanţei deosebite a respectării acestora. Instrucţiunile de protecţie a muncii vor fi întocmite de

PROIECTAREA ŞI ORGANIZAREA ÎNCERCĂRILOR

responsabilul încercării pe baza datelor din proicct şi vor fi adaptate speci-ficului muncii fiecărei echipe. O dată cu instructajul de protecţie a muncii se vor distribui şi materialele şi dispozitivele care să o asigure din punct de vedere material.

6.4.2. Pregătirea încercării

' Pregătirea aparatelor de măsurat în vederea încercării este o fază impor-tantă in desfăşurarea lucrărilor. Cu această ocazie se face controlul de func-ţionare a aparatelor conform ind icaţ i i lor; cu p î'i no o la:-wiŢ>r~8", ţinînd seama de condiţia ca toate aparatele ce urmează să fie folosite în cursul încercării să fi fost verificate din punct dc vedere metrologic la termenele legale şi să nu fie depăşit termenul pentru care este garantată verificarea făcută.

—" în caz de necesitate se procedează la calibrarea aparatelor care nu prezintă suficiente garanţii şi li se precizează caracteristicile.

în acest inLerval de timp destinat pregătirii aparatelor pentru încercare se procedează la întinderea sîrmelor ce se vor folosi la comparatoarele cu fir, lăsîndu-le să atîrne liber pe toată lungimea cu o greutate atîrnată dublă ca valoare faţă de greutatea efectivă cu care vor fi acţionate în cursul încercării; timpul cit se întind firele variază între 24 şi 48 orc. Se pregătesc de asemenea suporţii cuţitclor pentru tensometrele mccanice, — plăcuţcle de metal — în cazul aplicării acestora pe beton sau pe lemn, iar pentru comparatoarele cu tijă se pregătesc în acest caz plăcuţele de rezemare a capului tijei. Se aleg de ase-menea traductoarele electrice rezistive astfel încît toate traductoarele să aibe aceleaşi caracteristici — respectiv rezistenţa electrică şi constanta TER —-urmînd ca dimensiunile să fie adecvate necesităţilor. Se aleg traductoarele compensatoare pentru grupurile de traductoare active prevăzute prin proiect şi se verifică posibilităţile de echilibrare ale TER compensator cu toate tra-ductoarele grupului pc care îl compensează.

Se atrage atenţia asupra necesităţii existenţei unei rezerve de 10—20% din numărul de traductoare nccesar, pentru a se putea înlocui la timp traduc-toarele defecte pe timpul operaţiilor de montaj.

Pentru cazul cînd este prevăzută folosirea tensomctrului amovibil se vor pregăti mărcile necesare delimitării bazei de măsurare.

în paralel cu pregăLirea aparatelor şi dispozitivelor necesare efectuării măsurărilor responsabilul încercării controlează modul în care se execută construcţiile auxiliare (schele, platforme etc.) necesare montării aparatelor de măsurat, realizării încercării, protecţiei muncii şi securităţii lucrării, condu-cîndu-se în acest sens după prevederile proiectului încercării. Orice abatere de la proiect trebuie analizată şi justificată sub aspectul bunului mers al încercării şi al securităţii lucrărilor.

în cazul încercărilor pe standuri dotate cu prese sau cu alte dispozitive de solicitare trebuie verificat modul lor de funcţionare, eventual se etalonează din nou; de asemenea, se verifică dacă standul este liber în perioada de încer-care proiectată şi dacă există in acea perioadă un personal de deservire spe-cializat. în caz contrar se instruieşte personalul neccsar.

265

La montarea dispozitivelor de încărcare se va urmări ca acestea să nu deranjeze aparatele de măsurat care din această cauză se montează de obicei la urmă, după terminarea tuturor construcţiilor auxiliare. în cazul în care încărcarea se va realiza cu ajutorul încărcărilor suspendate cu platforme, acestea se vor împăna spre a nu solicita construcţia înainte de încărcarea oficială, în orice caz, greutatea platformelor va trebui luată în consideraţie la aşezarea primei trepte dc încărcarc.

Se vor verifica cu deosebită minuţiozitate dacă s-au luat toate măsurile de protecţie a muncii şi de securitate a încercării prescrise prin proiect şi se va interzice cu hotărîre orice abatere care să micşoreze eficienţa măsurilor indicate.

în cazul lucrărilor de tensometrie electrică se va asigura existenţa curen-tului electric la locul de lucru, fie de la reţeaua electrică, fie de la o sursă proprie de curent.

După aducerea aparatelor de măsurat la locul încercării se va asigura paza lor continuă şi condiţii de depozitare corespunzătoare care să le ferească de evenLuale deteriorări sau dereglări; nu trebuie să sc uite că aparatele de măsurat moderne sînt aparate cu o înaltă precizie care necesită condiţii de păstrare deosebite.

în cazul încărcării cu greutăţi, această operaţie se contractează cu şan-tierul sau cu un trust de construcţii care devine obligat prin contract să asigure aducerea, depozitarea şi manipularea lor pe timpul încercării.

Personalul destinat manipulării greutăţilor pe timpul încercării trebuie ales dintre oamenii sănătoşi, puternici şi rezistenţi. Echipele trebuie astfel organizate încît pe locul de muncă să nu se producă învălmăşeală datorită prezenţei unui număr prea mare de oameni, dar nici să nu fie prea puţini, deoarece în acest caz sc extenuează uşor, se lungeşte timpul de încărcare şi li se micşorează atenţia, putînd duce la accidente.

Este preferabil, mai ales la încercărilc de lungă durată care necesită ma-nipularea unui volum important de greutăţi, ca echipele, de încărcare să fie organizate pe două schimburi asigurîndu-li-se odihna necesară refacerii forţe-lor; în felul acesta se asigură ritmicitatea susţinută a procesului de încărcare.

înainte de începerea lucrului, materialele destinate încărcării şi carc satisfac condiţiile indicate în cap. 4, se cîntărcsc şi se depozitează lîngă locu-rile de încărcare, de preferinţă în stive egale cu valoarea treptelor de încărcare stabilite prin proiect.

Echipele de încărcători sînt apoi instruite asupra modului în care se va desfăşura încărcarca, făcîndu-li-se în acest timp şi instructajul pentru protecţia muncii pe baza punctelor prevăzute în proiect. Conducerea echipei de încăr-cători se asigură de către întreprinderea executantă printr-un şef de echipă, care la rîndul său acţionează după dispoziţiile primite de la responsabilul încercării.

6.4.3. Desfăşurarea încercării

După montarea construcţiilor auxiliare, a dispozitivelor de încărcare şi a aparatelor de măsurat, responsabilul de încercare face un control general, după care se trece la încărcarea preliminară.

266 P R O I F C T A R F A Şl O R G A N I Z A R E A INCF.RCAR1I.OR

încărcarea preliminară constă în aplicarea unei încărcări a cărei valoare să asigure intrarea în funcţiune a dispozitivului de. măsurat şi cu prilejul executării căreia să se poată controla şi corija modul de lucru al întregului personal ocupat cu încercarea, încărcarea preliminară este o probă practică a bunei organizări a încercării. Ca mărime, încărcarea preliminară nu trebuie să depăşească valoarea primei trepte de încărcare.^La construcţiile nou execu-tate cu ocazia aplicării acestei trepte se obţine şi o „aşezare" a construcţiei,

j o adaptare a structurii la condiţiile de lucru. Valoarea deformaţiilor globale / remanente măsurate cu ocazia încărcării preliminare sînt un indiciu pentru ( calitatea execuţiei, respectiv rigiditatea legăturilor interne ale structurii.

în cazul necesităţii efectuării unor corecţii de ordin tehnic sau organi-zatoric, încărcarea preliminară poate fi repetată pînă la funcţionarea pcrfcctă n întregului ansamblu oameni, aparate şi dispozitive.

Responsabilul încercării va căuta să-şi aleagă un loc asLfel amplasat încît să poată urmări personal desfăşurarea întregului proces de lucru sau ccl puţin a zonelor considerate cele mai importante pentru cunoaşterea coinpor-

11 tării construcţiei. Pe cît posibil se va sigura o legătură vizuală şi auditivă directă cu Loţi şefii de echipe, la nevoie folosind mijloace de comunicaţie cu fir sau radio.

Desfăşurarea încercării propriu-zise are loc în conformitate cu prevederile proiectului şi constă în aplicarea treptelor de încărcare prevăzute, executarea citirilor pe aparate şi a observaţiilor directe pe construcţie, menţinerea sub sarcină şi descărcarea. Uneori prima încărcare o constituie încărcarea din

^ _ţemperatură. Se va insista asupra observării directe a construcţiei mai ales după sta-

bilirea zonelor intens solicitate determinate pe măsura aplicării treptelor de încărcare.

» în cazul încărcării pînă la limita capacităţii portante se va urmări pe un aparat montat în zona cea mai periculoasă evoluţia solicitării spre a prinde momentul intrării în faza de curgere, sau ruperea casantă.

, în momentul apropierii de această stare limită se vor scoate aparatele de măsurat lăsînd numai aparatul de urmărire menţionat şi se vor întări măsu-rile de securitate spre a preveni accidentele.

Notarea citirilor efectuate pe aparatele de măsurat se fac în foi speciale, două modele de astfel de foi folosite la ÎNCERC fiind reproduse în fig. 6.4.

Foaia intitulată „Trepte de încărcare" serveşte la descrierea treptelor de încărcare aplicate cu menţionarea datei, orei şi temperaturii din momentul aplicării, astfel încît oricînd să se poată reconstitui modul de încărcare care a avut loc.

Foaia cealaltă serveşte la înregistrarea valorilor citite pe aparate la diferitele trepte de încărcare corespunzătoare celor de pe foaia anterioară, în capul coloanelor se trece denumirea aparatelor conform schemei de dispu-nere a acestora pe construcţie, astfel încît să poată fi identificate cu uşurinţă, iar în dreptul fiecărui aparat în coloana notată „C" se înscriu citirile efectu-ate. Coloana „AC" serveşte la calculul diferenţelor între două citiri făcute la două trepte succesive, iar coloana „£A" serveşte la însumarea acestor dife-renţe.

2 6 7

în felul acesta, în cazul în carc treptele de încărcare s-au ales egale, iar structura sc comportă elastic, trebuie să apară o egalitate între valorile dife-renţelor calculate pentru treptele consecutive sau în orice caz valori foarte apropiate. Deosebiri mari între valorile diferenţelor succesive de citiri pentru

ÎNCERCAREA : TREPTE DE ÎNCĂRCARE

TREA

PTA

DATA ORA r fc

OBSERVAŢII TR

EAPT

A

DAU ORA

TEM

PERA

TURA

°C

OBSERVA]II

ÎNCERCAREA: Aparat-

5 CL § fc:

OBSERVAŢII S1 K. t-vl | c AC [ZA

i c AC El1 c I AC \ i 1

c AC jld i

C AC IA

- - - r - l [ —i i

P " i 1 I Fig, 6 ,4 . Foi experimentale t ip I X C E R C .

trepte egale de încărcare trebuie să trezească suspiciunea experimentatorului şi căutarea cauzei, care poate fi atribuită fie aparatului de măsurat fie struc-turii însăşi. Valorile înscrise în coloana SA permit cunoaşterea stării de defor-maţie din punctul considerat, raportată permanent la nivelul ,.de zero" adică la starea neîncărcată a construcţiei.

Necesitatea raportării la acest nivel de zero obligă efectuarea ciLirilor tuturor aparatelor ori de cîte ori construcţia ajunge în sLarea descărcată.

Se rccomandă ca înscrierea datelor în foile de experimentare să se facă numai cu cerneală, fără ştersături, corecturile absolut necesare făcîndu-se sub semnătura experimentatorului. Fiecare foaie va fi vizată de responsabilul încercării si semnată de membrii echipei de efectuare a măsurării.

în cazul în care pe timpul încercării intervine necesitatea reglării unui aparat de măsurat care datorită diferitelor cauze accidentale a ieşit din uz sau s-a dereglat, acest fapt trebuie neapărat înscris în foaia de experimentare la rubrica observaţii. Neînscrierea acestor operaţii poate duce ulterior la interpre-tări greşite sau chiar la neînţelegerea datelor înscrise în foaia de experimentare.

Uneori, în cazul unui număr inare de puncte de măsurare, se pot folosi şi formulare mai simple dc experimentare, care să cuprindă numai rubrica valorilor citite pe aparate. Aceste formulare, preferate de unii cercetători, nu

2 6 8

sînt însă recomandabile deoarece presupun o transcriere ulterioară a datelor în vederea prelucrării lor, oferind o sursă de greşeli din transcriere şi nu dau posibilitatea urmăririi evoluţiei înccrcării prin calcularea pe loc a diferenţe-lor şi sumelor de diferenţe.

Se recomandă ca citirea de zero a aparatelor de măsurat să se facă atît înainte de încărcare cît şi după descărcare spre a putea stabili eventuale fluc-tuaţii în funcţionarea aparatelor, mai ales în cazul aparatelor electronice.

Pentru a se putea stabili precizia cu carc s-au efectuat măsurările în con-diţiile specifice încercării, se recomandă repetarea încărcării de proba de cel puţin trei ori spre a se puLea observa dacă se repetă şi deformaţiile cores-punzătoare înregistrate anterior, bine înţeles numai dacă încărcarea nu depă-şeşte limita de elasticitate a structurii încercate.

în timpul încercării se va urmări de asemenea obţinerea de fotografii, schiţe, reteveuri în principalele etape ale încercării şi la rupere.

F.ste recomandabil ca prelucrarea brută a datelor să se facă pe loc - res-pectiv calculul diferenţelor şi sumelor din coloanele foii de experimentare — acest mod de lucru uşurînd mult urmărirea desfăşurării înccrcării. După evi-denţierea punctelor periculoase, datele citirilor efectuate în aceste puncte trebuie colectate în mod centralizat la responsabilul încercării spre a se putea aprecia la timp ivirea unui pericol de deteriorare prematură a structurii. Aceasta se poate realiza şi prin folosirea unui aparat de înregistrare centralizat cu spot luminos şi mai multe canale, fiecare canal corespunzînd unuia din punctele găsite drept periculoase.

Uneori, la încercări deosebit de importante, cu un număr mare de puncte de măsurare, poate fi folosită reprezentarea grafică imediată a valorilor defor-maţiilor din toate punctele cercetate, aceasta fiind deosebit de sugestivă atît penLru experimentator cît şi pentru comisia de încercare sau diferiţi vizitatori.

V După terminarea încercărilor, foile de experimentare completate cu toate datele se semnează de membrii echipei de măsurare şi sc predau responsa-bilului de încercare în vederea întocmirii dosarului, care cuprinde pe lîngă acestea şi foaia treptelor de încărcare.

Uneori este util a se întocmi un jurnal al încercării în care să se descrie în amănunţime modul în care s-a desfăşurat încercarea, greutăţi avute etc., jurnalul folosind fie la reconstituirea încercării, fie la formarea unui fond de experienţă personală a cercetătorului.

După terminarea încercării, responsabilul cu încercarea trebuie să asigure demontarea aparatelor de măsurat şi a întregului material cc aparţine labo-ratorului de încercări, îngrijindu-se de înapoierea sa în bune condiţii la unitate.

Demontarea construcţiilor auxiliare şi a dispozitivelor de încărcare revine de obicei trustului de construcţii.

întregul material brut sLrîns cu ocazia încercării se îndosariază şi ser-veşte la prelucrarea ulterioară a datelor experimentale.

Bibliografie

6.1. A i s t o v, N. N., Ispîtanie soorujenii, Leningrad — Moskva, Gosstroiizdat, 1960. 6.2. B e z u h o v , K. 1-, Ispitanie stroitelnth konstrukţii i soorujenii, Moskva, Gosstroiizdat,

19M.

GENERALITĂŢI 269

0 . 3 . H a n n , F . , Standardizarea încercării construcţiilor. Proiectarea încercării, S t a n d a r d i -zarea K.P.R., 17, nr. 2, martie 1%5.

ti.4. K-r a s i k o v, V. 1., Ispltaniia stroitelnih konstrukţii, Moscova — Leningrad, (josslroi-izdat, 1952.

6 , 5 . B a r e ş, R . , încercarea elementelor de construcţie, portante, p ro i e c t de s t a n d a r d c e h o s l o v a c ( t r a d u c e r e în l i m b a rusă ) .

7. ÎNCERCAREA ELEMENTELOR SI CONSTRUCŢIILOR DE BETON ARMAT ŞI BETON PRECOMPRIMAT

7.1, (ii'iicralilsili

Dacă se efectuează o statistică a tipurilor do construcţii iiicercatc se remarcă preponderenţa construcţiilor de beton armat şi beton precomprimat, atît ca număr, cît şi ca importanţă. Această situaţie se datoreşte în primul rînd lărgirii continue a domeniului de aplicare a betonului armaL şi precom-primat, dar reflectă şi existenţa a numeroase probleme complexe şi în mare par Le incomplet lămurite teoretic, care caracterizează comportarea sub încărcare a acestor conslrucţii.

Ca urmare, aceste încercări sînt de regulă mai complicate, necesită apara-tură de înregistrare mai numeroasă, iar interpretarea rezultatelor este mai dificilă decîL în cazul construcţiilor metalice sau de lemn.

în cadrul încercărilor elementelor de beton armaL şi beton precomprimat un aspect special îl prezintă încercările pentru controlul periodic al calităţii produselor de mare serie ale fabricilor dc prefabricate, prezentate la cap. 8. Avînd in vedere caracterul mai limitat al obiectivelor urmărite prin accsLe încercări, ele se pot efectua după un program mai restrîns, reducînd de exemplu numărul treptelor de încărcare şi al aparatelor de înregistrare utilizate, ceea ce permiLe o desfăşurare operativă şi rapidă a încercărilor.

încercările de control periodic se efectuează pe loturi de elemente produse în condiţii identice, un lot fiind compus din 50 la 1 000 piese în funcţie de importanţa elementului şi caracteristicile procesului tehnologic (STAS 371-G2).

încercările de control se efectuează de regulă pînă la starea limită de rezistenţă; în cazuri speciale, prevăzute prin condiţiile tehnice ale proiecLului, se permit încercări duse numai pînă la încărcarea de exploatare sau de apariţie a fisurilor.

Ţinînd seama de faptul că aceste încercări încarcă, uneori chiar in mod sensibil, preţul de cost al producţiei, se urmăreşte reducerea numărului încer-cărilor sau chiar eliminarea integrală a lor. Pentru aceasta trebuie însă asigu-rate condiţii foarte stricte şi severe de control a producţiei în toate fazele.

în general se consideră posibil a se renunţa la încercările de control pe produse de marc serie, dacă la execuţia lor se asigură respectarea următoarelor prevederi 17.1]:

— dimensiunile elementelor se încadrează in limitele prescrise;

2 7 0 Î NCERCAREA ELEMENTELOR 51 C O N S T R U C Ţ I I ! OR DE BETON A R M A T

— piesele metalice înglobate şi piesele de îmbinare sint executate şi dispuse conform proiectului;

— poziţia armăturii de rezistenţă în secţiune corespunde cu datele, de proiect, controlul efectuîndu-se pe 5 % din piesele unui lot, dar cel puţin 5 elemente, cu ajuLorul gamagrafiei sau altor metode adecvate;

— - limita de curgere a armăturii sub formă de bare este mai mare cu „ cel puţin 1.0% decît limita de rebut garantată de furnizor;

— - rezistenţa la întindere a armăturii pretensionate sub formă de sinne trase la rece, cabluri toronate, sîrme laminate cu profil periodic şi călite etc. nu este mai mică decît rezistenţa normată stabilită pentru aceste oţeluri;

forţa de precompriinare realizată diferă faţă de valoarea prescrisă prin proiect în limitele de + 1 0 % — 5 % ;

— calitatea îmbinărilor sudate ale armăturilor de rezistenţă corespunde condiţiilor prescrise de normele în vigoare;

- - calitatea betonului se controlează direct pc fiecare element cu metode nedestructive ultrasonice; de asemenea se iau probe de control (cuburi) încer-cate conform normelor în vigoare;

— marca medie a betonului tuturor elemcnLelor care compun lotul nu este mai mică decît valoarea prescrisă prin proiect; de asemenea în nici una dintre seriile de cuburi nu se obţine o rezistenţă la compresiune a betonului mai mică decît 85% din marca prescrisă în proiect;

— canalele pentru armăturile post întinse sînt perfect umplute cu mortar de injectare de rezistenţă corespunzătoare, controlul efectuîndu-se cu ultrasunet sau cu alte metode adecvate;

—• compactitatea beLonului din zonele de transmitere prin aderenţă a forţei de precompriinare la capetele elementelor cu armătură preîntinsă se verifică în mod special cu ultrasunet sau alte metode adecvate;

— elementele nu prezintă fisuri nepermise prin proiect, controlul efec-tuîndu-se prin verificarea vizuală a fiecărui element;

•— sînt respectate şi alte condiţii speciale cerute prin proiect. Toate datele referiLoare la aceste verificări trebuie spccificaLe în certifi-

catele de calitate ale loturilor. Verificarea condiţiilor enumerate mai înainte depăşeşte însă de regulă

posibilităţile asigurate în prezent de dotarea curentă cu aparataj dc control a fabricilor de prefabricate şi ca urinare încercarea destruclivă rămine încă singura metodă eficientă de control a calităţii producţiei.

7.2. Caracteristicile comportării sub încărcare a construcţiilor de beton armat şi beton precomprimat

7.2.1. Dcîormaţiile armăturii şi betonului

După cum s-a arătat în capitolele precedenLe, nivelul actual al tehnicii măsurărilor nu permite încă măsurarea direcLă a eforturilor unitare în secţiunile construcţiei încercate. De aceea. în practică, eforturile unitare trebuie deter-minate pe calc indirectă, pe baza măsurării deformaţiilor diferitelor fibre sau a săgeţilor întregii construcţii.

CARACTERISTICILE C O M P O R T Ă R I I SUB I N C A R C A R E A C O N S T R U C Ţ I I L O R 271

Dacă betonul şi armătura s-ar comporta perfect elastic pină la rupere, atit deformaţiile specifice cit şi săgeţile ar fi proporţionale cu încărcarea aplicată. în realitate, atît betonul cît şi armătura prezintă proprietăţi inelastice, care se accentuează pe măsura apropierii dc rupere şi se manifestă in mod diferit în funcţie de programul de aplicare a încărcărilor, iar deformabilitatca elementelor de beton armat şi beton precomprimat este influenţată în mod hotărîtor de apariţia şi deschiderea fisurilor. Ca urmare, relaţia dintre încăr-carea aplicată asupra construcţiei şi deformaţia corespunzătoare a acesteia este destul de complexă.

Un factor esenţial îl constituie, din acest punct de vedere, efectul acţiunii de durată a încărcărilor, manifestat prin creşterea continuă a deformaţiilor (curgere lentă), redistribuirea eforturilor unitare în secţiune de la fibrele mai solicitate la fibrele mai puţin solicitate şi redistribuirea eforturilor interioare din structurile static nedeterminate de la secţiunile mai solicitate la secţiunile mai puţin solicitate. în unele cazuri, aceste efecte pot modifica cu totul tabloul stării de eforturi din secţiune sau din structură şi de aceea neglijarea lor poate conduce la formarea unei imagini alterate despre comportarea elemen-tului sub încărcare.

Deformaţia armăturii din zona întinsă a elementelor solicitate la încovo-iere depinde, în mare măsură, de comportarea betonului din jurul armăturii.

în cazul elementelor de beton ar- r mat, variaţia măsurată a deformaţiilor armăturii întinse în funcţie de încărca-rea aplicată se prezintă de obicei sub forma diagramei din fig. 7.1 [7.2J

Prima porţiune corespunde defor-maţiilor reduse ale armăturii perfect aderente cu betonul pe toată lungimea acesteia, înaintea apariţiei fisurilor, în momentul apariţiei fisurilor, efor-lul şi deformaţia specifică in secţiunea fisurată cresc brusc pînă la valoarea co-respunzătoare cazului armăturii libere neaderente, ceea ce ar trebui să aibe ca efect apariţia în diagramă a unei porţiuni practic orizontale. în secţiu-nile dintre fisuri, unde se păstrează în continuare în oarecare măsură conlu-crarea dintre armătură şi betonul întins, nu are însă loc o asemenea modificare bruscă a deformaţiilor specifice. Deoare-ce baza de măsurare a deformaţiilor ar-măturii este întotdeauna de ordin superior în raport cu deschiderea fisurii, se înregistrează de fapt nişte deformaţii medii şi ca urmare curba experimentală corespunzătoare prezintă o schimbare relativ lină de direcţie în momentul apa-riţiei fisurilor (v. fig. 7.1).

Orice deschidere cît de neînsemnată a fisurii, începînd chiar din momentul apariţiei acesteia, este în mod obligatoriu însoţită de o turburare a condi-

Fig. 7.1. Diagrama deformaţ i i lor medi i ale armăturii întinse dintr-un element de beton

armat : 1 — diagrama experimentală; 2 — diagrama de-formaţiilor armăturii „libere"; 3 — încărcarea corespunzătoare apariţiei fisurilor; 4 — încăr-

carea corespunzătoare curgerii armăturii.

2 7 2 ÎNCERCAREA ELEMENTELOR 51 CONSTRUCŢII! OR DE BETON ARMAT

ţiilor de aderenţă dintre armătură şi beton pe porţiunile imediat învecinate fisurii. Deoarece deschiderea fisurii este practic egală cu lunecarea dintre armătură şi beton, lungimea porţiunilor cu aderenţă anulată va creşte o dată cu deschiderea fisurilor pe măsura sporirii încărcării exterioare. Ca urmare,

deformaţia medie a armăturii înglobate in beton se apropie de deformaţia armă-turii „libere", respectiv a armăturii a cărei deformaţie este independentă de efectul betonului adiacent (v. fig. 7.1).

Un caracter special îl prezintă de-formaţia armăturii pretensionate în ele-mente de beton precomprimat [7.3]. Ca efect al precomprimării, creşte cu mult valoarea încărcării de apariţie a fisurilor şi ca atare se ridică limita în-cepînd de la care are loc o schimbare de pantă în curba deformaţiilor speci-fice ale armăturii (fig. 7.2)

Datorită pierderilor de tensiune în timp, în diagrama armăturii pretensio-nate apare porţiunea de descărcare li-niară de la G0 la aP. în consecinţă, elementul de beton precomprimat con-tinuă să se comporte elastic şi după fisurare (v. fig. 7.2), pînă la atingerea încărcării P0 corespunzătoare atingerii efortului unitar rj0 in armătură (uneori această încărcare se denumeşte limita deformaţiilor permanente). Numai dacă încărcarea depăşeşte această valoare, apar in armătură deformaţii inelastice cu caracter permanent ceea ce se mani-festă practic la descărcare printr-o re-ducere a forţei de precompriinare şi în consecinţă a încărcării de redeschi-dere a fisurilor.

în general, încercările pe elemente de beton precomprimat care nu au ca obiect ruperea acestora, nu trebuie duse pînă la fisurare. Uneori se impune to-tuşi ca la asemenea încercări să se anali-zeze şi comportarea elementului după apariţia fisurilor. în acest caz, este ne-cesar ca încărcarea maximă să se păs-treze sub limita deformaţiilor perma-nente, dacă elementul urmează să fie refolosit în continuare.

Fig. 7.2. Diagrama deformaţiilor specifice ale armăturii pretensionate din elemente de

b e t o n p r e c o m p r i m a t : a — d i a g r a m a pentru armătura p r e t e n s i o n a t ă „ l i b e r ă " ; b — d i a g r a m a pentru a r m ă t u r a pre -

t e n s i o n a t ă d i n t i r a n t ; ap, sp — e fo r tu l un i tar şi d e f o r m a ţ i a s p e c i f i c ă a a r m ă t u r i i p r e t e n s i o n a t e în p iesa n e l n c ă r c a t ă ; a j , £ f — e f o r t u l u n i t a r şi d e f o r m a ţ i a s p e c i f i c ă a a rmătur i i p re tens i onate Ia f i s u r a r e ; P j — în -cărcarea (le f i surare a p i e s e i ; o „ , s , — e f o r t u l u n i t a r şi d e f o r m a ţ i a s p e c i f i c ă a a r m ă t u r i i la p re tens i onare , îna intea c o n s u m ă r i i p i e r d e r i l o r de tens iune în t i m p ; P0— încărcarea e x t e r i o a r ă î n c e p î n d d e la care se d e z v o l t ă d e f o r m a ţ i i per -manenLe în armătura p r e t e n s i o n a t ă ; o f , s r — l i -m i t a d e rupere la î n t i n d e r e şi d e f o r m a ţ i a spe -c i f i c ă la rupere a a rmătur i i p r e t e n s i o n a t e ;

P — încărcarea d e rupere a p i e s e i .

2 7 3

7.2.2. Săgeţile elementelor de beton armat şi beton precomprimat

în marea majoritate a cazurilor, săgeata este una dintre cele mai impor-tante date experimentale, pe lingă valorile încărcărilor corespunzătoare apari-ţiei stărilor limită în construcţie. Această mărime prezintă avantajul de a constitui o caracteristică globală a elementului, fiind deci reprezentativă pentru comportarea de ansamblu a acestuia [7.4, 7.5J.

Săgeata se poate măsura cu mijloace relativ simple şi suficient de precise chiar şi în condiţiile mai dificile ale încercări lcfr in aer liber. De asemenea este relativ puţ'n influenţată de neomogenităţi locale in structura elementului.

în fig. 7.3 s-a reprezentat diagrama săgeţilor înregistrate in mijlocul deschiderii unei grinzi de beton armat. încărcarea s-a aplicat în trei cicluri.

Chiar de la prima încărcare se înregistrează o creştere relativă mai rapidă a săgeţilor decît a forţelor aplicate, ceea ce corespunde scăderii continue a rigidităţii elementului. La descărcare şi la celelalte cicluri de încărcare se

Fig. 7.3. Diagrama săgeţilor la mijlocul deschiderii pentru o grindă de beton armat.

constată o mai bună proporţionalitate între eforturi şi deformaţii, deoarece capacitatea dc deformare inelastică s-a consumat parţial in cursul primei încărcări.

274

Porţiunile orizontale înregistrate în cursul menţinerii constante a tremei de încărcare timp de. 1 zi (primul ciclu) şi 10 zile (al doilea ciclu) corespund creşterii săgeţii cu respectiv f2, ca efect al curgerii lente a betonului zonei comprimate, precum şi a cedării lente a aderenţei dintre beton şi armătură în zona întinsă.

La începutul ramurilor de descărcare a diagramei ies în evidenţă porţiunile de rigiditate aparentă mai mare, manifestare a deformaţiilor de curgere lentă în cursul treptelor de descărcare.

După descărcare se înregistrează săgeţile remanente fri, respectiv fr2, care reprezintă însumarea (Reformaţiilor inelastice ireversibile acumulate în cursul încărcării.

Deoarece toate fenomenele inelastice se dezvoltă în timp, valorile săgeţilor înregistrate depind de durata fiecărei trepte în cursul procesului de încărcare şi de momentul în care se citeşte săgeata în cursul fiecărei trepte de încărcare în parte. Această constatare este valabilă şi pentru săgeata remanentă după descărcare, care s-a redus de exemplu cu cantitatea A/"r2 în decurs de 5 zile ca efect al aşa-numitului fenomen de elasticitate întîrziată.

O dată cu creşterea încărcării feno-menele plastice se manifestă cu mai multă intensitate, reducîndu-se treptat înclinarea diagramei. Cedarea elemen-tului are loc prin deformaţii plastice mari ale armăturii (curgere), sporuri mici ale încărcării ducînd la săgeţi foar-te mari, deseori crescînd sub încărcare constantă pînă la strivirea betonului zonei comprimate (înclinare nulă a dia-gramei în fig. 7.3).

în fig. 7.4 s-a prezentat diagrama săgeţilor înregistrate în mijlocul des-chiderii unei grinzi de beton precom-primat.

încărcarea s-a aplicat în trei ci-cluri şi în acest caz.

Forma diagramei confirmă compor-tarea aproape perfect elastică a elemen-tului. Primul ciclu de încărcare nu a de-păşit încărcarea de fisurare. Al doilea ciclu a depăşit această valoare, dar

o 1 1 i ^ descărcarea a avut loc înainte de a se 2 * 6 Q 10 72 f atinge limita deformaţiilor permanente.

Fig. 7.4. Diagrama săgeţilor la mijlocul des- î n ambe le cazuri nu s-a înregistrat chiderii pentru o grindă de beton precom- creşterea săgeţii sub încărcare constan-

primat. tă şi nici săgeţi remanente. La a doua descărcare fisurile s-au închis integral.

Numai după depăşirea limitei deformaţiilor permanente în cursul ultimului ciclu de încărcare se constată creşterea însemnată a deformaţiilor premergă-toare ruperii.

20

75

/ /

// l! j A P a r i t ' a fisurilor

70 - h J Încărcarea normala jlf j de exploatare

No ta fii Ciclul 7

- Ciclul 2 - Ciclul 3

CARACTERISTICILE COMPORTĂRII SUR ÎNCĂRCARE A CONSTRUCŢIILOR 2 7 5

Deoarece rigiditatea elementelor fisurate depinde în primul rînd de cantitatea de armătură din secţiune, scăderea rigidităţii după fisurare este relativ mai importantă la grinzi de beton precomprimat, care prezintă pro-cente mult mai reduse de armare în raport cu betonul armat obişnuit. De aceea, gradul de avertizare a pericolului de ru-pere, caracterizat prin dezvoltarea prealabilă a N/Nr i unor săgeţi şi fisuri importante, este de regulă satisfăcător la aceste elemente.

în fig. 7.5 s-a reprezentat variaţia săgeţii la mijlocul lungimii unui stîlp de beton armat, solicitat la compresiune excentrică cu excen-tricitate mică.

Ca formă, diagrama este aproape identică cu cea înregistrată la încercarea la compresiune a prismelor de beton. Această corespondenţă este cu totul explicabilă dacă se ia în consi-deraţie faptul că, în cazul analizat secţiunile elementului sint 'solicitate de eforturi unitare de compresiune pe întreaga lor suprafaţă. Ca urmare, ruperea are loc pentru valori mult mai reduse ale deformaţiilor, în raport cu exem-plele prezentate mai înainte şi gradul de aver-tizare este în general necorespunzător.

7.2.3. Caracteristicile comportării elementelor de beton armat şi beton precomprimat in starea limita de rezistenţă

încercarea elementelor de beton armat şi beton precomprimat se consideră încheiată în momentul atingerii stării limită de rezistenţă, respectiv atunci cînd are loc cedarea elementului. Criteriile după care se apreciază cedarea unei construcţii se împart în două grupuri [7.1].

Primul grup cuprinde criteriile de cedare constatabile prin urmărire vizuală, respectiv:

— ruperea armăturii întinse; strivirea betonului comprimat;

— distrugerea zonelor de capăt prin fisuri înclinate ca efect al acţiunii forţelor tăietoare;

— strivirea locală a betonului la reazeme, in punctele de aplicare a for-ţelor concentrate sau în zonele de ancorare a armăturilor.

Al doilea grup de criterii se referă la construcţiile la care deforinaţiile înainte de cedare capătă valori atît de însemnate încît practic nu se poate realiza distrugerea propriu-zisă a elementului încercat. Deformaţiile cresc sub încărcare aproape constantă, astfel încît capacitatea portantă a elementului se poate considera epuizată o dată cu depăşirea "unei anumite valori a defor-maţiilor înregistrate. în cazul acestor elemente, criteriile de cedare se stabilesc pe baza înregistrărilor aparatelor de măsură respectiv (STAS 1336-50):

— săgeata elementului depăşeşte 1/50 din deschidere in cazul elementelor simplu rezemate şi 1/15 în cazul consolelor;

Fig. 7.5. Diagrama săgeţilor la mijlocul lungimii unui stîlp de beton armat solicitat la compre-siune excentrică cu excentricitate

mică.

276

— deschiderea medie a fisurilor depăşeşte 2 - 5 mm, în funcţie de caracte-risticile elemeiiLului.

Deoarece valorile limită pentru al doilea grup de criterii se fixează relativ arbitrar, există şi alte variante, de exemplu:

— documentaţia pentru încercările fermelor tip din beton precomprimat (Republica Socialistă România) consideră încercarea încheiată cînd săgeata depăşeşte 1/100 din deschidere, dar cel puţin 18 cm;

— - instrucţiunile pentru încercările de control pe elemente prefabricaLe de mare serie din beton precomprimat (U.R.S.S.) [7.11 consideră încercarea încheiată cînd deschiderea medie a fisurilor depăşeşte 1,5 mm, iar creşterea săgeţii sub efectul ultimei trepte de încărcare este mai mare decît creşterea săgeţii în cursul primelor 5 trepte identice de încărcare.

ComporLarea elementelor de beton armat şi beton precomprimat în starea limită de rezistenţă are deosebită imporLanţă, aLît penLru interpretarea rezul-tatelor experimentale din punct de vedere al gradului de avertizare, cit şi pentru organizarea experimentării propriu-zise.

Gradul de avertizare nu are pînă în prezent o definiţie strictă, care să permită exprimarea sa numerică [7.6]. Gradul de avertizare cuprinde totalitatea feno-menelor premergătoare epuizării capacităţii portante a construcţiei care, prin caractcrul lor vizibil şi alarmant, atrag atenţia asupra pericolului iminent de prăbuşire şi permit luarea dc măsuri imediate pentru înlăturarea cauzclor suprasolicitării şi salvarea bunurilor sau cel puţin a vieţilor omeneşti puse în pericol prin disLrugerea construcţiei. Fenomenul cel mai evident îl consti-tuie deschiderea fisurilor, dar şi săgeata exagerată constituie un indiciu deseori foarte pregnant.

în proiectarea curentă se consideră că grinzile de beton armat care cedează prin betonul zonei comprimate în momentul atingerii limitei de curgere de către armătura întinsă satisfac la limită condiţia de avertizare. Aceasta cores-punde unei alungiri de circa 1,5—2,0°/00 în dreptul armăturii, adică dc exem-plu 5 fisuri deschise cu cîte 0,3—0,4 mm pe metru, sau o săgeată de circa 1/350 din deschidere. Deşi fisuri de asemenea deschidere sînt mai greu depis-tabile pe un tavan înalL, săgeata este destul de bine observabilă cu ochiul liber.

în practica curentă se preferă însă construcţii cu grad de avertizare mai mare, la care deschiderea fisurilor înainte de rupere a Linge 1 mm, iar să geala se apropie de 1/100 din deschidere.

Un alt aspect important al gradului de avertizare îl reprezintă intervalul de încărcare care mai poate fi suportat de construcţie, începînd din momentul in care starea de avarie devine evidentă pînă în momentul cedării finale. Gradul de avertizare devine desigur iluzoriu dacă fenomenele alarmante se dezvoltă la o treaptă de încărcare atît de avansată, încît practic nu sc mai poate interveni. Această situaţie poate apare dc exemplu in cazul elementelor de beton precomprimat astfel dimensionate încît încărcarea de rupere depă-şeşte numai cu puţin încărcarea de fisurare.

Gradul de avertizare constituie un factor esenţial pentru aprecierea secu-rităţii construcţiilor. Cu cît ruperea are loc mai brusc, fără dezvoltarea cu suficient timp înainte a unor fenomene premergătoare vizibile şi alarmante, este necesar să se prevadă prin proiectare condiţii mai severe din punct de

STABILIREA CARACTERISTICILOR ELEMENTULUI DL CONSTRUCŢIE 277

vedere al securităţii. Dc asemenea, în organizarea încercării trebuie luate măsuri speciale de protecţie pentru a se evita accidente în cazul unei cedări bruşte.

Dc aceea construcţiile se clasifică din punct de vedere al gradului de avertizare după cum urmează [7.1]:

a) Constructii cu grad satisfăcător de avertizare. în această categorie se încadrează: — cazurile in care se înregistrează criteriile de cedare din primul grup,

iar săgeata finală, sub încărcarea de rupere, este mai mare sau cel puţin egală cu dublul săgeţii măsurate sub încărcarea normată;

- cazurile în care se înregistrează criteriile de cedare din al doilea grup. b) Construcţii cu grad nesatisfăcător dc avertizare.

Jn această categorie se încadrează cazurile în care se înregistrează crite-riile de cedare din primul grup, dar săgeata finală sub încărcarea de rupere este mai mică decît dublul săgeţii măsurate sul) încărcarea normată. Cedările de acest tip se denumesc casante.

7.3. Stabilirea prealabila a caracteristicilor elementului de eoostructie sau a construcţiei încercate * »

înainte de a se începe încercarea propriu-zisă este necesar să se cunoască cu cît mai multă precizie caracteristicile elementului de construcţie sau a construcţiei supuse încercării.

în primul rînd trebuie cunoscuLe caracteristicile mecanice ale materialelor componente betonul şi armătura.

Problema este destul de dificilă chiar în cazul în care elementul se execută în vederea încercării, sau încercarea este prevăzută prin proiectul construc-ţiei, la recepţie sau în cursul unei faze de construcţie. în acest caz, trebuie să se prevadă încă prin proiect numărul de probe, modul de confecţionare, păs-1rare şi încercare al acestora.

în cazul construcţiilor şi elementelor de construcţie la care nu s-a prevă-zut iniţial încercarea, nu se dispune de regulă de corpuri de probă la data în-cercării. Aceeaşi situaţie apare uneori, din lipsă de prevedere sau neglijenţă, chiar şi în cazul elementelor experimentale. CaliLatea betonului trebuie sta-bilită atunci pe baza scriptelor laboratorului de şantier sau de fabrică — de unde trebuie să rezulte cel puţin rezistenţa pe cuburi stabilită în condiţii standardizate Ia vîrsta de 28 zile — şi a încercărilor nedestructive, absolut obligatorii în această situaţie.

De multe ori nu sc dispune nici de probe pentru armături. Cunoaşterea precisă a caracteristicilor mecanice ale acestora trebuie amînată pînă la ru-perea elementului, cînd se pot extrage probe prin spargerea betonului. Pentru calculele preliminare se utilizează valorile rezultate din certificatele de cali-tate care au însoţit lotul pe şantier.

Pentru armături se extrag probe chiar din barele folosite, o dată cu tăierea lor la lungime. Aceste probe se păstrează pentru a fi încercate la rupere imediat înaintea efectuării încercării.

2 7 8

în cazul armăturilor pretensionate probele trebuie extrase după ce armă-tura a suferit operaţiile prevăzute prin proiect (îndreptare, calibrare, împle-tire etc.). De asemenea, este recomandabil ca încercarea să nu se limiteze numai la stabilirea caracteristicilor mecanice principale, ci să se determine întreaga diagramă cr--e. Dacă există posibilitatea, este indicat a se determina şi diagrama de relaxare a efortului iniţial de pretensionare, în scopul de a controla pierderile de tensiune reale în momentul încercării şi a putea inter-preta corect rezultatele experimentale.

Pentru beton, în afara corpurilor de probă confecţionate, păstrate şi în-cercate în condiţiile standardizate şi care constituic un indicator al calităţii confecţionării betonului, este absolut necesar să se prevadă şi corpuri de probă confecţionate şi menţinute în aceleaşi condiţii ca şi elementul. Este recoman-dabil ca aceste corpuri de probă să fie în număr cît mai mare, pentru ase putea încerca la diferite vîrste, obţinînd astfel date asupra variaţiei proprietăţilor betonului in timp. în mod obligatoriu sc prevăd însă serii de corpuri de probă pentru a fi încercate în diferite faze importante în cursul procesului de con-strucţie — de exemplu decofrare, precomprimare, montaj, aplicarea încărcării permanente etc. — precum şi în ziua încercării construcţiei sau elementului de construcţie.

în cazul unei construcţii de dimensiuni mari se recomandă să se ia cor-puri de probă din betonul turnat în diferite porţiuni ale acesteia, dar cel puţin din zonele de la reazeme şi de la mijlocul deschiderii.

Principala caracteristică a betonului — rezistenţa la compresiune — se determină pe cuburi cu latura de 20 cm. La clemente de construcţie cu pereţi subţiri se permite şi utilizarea cuburilor cu latura de 10 cm. Rezistenţele la întindere se determină de regulă pe prisme de 1 0 x 1 0 x 5 5 cm solicitate la încovoiere, dar se pot utiliza şi alte tipuri de epruvete verificate prin încercări de laborator — prisme solicitate la întindere axială, cilindri solicitaţi la des-picare etc. Determinarea rezistenţei la întindere este obligatorie în cazul în care această verificare este prevăzută prin proiect sau prin norma internă de fabricaţie, precum şi la încercarea tuturor construcţiilor calculate la starea limită de apariţie a fisurilor.

La încercările cu caracter ştiinţific nu este suficientă cunoaşterea limi-telor de rezistenţă ale betonului, ci se impune determinarea caracteristicilor de comportare ale acestuia în întreg domeniul de încărcare [7.7J. în acest scop se stabileşte diagrama a—e prin încercări la compresiune axială pe prisme avînd secţiunea pătrată cu latura b de 10, 15 sau 20 cm şi înălţimea h=(3T..5) b. Deformaţiile axiale se măsoară pe toate feţele cu aparate de măsură capabile de a înregistra deformaţii specifice cu precizie de cel puţin IO -5 (v. cap. 3). O problemă dificilă o constituie centrarea prismei în presa de încercare; se poate considera că centrarea este satisfăcătoare dacă deformaţiile înregistrate pe cele 4 feţe, pentru un efort unitar egal cu jumătate din rezistenţa la rupere, diferă faţă de media citirilor în limitele de ± 1 0 % .

în special pentru încercările pe elemente de beton precomprimat este foarte utilă cunoaşterea caracteristicilor deformabilităţii în timp ale beto-nului (contracţie şi curgere lentă). Asemenea determinări se fac pe probe prismatice sau cilindrice turnate o dată cu elementul, păstrate în aceleaşi condiţii şi încărcate o dată cu elementul la aceleaşi valori ale efortului unitar

279

în beton. Din cauza aparaturii complicate necesare, asemenea determinări se pot efectua însă numai în cazuri excepţionale.

Chiar şi cele mai complete programe de încercare pe corpuri de probă nu pot da indicaţiile necesare pentru precizarea tuturor parametrilor caracteris-tici ai calităţii betonului din elementul sau construcţia experimentală. De aceea se impune pe cît posibil şi obţinerea de informaţii cu privire la calitatea betonului din construcţie, prin încercări nedestructive (v. cap. 5 şi 12) sau, la nevoie, prin extragerea de carote încercate la rupere.

Determinarea nedestructivă a rezistenţei betonului trebuie efectuată în ziua încercării, prin metode care asigură o precizie in limitele ± 1 0 % . în pre-zent, numai metodele care utilizează ultrasunete corespund acestei condiţii, în lipsa unei aparaturi adecvate se poate utiliza în acest scop şi sclerometrul sau alte aparate bazate pe acelaşi principiu, acordînd însă rezultatelor numai o valoare orientativă.

în cazul temperaturilor negative cuprinse între 0 şi —10°C, este necesar a se verifica în mod suplimentar rezistenţa betonului pe cuburi păstrate în aceleaşi condiţii de temperatură ca şi construcţia supusă încercării şi care nu trebuie încălzite înaintea ruperii în presă. Dacă rezistenţa betonului, deter-minată în aceste condiţii, depăşeşte cu mai puţin decît 10% rezistenţa beto-nului determinată pe cuburi din acelaşi lot, încălzite la 18°G înaintea ru-perii în presă, încercarea construcţiei se poate efectua în aer liber după pro-gramul obişnuit. Se impune totuşi ca măsură suplimentară menţinerea con-strucţiei sub încărcarea normată timp de cel puţin 8 ore, înregistrînd citirile aparatelor din oră în oră. Dacă diferenţa de rezistenţă astfel determinată depă-şeşte însă 10%, construcţia trebuie încălzită şi protejată de acţiunea tempera-turii aerului exterior în cursul încercării.

Nu se permite efectuarea încercării construcţiilor de beton armat sau beton precomprimat la temperaturi negative sub —10°C.

în cazul elementelor asamblate trebuie cunoscute datele referitoare la calitatea mortarelor sau betoanelor din rosturi, determinate în mod obliga-toriu în ziua asamblării sau precom primar ii şi în ziua încercării. Calitatea mortarelor de injectare sau mortarelor şi betoanelor fine de protecţie pentru armături postîntinse se stabileşte pe cuburi cu latura 7,07 cm sau 10 cm. De asemenea trebuie prevăzute încercări şi pentru piesele metalice din even-tualele îmbinări sudate, tăind din vreme epruvete din profilele utilizate sau prevăzînd această operaţie după ruperea elementului.

Trebuie avut în vedere faptul că toate rezultatele obţinute prin metodele menţionate mai înainte se supun legilor răspîndirii statistice şi nu pot con-stitui valori valabile în mod absolut [7.8]. în general, probabilitatea coinci-denţei zonei de minimă rezistenţă cu zona de maximă solicitare în cadrul unui element de construcţie este destul de mică, ceea ce sporeşte securitatea construcţiilor în raport cu rezultatele înccrcărilor pe mulţimi statistice de corpuri de probă. în acelaşi timp însă, probabilitatea prezenţei unor defecte locale este mai mare în volumele relativ importante ale zonelor de solicitare maximă, în raport cu volumul redus al corpurilor de probă. De aceea, în pre-gătirea încercărilor, trebuie avute în vedere posibilităţi de cedare prematură accidentală chiar în cazul în care datele cu privire la calitatea materialelor ar părea suficiente.

280 ÎNCERCAREA ELEMENTELOR 51 CONSTRUCŢII! OR DE BETON ARMAT

O problemă specială o reprezintă controlul calităţii operaţiei de preten-sionare a armăturilor în clemente de beton precomprimat. La elementele exe-cutate în vederea încercării sau Ia construcţiile la care înccrcarea este pre-văzută prin proiect, precompriinarea constituie o parte a încercării propriu-zise şi se execută după un program special, fixat prin tema de încercare. Acest program are ca scop asigurarea cunoaşterii cu precizie de cel puţin ± 5 % a valorii forţei dc precomprimare din secţiune.

înainte de precomprimare se etalonează presele şi manornetrclc in aceleaşi condiţii ca şi presele pentru realizarea încărcărilor la încercarea elementului, se determină caracteristi- c, cile deformative ale armăturii şi eventualele pierderi de tensiune prin frecare. în cursul pre-comprimârii se înregistrează cu atenţie toate datele referitoare la citiri manometrice şi aîun-giri. Pentru armăturile preîntinse şi armăturile poslintinse exterioare, efortul trebuie veri-ficat prin măsurători directe, folosind aparate care funcţionează cu precizie de cel puţin -j_5%.

în timpul precomprimârii se controlează scurtarea generală şi săgeţile elementului sau construcţiei. în cazul unor încercări cu caracter ştiinţific, se măsoară şi deformaţiile specifice ale betonului şi armăturii.

Se recomandă ca aparatele să fie menţinute pe construcţie în intervalul de timp dintre precomprimare şi încercare, pentru a urmări efectul de durată al precomprimârii şi a putea aprecia în mod mai corect pierderile reale de ten-siune pînă la data încercării.

în cazul în carc precompriinarea nu a fost urmărită în cadrul programului de încercare, actul de bază pentru aprecierea acestei operaţii îl constituie fişele dc precomprimare şi celelalte date din documentele de şantier sau atelier.

în toate cazurile, rămîne însă obligatorie verificarea valorii reale a forţei de precompriinare la data încercării, prin stabilirea cu precizie a încărcării corespunzătoare redeschiderii fisurilor (refisurare).

Pe lîngă caracteristicile mecanice ale materialelor componente ale ele-mentului, este necesară şi cunoaşterea cu prccizie a dimensiunilor geometrice ale secţiunii, deoarece chiar şi toleranţele normale admisibile pot duce uneori la diferenţe însemnate faţă de dimensiunile de proiect. Dimensiunile trebuie măsurate cu precizie de 1 mm în mai multe secţiuni în lungul clementului. Cu aceeaşi precizie trebuie măsurată şi deschiderea reală, fie a construcţiei, fie a elementului montat în dispozitivul de încercare. Măsurările se recomandă să sc efectueze cu şublerul sau cu un metru metalic pentru dimensiunile sec-ţiunilor şi cu panglici metalice pentru deschidere.

O deosebită importanţă trebuie acordată determinării poziţiei armăturii în secţiune. Pe cît posibil, trebuie utilizate în acest scop metode nedestruc-tive bazate pe gamagrafie. La construcţiile de beton armat se poate recurge în cazuri izolate la spargeri locale pentru precizarea grosimii stratului de aco-perire şi a cantităţii de armătură, dar numai dacă această operaţie nu influen-ţează securitatea construcţiei şi rezultatele experimentale. în orice caz, aceste informaţii cu caracter preliminar trebuie verificate în mod obligatoriu după rupere, prin descoperirea armăturii în diferite sccţiuni în lungul construcţiei.

înainte de încercare, se efectuează o cercetare vizuală atentă a elementului şi se notează pe suprafaţa acestuia eventualele defecte, efectuînd releveul acestora: zone de segregare sau necompaetare ale betonului, ruperi de muchii şi spargeri locale la manipulare şi transport, fisuri de contracţie, fisuri apărute la manipulare şi transport sau la montarea elementului în instalaţia de în-cercare, fisuri apărute în construcţie la decofrare sau în exploatare etc.

281

Pentru vizualizarea fisurilor care apar în cursul încercării şi pentru a uşura notarea traseului acestora şi a diferitelor cifre pe suprafaţa elementului, se recomandă spoirea feţelor văzute ale elementului sau construcţiei cu lapte de var sau de cretă (fără adaos de clei).

7.4. Stabilirea valorilor de control ale caracteristicilor urmărite prin încercare

Caracteristicile de control reprezintă valorile teoretice cu care se compară rezultatele încercării. Aceste valori trebuie stabilite înaintea începerii încercării.

în general se urmăreşte: — săgeata sub încărcarea normată de exploatare; — deschiderea fisurilor sub încărcarea normată de exploatare în cazul

elementelor de beton armat; solicitările şi încărcarea corespunzătoare în momentul apariţiei fisu-

rilor, în cazul elementelor de beton precomprimat; — - solicitările şi încărcarea corespunzătoare în momentul cedării con-

strucţiei. Calculele sc efectuează în conformitate cu normele în vigoare, introducînd

însă pentru caracteristicile mecanice ale materialelor şi pentru caracteristi-cile geometrice ale secţiunilor valorile determinate experimental.

în cazul cînd lipsesc date experimentale, calculele se efecLuează cu ca-racteristicile mecanice normate de proiect ale materialelor şi cu dimensiunile de proiect. Trebuie însă ţinut seama în acest caz de faptul că, spre deosebire de beton, caracteristicile mecanice ale oţelurilor reprezintă valori minime de rebut şi nu valori medii. De aceea, pentru a nu se obţine rezultate eronate, este indicat ca pentru armături să se introducă în acest caz valorile medii cunoscute din practica încercărilor de laborator,

Săgeata de control fc se determină fără a se lua în consideraţie greutatea proprie, ţinînd seaina de modul de rezemare şi schema de încărcare stabilite pentru încercare.

Deschiderea de control a fisurilor, %fC> se determină în aceleaşi ipoLeze ca şi săgeata de control, luîndu-se în consideraţie şi greutatea proprie a elemenLului.

O aLenţie deosebită trebuie acordată determinării încărcării dc control la apariţia fisurilor, P / c , deoarece forţa de precomprimare trebuie afectată în acest caz numai de pierderile de tensiune în Liinp care au avut loc în inter-valul dintre precomprimare şi încercare. în acest scop, se pot utiliza coefi-cienţii de reducere [7.9] daţi în tabela 7.1.

T a b e l a 7.1 Fracţ iun i din pierderea totală de tensiune pentru t~oc c o n s u m a t e lutr-un interval de t imp «lat

Cauza plerrJerii de tensiune Cauza pierderii de tensiune

Relaxarea armăturii Deformaţiile în t imp ale betonului ii Relaxarea i: armaturii

zile % zile % zile % zile % 2 50 10 33 li I 60 46

10 64 20 37 !! 90 50 20 S2 30 40 180 60 30 100 45 43 360(1 an) 80

1 080 <3 ani) 100

Deformaţi i le in t imp ale betonului

2 8 2 ÎNCERCAREA ELEMENTELOR 51 CONSTRUCŢII ! OR DE BETON ARMAT

Valoarea încărcării de control Ia rupere Prc sc stabileşte ţinînd seama şi de caracterul cedării elementului, Uiind deci funcţic de concluziile încercării, această problemă va fi analizată la pct. 7.6.1.

7 .5. Programul de încărcare

încărcarea se aplică în trepte. Numărul treptelor se fixează în conformi-tate cu obiectivele care trebuie rezolvate prin încercarea respectivă.

încercarea se face în mai multe etape. Prima etapă cuprinde încercarea pînă la încărcarea normată dc exploatare,

încărcarea se aplică de obicei în minimum 4 trepte egale cu

Pn-Pif 4 '

în care: Pn este încărcarea totală normată pe element; Pg - ~ greutatea proprie a elementului.

în cazul încercării cu prese hidraulice, prima treaptă de încărcare trebuie să fie astfel aleasă încît presiunea manometrică corespunzătoare să coincidă cel puţin cu prima diviziune întreagă de pe cadranul manometrului. Se reco-mandă de asemenea ca una din trepte să reprezinte încărcarea permanentă asupra elementului.

După aplicarea fiecărei trepte, construcţia trebuie menţinută sub încăr-care constantă un interval de timp, acelaşi pentru toate treptele de încărcare pînă la rupere. Durata treptei se fixează în funcţie de numărul de aparate care trebuie citite, dar cel puţin 10 min. Treapta de încărcare normată se menţine cel puţin 30 min.

Urmează după aceea descărcarea în cel puţin două trepte. Dacă încăr-carea se aplică cu greutăţi, descărcarea se face la zero. în cazul încărcării cu prese, descărcarea totală este de regulă însoţită de dereglarea aparatelor de măsură şi a centrării preselor, din care cauză este indicat a se opri descărcarea la treapta 1.

Dacă încărcarea se realizează cu greutăţi, se recomandă ca după prima etapă de încărcare să se menţină încărcarea normată pe construcţie timp de 24 ore, notînd în acest timp indicaţiile aparatelor, preferabil din oră în oră, dar cel puţin la intervale de 1, 3, 6, 12 şi 24 ore de la aplicarea încărcării. După aceea se efectuează descărcarea inLegrală şi se menţine construcţia descărcată timp de 24 ore, efectuînd citirile la accleaşi intervale de timp.

De multe ori în proiectul încercării se prevede repetarea primei etape de încărcare pentru controlul valorilor experimentale obţinute. în acest caz însă, durata ultimei trepte nu va depăşi 30 min, chiar dacă în prima etapă încăr-carea s-a menţinut timp de 24 ore.

în cazul construcţiilor şi elementelor de construcţie din beton armat se trece apoi la a doua etapă de încercare, dusă pînă la cedarea elementului. Pînă la încărcarea normată de exploatare se repetă ordinea de aplicare a trepLelor din prima etapă de încercare. în continuare, încărcarea se aplică în trepte care se iau egale cu cel mult 20% dinjncărcarea normată.

PROGRAMUL DE lNCARCARE 283

în cazul construcţiilor şi elementelor de construcţie din beton precompri-mat, urmează etapa dc încercare la fisurare. Şi în acest caz, pînă la încărcarea normată dc exploatare se repetă ordinea de aplicare a treptelor din prima etapă de încercare. în continuare, încărcarea se aplică în trepte de ccl mult 10% din încărcarea normată, urmărind apariţia şi dezvoltarea fisurilor. Această etapă se consideră încheiată atunci cînd fisurile au atins deschiderea de 0,3 mm. Urmează descărcarea în cel puţin două trepte, una din ele corespunzînd încăr-cării normate, iar cealaltă treptei 1 sau treptei 0, în funcţie de modul de rea-lizare a încărcării.

După aceea se efcctuează etapa de încercare la refisurare. Pentru aceasta se aplică baze dc deformetru sau tensometre mecanice peste principalele fisuri închise la descărcare şi se urmăreşte redeschiderea lor. în apropierea încărcării de refisurare, treptele se micşorează la cel mult 10% din încărcarea normată, pentru a spori precizia determinării. Ţinînd seama de importanţa acestei caractcristici pentru justa apreciere a gradului de precomprimare, deseori această etapă se repetă de 2—3 ori, pînă se obţin rezultate concludente.

Ultima etapă de încercare Ia refisurare se continuă apoi cu etapa finală de încercare, dusă pînă la cedarea elementului, în trepte egale cu cel mult 20% din încărcarea normată.

încercarea se consideră încheiată în momentul constatării apariţiei crite-riilor de cedare menţionate la pct. 7.2.

Urmărirea apariţiei, evoluţiei şi deschiderii fisurilor este indicat să se efectueze de personal instruit special în acest scop. în cazul lipsei de personal, suprafaţa elementului se împarte în zone, iar urmărirea fisurilor se face de personalul care are în sarcină citirea celorlalte aparate monLate pc construc-ţie în zonele respective.

înaintea începerii înccrcării, se notează fisurile iniţiale de contracţie, transport, montaj, cu o linie punctată trasată cu creionul pe suprafaţa văruită a elementului, paralel cu fisura şi la o distanţă de circa 5 mm de aceasta. La capetele fisurii se trage cîte o bară şi se notează în dreptul acestora cifra zero (treapta zero, element ncîncărcat). Dacă se cunoaşte împrejurarea în care a apărut fisura (precomprimare, transport, montaj, lovire etc.) se face o no-taţie convenţională suplimentară la capetele fiecărei fisuri în parte, pentru identificarea lor ulterioară.

Fisurile apărute în cursul încercării se notează în acelaşi mod, reprezen-tîndu-le însă cu o trăsătură continuă, la capetele căreia se trece numărul treptei la care a apărut fisura. în continuare, linia se prelungeşte pe măsura dezvoltării fisurii. La fiecare treaptă capătul acestei linii, respectiv capătul fisurii, se materializează prin trasarea unei bare lîngă care se notează numărul de ordine al treptei respective. Această marcare a fisurilor este necesară în special în cazul elementelor de beton precomprimat, la care închiderea fisurilor la descărcare face dificilă identificarea lor ulterioară.

Pe fisurile principale se fixează poziţia Ia care se măsoară variaţia deschi-derii lor în cursul încercării, de obicei în dreptul armăturii întinse. Aceste fisuri se numerotează în mod special şi citirile cu lupa gradată se notează în formu-lare alături de citirile făcute la alte aparaLe.

273 ÎNCERCAREA ELEMENTELOR 51 CONSTRUCŢII! OR DE BETON ARMAT

Urmărirea fisurilor şi in general citirea oricărui aparat se face numai după ce s-a terminat aplicarea încărcării corespunzătoare treptei respective şi după ce s-au stabilizat deformaţiile elemenLului.

Atunci cînd elementul a intrat în domeniul deformaţiilor mari şi nu mai este practic posibil să se mărească încărcarea, definirea treptelor prin sporuri ale încărcării exterioare devine lipsită de sens fizic. Pentru interpretarea datelor experimentale este însă deosebit de interesantă efectuarea de citiri şi în acest domeniu de deformaţie plastică a construcţiei. în acest scop încărca-rea se aplică în trepte de deformaţie constantă, respectiv se acţionează pisto-nul presei pînă ce construcţia capătă un spor de săgeaLă dat. în continuare săgeata se păstrează la aceeaşi valoare, pompa fiind acţionată numai pentru compensarea unor eventuale pierderi de fluid in instalaţie şi se citesc toate aparatele. încărcarea aplicată trebuie citită atît la începutul cît şi la sfîrşitul treptei, căderea de forţă înregistrată reprezentînd capacitatea de relaxare a construcţiei, adică o măsură a gradului de plasticitate a acesteia. Alegerea treptei de deformaţie constantă se poate face relativ arbitrar; se re-comandă totuşi ca sporul de săgeată pentru o treaptă să nu depăşească in ge-neral dublul săgeţii totale sub încărcarea normată de exploatare. Trebuie menţionat faptul că treptele de deformaţie constantă nu se pot realiza în cazul încărcării cu greutăţi, ci numai în cazul încărcării cu prese hidraulice.

Cînd elementul a ajuns în domeniul deformaţiilor mari şi în general cînd încărcarea aplicată este de circa 80% din valoarea corespunzătoare ruperii

Fig. 7.6. Aspectul unei grinzi după rupere, cu fisurile trasate pe suprafaţa elementului.

(calculată în conformitate cu prevederile pct. 7.4) se scot de pe element apa-ratele periclitate în momentul ruperii (tensometre mecanice, comparatoare cu tijă etc.). Comparatoarele cu fir nefiind în contact direct cu suprafaţa ele-

285

meniului, montarea lor trebuie realizata de regulă astfel încît citirile să poată fi efectuate pînă la rupere fără pericol, atît pentru aparat cît şi pentru operator.

Conducătorul înccrcării trebuie să urmărcască permanent comportarea elementului în raport cu valorile dc control antecalculate şi în cazul în care consLală abateri importante înLre valorile experimentale şi cele teoretice să întrerupă încercarea penLru a identifica cauzele nepotrivirilor.

în cursul înccrcării se va fotografia elementul sau construcţia 111 cele mai caracteristice momente ale procesului de încărcare. După rupere, se face rele-veul fisurilor, al zonelor de distrugere a betonului etc., notînd toate etapele de dezvolLare a fisurilor. Se recomandă să se fotografieze in prim plan zonele de rupere şi toate zonele cu dezvoltare puternică de fisuri, în carc scop fisurile se retrasează cu tuş sau vopsea, notînd pe suprafaţa văruită a elementului, cu cifre vizibile, treptele corespunzătoare prelungirii fisurii pe măsura sporirii încărcării. în fig. 7.6 se arată modul de notare a fisurilor pe suprafaţa unui element după rupere,

în continuare se trece la spargerea elementului pentru a se stabili valorile exacte ale dimensiunilor secţiunii, poziţia în secţiune a armăturii şi a extrage eventuale probe de armătură necesare pentru precizarea proprietăţilor mecanice ale acesteia.

7.6. Interpretarea şi aprecierea rezultatelor experimentărilor

Modul de interpretare şi apreciere a rezultatelor experimentărilor ([7.1 j şi STAS 1336-50) este corelat cu principiile de calcul al construcţiilor şi elemen-tele de construcţie la stările limită, în conformitate cu prevederile „Normati-vului condiţionat pentru calculul construcţiilor la sLări limită" partea I, II şi III [7.10],

7.6.1. Starea limită dc rezistenţă

Capacitatea de rezistenţă a construcţiei sau elementului de construcţie încercat se apreciază prin coeficientul

m^âPfupcre Si3 calcul

in care: ^P r u p e r e este suma încărcărilor în momentul ruperii (inclusiv greu-tatea proprie);

ZPcalcul — suma încărcărilor de calcul (inclusiv greutatea proprie); m — coeficientul condiţiilor dc lucru ale construcţiei sau

elementului de construcţie, în conformitate cu preve-derile normelor de proiectare.

Construcţiile cu grad satisfăcător de averLizare (definite conform preci-zărilor de la pct. '7.2) , se consideră corespunzătoare din punct de vedere al rezistenţei şi economicităţii dacă coeficientul c este cuprins între limitele

1,4<C<1,6.

286 INChRCAREA ELEMENTELOR ŞI CONSTRUCŢIILOR DE BETON ARMAT

Construcţiile cu grad nesatisfăcător de avertizare (construcţii cu cedare casantă, definite conform prevederilor pct. 7.2), se consideră corespunzătoare din punct de vedere al rezistenţei şi economicităţii dacă cocficientul c este cuprins între limitele

l , 6 ^ c < l , 8 pentru construcţii solicitate în exploatare de încărcări statice; 1,8<^c<2,0 pentru construcţii solicitate în exploatare de încărcări dinamice: Dacă la încercările dc control periodic al calităţii produselor se remarcă

depăşirea sistematică a limitei superioare prescrise de coeficientul c, trebuie anunţat proiectantul, în vederea restudicrii elementului şi sporirii economi-cităţii lui prin eliminarea supradimensionărilor.

In cazul în care caracteristicile mecanice ale materialelor la data încercării diferă de ccle dc proiect (de exemplu încercări efecLuaLe înaintea atingerii rezistenţei finale de către betonul construcţiei sau la vîrste foarte înaintate ale acestuia, schimbarea calităţii betonului, abateri însemnate de la calitatea armăturii utiliza Le etc.), dacă dimensiunile secţiunii diferă de valorile dc proiect mai mult decît în limiLele Loleranţelor prescrise, dacă rezemările se ; realizează cu diferenţe însemnate faţă de ipotezele de calcul (încastrări parţiale deplasări împiedicate etc.) este necesar ca la aprecierea capacităţii dc rezis-tenţă a construcţiei după relaţiile de mai înainte să se restudieze valorile în-cărcărilor de calcul pe baza caracteristicilor reale ale construcţiilor, în confor-mitate cu prevederile normativului P.8-62.

Este de asemenea indicat ca în acest caz să se respecte şi condiţia

^^rupere exp- rupere calc.

unde hP r„p6re caic. se stabileşte cu relaţiile de calcul din normativul P.8-62, în care se introduc însă caracteristicile mecanice medii ale maLerialelor şi se neglijează coeficienţii condiţiilor de lucru.

în cazul încercărilor dc control pe produse de mare scrie se recomandă completarea criteriilor de mai înainLe pe baza interpretării staLisLice a rezul-tatelor experimentale.

7.6.2. Starea lijnită dc deformaţie

Săgeata maximă sub încărcarea normaLă de exploatare, ţinînd seama şi de acţiunea de durată a încărcărilor permanente, nu trebuie să depăşească valorile maxime prescrise prin normele de proiectare.

Construcţia se consideră că satisface condiţiile de rigiditate dacă mărimea săgeţii efective maxime fexp sub încărcarea normată de expIoaLare (fără greu-tatea proprie) este mai mică decît 1,1 fcaia unde fcaic reprezintă săgeata stabi-lită în mod teoretic sub acţiunea aceleiaşi încărcări de scurtă durată.

în cazul în care se menţine încărcarea pe construcţie timp de 24 de ore, valoarea finală a săgeţii efective fexp nu Lrebuie să depăşcască 1,2 fcaic-

Săgeata remanentă, măsurată imediat după descărcare de la această treaptă, nu trebuie să depăşească 0,20 fcaic în cazul construcţiilor încercate Ia vîrste de 14—60 zile şi 0,10 f c a i c în cazul construcţiilor care au intrat în exploatare de cel puţin 6 luni.

INTERPRETĂRI-A RI ZUl l'ATLl OR EXPERIMENTĂRILOR 287

Dacă nu se îndeplineşte condiţia referitoare la săgeata remanentă maximă, sc repetă ciclul de încărcare-descăreare, iar săgeata remanentă în aceste con-diţii nu trebuie să depăşească 0,10 'Ctt/C.

Dacă săgeata determinată experimental nu respectă aceste condiţii, dar esLe mai mică decît 80% din valorile maxime prescrise prin normele de pro-iectare, construcţia este utilizabilă cu condiţia de a verifica cauza neconcor-danţelor constatatc.

7.6.3. Starea lijuilă de apariţie şi deschidere a fisurilor

Construcţiile din beton precomprimat din categoria îş i a 11-a de lisurabili-tate [7.1 Oj încercate în decurs de cel mult 28 zile de la data precomprimării se consideră corespunzătoare dacă apariţia fisurilor are loc pentru o încărcare mai mare — cu 10% în cazul curent şi cu 20% în cazul construcţiilor de deo-sebită importanţă — decît încărcarea dc calcul (pentru categoria I) sau încăr-carea normată de exploatare (pentru categoria a II-a).

în aprecierea siguranţei la apariţia fisurilor trebuie să se ţină seama de faptul că la data încercării nu au avut loc încă în întregime pierderile de ten-siune în timp şi deci rezultatele experimentale sînt mai bune faţă de compor-tarea reală în exploatare. De aceea, la fixarea valorilor de control în acest caz se vor respecta prevederile pct. 7.4.

Construcţiile de beton armat şi cele de beton precoţnprimat din categoria a IlI-a de fisurabilitate se consideră corespunzătoare dacă, pentru încărcarea de exploatare, se respectă condiţiile;

a/ <[ l ,2a/ c pentru deschiderea medie a fisurilor; a/ ^ l , 5 a / c pentru deschiderea maximă a fisurilor.

Dacă încărcarea normată de exploatare se aplică pentru o durată de 24 ore, deschiderile fisurilor citite imediat după consumarea acestui interval de timp trebuie să respecte următoarele condiţii:

a/ -^ l ,3a / c pentru deschiderea medie a fisurilor; a/ < l , 8 a / e pentru deschiderea maximă a fisurilor.

în cele de mai înainte a/ reprezintă deschiderea măsurată a fisurii, iar oL/c deschiderea calculată a fisurilor sub încărcarea normată de exploatare de scurtă durată.

Deschiderea fisurilor se măsoară la nivelul rindului extrem de armătură din zona întinsă. Deschiderea medie a fisurilor se defineşte ca media aritme-tică a deschiderilor măsurate pentru circa 10 dintre cele xnai mari fisuri ob-servate. Deschiderile fisurilor se stabilesc şi se analizează separat pentru fisu-rile normale şi cele înclinate faţă de axa elementului.

Deschiderea medie a fisurilor sub încărcarea normată nu trebuie insă să de-păşească în nici un caz valorile limită stabilite prin normativ, respectiv 0,1- 0,3 mm în funcţie de tipul construcţiei, condiţiile de exploatare şi eventualele acţiuni corozive ale mediului înconjurător.

288

7.7. Exemple de ineereări

Pentru a exemplifica aplicarea principiilor expuse in capitolele precedente privind organizarea încercărilor şi prelucrarea rezultatelor experimentale, în cele ce urinează se prezintă unele încercări efectuaLe de Institutul de cercetări în construcţii şi economia construcţiilor (ÎNCERC) din Rucureşti, pe elemente şi construcţii de beton armat şi beton precomprimat.

7.7.1. încercarea unei ferme alcătuite din panouri asamblate prin precojnpriniare

a. Obiectivele încercării. Fermele de tipul celei încercate (fig. 7.7) sint solicitate de încărcări concentrate importante acţionînd în nodul central şi de o încărcare uniform distribuită pe talpa superioară. Rezultanta încărcă-rilor concentrate poate să capeLc, pentru unele situaţii din faza dc montaj sau în exploatare (încărcări disimetricc), o anumită excentricitate faţă de planul median al fermei. în această situaţie elementul este solicitat şi de un moment de torsiune aplicat în nodul central (fig. 7.8). Proiectul fermei a cărei încer-care se prezintă prevede următoarele particularităţi de alcătuire:

— panouri prefabricate asamblate prin precompriinarea tălpii inferioare şi îmbinări sudate la talpa superioară;

— armarea diagonalelor centrale — care sînt puternic solicitate la în-tindere — cu bare de oţel PC;

— restabilirea continuităţii la reazemele elementului prin sudarea mus-tăţilor din talpa superioară, a cornierelor înglobate în talpa inferioară şi monolitizarca nodurilor respective.

Principalele probleme cc trebuiau elucidate pe baza înccrcării au fost următoarele:

- comportarea elementului la solicitarea de torsiune; - influenţa scăderii rigidităţii diagonalelor centrale, ca urmare a fisu-

rării lor, asupra comportării generale a fermei; — efectul legăturilor de continuitate şi al solicitării la încovoiere a tălpii

superioare; comportarea ancorării diagonalelor centrale 1a talpa superioară.

De asemenea, urmau să se verifice pe cale experimentală şi încărcările rezulLate din calcul pentru stările limită de fisurare, refisurare şi pierderea capacităţii portante.

b. Organizarea încercării. Încercarea prototipului s-a făcut pe standul pentru încercări de cabluri şi elemente liniare de la ÎNCERC, prezentat la pct. 4.4.4,d şi a avut două etape.

E t a p a I, corespunzătoare fazei de montaj în care sînt executate sudu-rile de pe capul stîlpului, dar nu sinL încă realizate monolitizările de la talpa superioară.

E t a p a a II - a, corespunzătoare fazei finale, la care s-au executat şi monolitizările de la talpa superioară. în accastă situaţie elementul a fost încărcat pînă la rupere.

Secţiune /-/

m r^-r

3 * P H 111 m i n 11 n iT

Fig. 7.7. Fermă longitudinală principală. Organizarea Încercării: 1 — presă hidraulică acţionînd în nodul central ; 2 — doză electromeca-n i c ă ; 3 — presă hidraulică ncţionind pe talpa superioară; 4 — buloane ancorate în stand; 5 — ti je metal ice ; <i — c u ţ i t e pentru repartizarea încăr-căr i i ; 7 — reazemul m o b i l ; 8 — dispozit iv de realizare a continuităţii la,

reazemul f i x .

Fig. 7.8. Fermă longitudinală principală. Schema încărcărilor: g — greutatea proprie ; p — încărcare transmisă de plăcile de acoperiş; : P — încărcare din fermele de acoperiş ; Mt — m o m e n t de torsiune aplicat

in nodul central inferior.

SLOR ŞI CONSTRUCŢIILOR DE. BETON ARMAT

-ezemcire. Pentru a se putea realiza programul ci i ţ i i speciale de rezemare, au trebuit proiecta te

beton armat, precum şi unele piese metalice ispozitivele din dotaţia standului. ;-a asigurat îix etapa X încastrarea la torsiune oare a fermei de blocurile de fundaţie, remitate a elementului s-a amenajat reazemul ate s—a păstrat reazemu 1. f ix. Pentru a se repro— rezemării reale, după sudarea pe dispozitivul mustăţile au fost înglobate într-un beton de

n c a r c c i r e . încărcarea elementului s—a făcut cu e dispuse între fermă şi cadrele metalice de in— astrate în corpul standului. igură presă dispusă la nodul central, întîi centric ealiza solicitarea la torsiune. e putea asigura forţa necesară în faza de rupere t mai apropiată de situaţia reală, s—au dispus draulice (v. fig- 7.7) alimentate de la o singură putea cunoaşte cît mai exact valoarea forţei e prese şi cadrele metalice doze electromeca-zistive de tipul descris la pct. 4.6.5,a. juite care sînt aplicate pe talpa superioară în ncercare cu cîte două forţe concentrate ecliiva-izate cu ajutorul unor prese hidraulice, are, încărca rea totală la nodul central este con— Lf, iar forţele concentrate echivalente aplicate ţntru fiecare presă. încărcarea de exploatare s-a la prima treaptă făcîndu—se corectările cores—

a proprie a dispozitivelor metalice şi a prese— atingerea stărilor limită de fisurare şi refisu—

i -i- din încărcarea corespunzătoare situaţiei de proprie a elementului. imeiitări lor s-au recalculat eforturile axiale şi >unzătoare încărcărilor ce urmau să fie aplicate

xcercările efectuate s—au utilizat în secţiunile rice şi ci efor m et r e pentru determinarea defor— şi compresiune, diviziunea minimă a acestor mm.

ilor pe orizontală şi pe verticală au fost utili-d diviziunea minimă 1 X IO-2 mm şi compara-ninimă de 1 X IO"™1 mm. rxtru a putea satisface programul experimental i aparatajul obişnuit traductoare rezistive, o serie de măsurări cu caracter special,

a lui de răsucire cp a barelor torsionate s-a făcut fir montate în fiecare nod, cîte două pe fiecare

i I

p -p r -

« E r w

8 î î R S S J î H H i ! ? rtfeiiH 1 i s r 2 h»^ ® j 5 o * h . h , N f i r ^ o w & H j w S ' p 2.S f»® 2,^ i G 12 . ** s i»* Iz'&î0*TI'*Ifsgfcsrs&s s ? ^ 5 » s

H a O n u y 0 fi ^ fi Diy A ff H'M ÎL r r H H 0

h î f £.» «~> î ® £ 0 •> s S 2 5 h- t S : tf o P m h- tf 1 o ,2 2. £ p< 2 k Ş i » ® » : »

F A 5 ' i l O' C Ş S O Ş P P - ' Î : 0 ^ S ^ S S - S ^ M JI M ^ O tB H v ^ S' H H' p w K H ; h triB H 4 H H'M rin 1 ? H« C 0 I " D

w 4 3 H 3 H a 3 o » e P § 2 * o

• S Sf-SS-T ? î S- i P .

K X E M L ' L E U>I£ Î W<

O deosebită atenţie s—a acordat prec 12 primare. îxx a o est scop, pe 1 îngă determină primare, au fost efectuate şi determ inări ci operaţiei de precompr imare doza ti fost m narea fasciculelor, permiţînd astfel deten mat fasciculului pînă în momentul blocăr

c. R e z u l t a t e e x p c r i i i i e i i t a l e . Pe baza 1 au putut fi elucidate problemele enumerat

I ^ r e c o m p r i m a r e . Pentru faza de precox a avut un caracter mai restrîns deoarece, î puneau probleme speciale legate de aceast cîteva dintre rezultatele înregistrate priv

După terminarea operaţiei de precomp săgeată în plan vertical de 5,7 mxn, respet

Contrasăgeata în plan orizontal după urmare a excentricităţii forţei de precomp: ^ - f^» - După tensionarea si celui de al doi 1 440 orizontal a fost anulată.

Scurtarea specifică medie a tălpii infe greutăţii proprii a fost de 41 ,7 x IO 5, V Î fiind de 39 x IO—5.

După precomprimare şi pînă la începere inferioară, cu ajutorul deformetru lui cu bai rului din rost în comparaţie cu. cea a betoi

S i o l i c i t c t r e c i l a t o r s i Din înregistrării momentului de torsiune exterior este asigurai şi a diagonalelor din panoul cenLral, precur mei în plan orizontal.

Momente Ie de torsiune preluate de bare corespunzătoare au fost determinate experi prezintă pe scurt în continuare.

Pe baza variaţiei unghiului de răsucire Z lor, s—au determinat valorile momentelor de genţiale -r şi ale deformaţiilor de lunecare

J\Tt =

i. ^ w t

-u ZT

unde s—au notat cu: C* — ... —, — iriodulul de elasticitate t r; f i - l - [J-)

J & == oc - ni o m cntul de inerţie polar /— lungimea barei între noduri

L O K •> I C O N S T R U C Ţ I I L O R . U > E B E T O N .A. R IVI A T

iute la roze lele de traductoare rezistive şi de 11 teoria elasticităţii privind variaţia deforma—

n -fcc 2, I m -l- - Y u ^ m i i -f- sc^jrTi I <7-4)

e făcînd unghiuri de 45° se pot scrie condiţiile

2^1 / \/ 2 şi = e

Y » î / e 3 ^973/ = ^ Y ^ î / "

C 7 - 5 ) <7.6)

valorile obţinute pe cele trei căi pentru ten sili-tele normale ale determinărilor experimenta le.

T a b e l a 7.2 £ t o r t u r i u n i t a r e T^-j, ( k ţ ţ f / c m 3 )

Ipa inferioarâ Diagonale

i 1 Buru CX> Bara CJ" j Ka r:* CY."

24,40 25,50 13,50 27,00 26,50 12,70 23, 30 30,40 17,90

talpă produs în plan orizontal, ca urmare a terminat din diferenţa deformaţiilor specifice ~c lipite pe feţele laterale ale barelor, utilizîn—

JVf 151 <7.7)

Le elasticitate, cu I momentul de inerţie si cu Ii

concordanţă între valoarea momentului de tor— a momentelor de torsiune şi încovoiere determi-

aliniatele precedente, respectiv;

a inferioară

Total:

1 ,38 tfm

0,76 tfm 0,63 tfm 0,93 tfm 1,48 tfm 5,18 tfm

ercarea fermei s—a îrioare şi ale celei

urmărit variaţia inferioare.

săgeţii în

E X E M P L E ]

în fig. 7.1 1 este prezentată vari încărcările din etapa a 11—a a încercf la treapta 8, nrinărindu-se fisurarea J

Fig. 7.11. Variaţ.ia săgcţ.ii la mijlocul c

care s—a continuat încărcarea pînă la ce« punzătoare încărcării de exploatare, săge

la cea corespunzătoare ruperii 72 irini f r

elementul prezintă atît rigiditatea nece cît şi un grad ridicat de avertizare la ri

Alura deformaţiei elementului sub reflectă schimbările de rigiditate pi'odusc

E > C E I V L r » I - E D E î IST

precum şi a formării unor articulaţii pl; analizat la pct. 7.7.1 ,c.

Stările limitei de fisurare. Primele diagonalele centrale, la care pentru înc

Fig. 7.13. Deplasări Ie fermei sul a talpa superioara ; l

Ş I C O N S T R U C Ţ I I L O R E > E B E T O N A R M A T

O,4() tr 1 TTi . Treapta la oare s—a produs fisu-su uşurinţa din înregistrările traductoarelor e bare. ii diagonalelor după fisurare, s—a produs o în dreptul nodului centra 1 al tălpii inferi-

oare. în consecinţă T la treapta 4 s-a produs fisurarea "tălpii inferi-oare în dreptul nodului central, ca urmare a solicitării compuse la întindere şi încovoiere.

Treptele la care s-a produs fisurarea şi refisurarea tălpii da-torită solicitării axiale au fost sta-bilite pe mai multe căi, respec-tivi din variaţia săgeţii măsurate la mijlocul deschiderii (v. fig. 7.11), pe baza alungirii generale a tălpii inferioare (fig. 7.15) de-terminată ou comparatoare cu fir, precum şi din variaţia deforma-ţiei specifice a armăturii preten-sionate <fig. 7.16) determinată cu

la stabilirea treptei de refisurare s—au betonului cu ajutorul deformetrelor în

area anterioară. entate în tabela 7.3, în care sînt date, espuiiză toare stabilite prin calcul.

T a b e l a V . 3

le iiicârcare lai caro H - U U produs slârile limită do fisurare şi refisurare Iu talpa inferioară

la dc staltilire Treapta la care se produce

la dc staltilire fi surarea j refl siirarea

t mijlocul deschi-t mijlocul deschi-<5,8 5,4

tălpî î inferioare 6,8 5,5 a specifică a ar-preten^ionate 6,5 5,O

a specifică a beto-

-6,8 5,1

rioară, aproximativ paralele cu axa bare-e de a ncorarea insuficientă a armăturii

urmare reducerea zone i comprimate în

7

ale be-ra I e cu

E X E M P L E D i

De remarcat că în talpa superioa produs suL> acţiunea încărcărilor aplice apariţie a acestor articulaţii a fost:

0.35

Fig. 7.15. Alungirea tălpii inferioare n lungime d

prima s—a produs prin deschid continuitate sudată de dispozitivul i r

""a doua articulaţie plastică s-a negativ ;

/0(7 <T fO 25 30 <5*0

armăturii pretensionate stabilite cu traductoaie rezistive:

r a r e ; b î n c ă r c a r e a l a r e f i s u r a r e .

[iilor plastice asupra deformaţiei superioare .

tălpii

ultima articulaţie plastică, pozitiv la mijlocul barei GJV'I.

Kfectu 1 articulaţiilor plastice poate vedea în fig- 7.17.

7.7.2. încercări pe o cupolă «le

a. Obicctivelc înccrcării. Pentr tura 1-socia le (Circul ele stat clin Buci de dimensiuni şi forme ieşite din o

a /.I 8. Secţiune

u n d ă ; 2 a p r i n d o l i e ;

i n e l c e n t r a l ; 3 — i n e l < 1 <

întîmpiiiate la prinderea în calcul a ti tarea sub încărcare a acestei constru un studiu pe model (fig. 7.19) şi apoi î r ^ . i i j .

încercările pe construc-ţie nu avut ca scop să veri-fice Linele din concluziile tra-se în studiul pe model cu privire la precom. pr ima rea inelului cupolei şi la com-portarea sub încărcarea echi-valentă a zăpezii.

b . Organizarea încercă-rii. încercarea a avut două etape.

E t a p a I a constat din efectuarea unor măsu-rări la precomprimarea inelu-lui cupolei în vederea stabi —

Fi». 7 . 1 O

• R $ 1 C O N S L ' R U C T I I L O R D E B E T O N .A. R. 7VT /V T

ţiunilor <1 in forţa, totală de precomprimare ăsurările s-au făcut; cu ajutorul unui defor-în acest scop repere pe fiecare din cele 15 des— ării specifice medii înregistrată pe tirantul ou— nd modulul de elasticitate al acestui beton» s—a inel, din eforLul total de precompriinare. . dintr—o încărcare de probă a cupolei. Deoarece irea numai după executarea lucrărilor de fini-

să fie limitată num a i la regiunea centra lă ns mise prin intermediul grătarului metalic e. Această încărcare este echivalentă din punct Le cupolei cu cea mai defavorabilă ipoteză de

trepte) a fost repartizată pe cîte 16 .platforme metalic şi IO platforme suspendate simetric

ost astfel alcătuiţi încît cota platformelor să tselii, iar sub platforme s-au prevăzut bile de telor. aparatelor de măsură şi a dispozitivului de

metalică tubulară prevăzută cu scări de acces

or s—au montat comparatoare cu fir (precizia cu O în centrul cupolei şi patru notate dispuse la capetele a două diametre perpen—

re axe s—a făcut citirea aparatelor- Construcţia 3 de 40 ore, cori tinuîndu-se urmărirea apara-iiriaţiei temperaturii interioare şi exterioare. >uă etape; întîi descărcarea totală a platfor*— lă, apoi descărcarea celor suspendate de gră—

s-au continuat citirile încă 24 ore pentru a >eratu**ii-• Pe baza măsurărilor efectuate la precompri-xt stabili pe construcţia reală cît anume din

efortul de precomprimare este preluat de cupolă şi cît de inelul propriu—zis; aces-te valori sînt comparate în tabela 7.4 cu valorile obţinute la studiul pe mo-del şi cu cele obţinute prin calcul.

în ceea ce priveşte deformaţia cu-polei sub încărcarea de 34 tf aplicată (fig- 7.20), a rezultat după efectuarea corecţiilor deformaţiilor de temperatură

otală de 2,3 mm, adică 1/2 605 din deschidere i şi 0,8 mm săgeată remanentă - Săgeata măsu-rxxiă valoarea de 1,7 mm stabilită pe model

7.4 Intre

iect

5 % 3 %

S3 /V i

/ /7

O ? 4 & <9 /& 74 S<9 0 4

Fig. 7.20. Diagrama de varia-ţie a poziţiei vlrfului cupolei sub încărcare şi cu variaţia temperaturii (comparatoare cu

fir O — O.

Fig. 7.21 . Aspect din timpul Încercării cupolei Circului de

stat din Bucureşti.

O R . Ş I I I L O R . D E B E T O N A R M A T

t efectul important pe care—1 are variaţia zii— rina ţ i i lor cupolei. Variaţia săgeţii înregistrată încărcate, numai datorită diferenţelor de tem— că de 2,25 ori mai mare decît săgeata elastică ă la încercare (fig. 7.20). L aspect din timpul încercării cupolei Circului

îze alcătuite din holtari asamblaţi e

Principalele obiective urmărite la încercarea ă Loarele : ă a încărcărilor la care se produc stările limită;

i / e ^ o- / / tf

r & JZ>

T - -

in 16 bolţari asamblaţi prin precomprimare (carac-teristici geometrice).

tală a ipotezelor de calcul; ţii şi deformaţiilor elementului la diverse în

EXEMP:

Fig. 7.23. Schele utilizate 1 metalică pentru depozitarea intermediară a 1 nerea elementului Ia rupere; ,3 pene de lemn p

şi elementul

t>. Condiilile do organizare. P bricate din beton, în greutate de cii mat ic schelele amenajate la aceast

Pentru a putea interpreta cît luat măsuri de cunoaştere cît ma

ec j

forţei de precomprimare, dimensiunile temperatură în timpul încercării etc.

în vederea respectării condiţiilor c versale (de desfacere a secţiunii) sînt elementul experimental s-a prevăzut i mijlocul deschiderii.

c. Programu I încercării. în faza i ciculele exterioare secţiunii şi deschidt

I O R Ş I C O N S ' l K U C i l l L O R I > J i B E T O N A R M A T

asament, fasciculele sînt înglobate în betonul .bă simţitor caracteristicile secţiunii transve r-:lou ă laturi devin egale.

desfăşurat în două etape corespunzătoare fa-

taj>: 3lor ; i2, echivalentă siLuaţiei de exploatare; derea obţinerii unor linii de influenţă penLrn 'izontală a elementului. gram experimental s—au efectuat betonările la— Luat încercările prevăzute în etapa a Il-a, res-

f i n a l ă > : ire situaţiei de exploatare; simetrice ; ea rosturilor;

le. Interpretarea rezultatelor exper i monta le a adoptate la proiectarea elementului, a elemente precomprimate la care predomina

exemplu grinzi, pe măsură ce se efectuează 'uientu 1 capătă contrasăgeată şi greutatea pro-; cazuri, măsurările prind efectul suprapus al >r i mări i . ta te s—a putut separa, pentru o anumită fază a . ării de cel al greu Lăţii proprii, procedîndu-se

>ate cele 12 fascicule urmă rin du—se com por tarea nat al greu tăţii proprii şi al precomprimăr i i ; iu desfăcut şi apoi retensionat perechile supe-II le, înregistrîndu-se comportarea elementului seieule, considerîndu-se ca treaptă de referinţă im a L cu 8 fascicule; u tensionarea celor 4 fascicule au fost mulţi— 0 efectul precomprimârii integrale corespunză — le; Luror fasciculelor s-a făcut o încărcare a ele-en tă greutăţii proprii înregistrîndu-se compor— această încărcare. două etape ale încercării au f os t însuma te ş i ra te la preco mpr im ar ea elementu lu i , cînd atît 1 p rec om primari i au intra L si mu ltan în 1 ucr u

wer/ico/e. în fig. 7.24 este prezentată variaţia j.i de la precomprimare şi pînă la rupere, pentru

E X E M P L E E > E 1

în fig- 7.25 sînt redate deformaţiile de exploatare uniform distribuită pe fig. 7.26, deformaţiile secţiunii transv <1 isiinetrice .

Fig. "7.2-4. Variaţia săgeţii la mijlocul elementului la rupere.

Analizînd variaţia săgeţii valori caracteristice: săgeata la

la mij loc exp loa tare

O R Ş I C O N I I L O R . D U B E T O N A R M A T

T a b c l a 7 . 5

Valori obţinute

1 A i rect Insu mar e / > / .

/ = / » | mm mm %

7,23 7 ,20 -1-0,4» OS 8,St —t- 3 ,00

4,65 j 4,03 + 13,30 5,60 5,13 + 8,40

10,52 11 ,46 — 8,90 12,79 12,72 + Ot55

- ; se poate trage concluzia că, cu toate că ele— totuşi un grad de avertizare suficient deoarece are decît dublul săgeţii sub încărcarea de ex-

lat că în urma executării betonărilor laterale >voiere a crescut cu 2 7 % pentru sfertul deschi-ul deschiderii. Creşterea momentxxlui de inerţie rsale ideale în urma betonării laterale este de Lcordanţă cu valorile experimentale. Din înregistrările obţinute cu traductorii re—

>cul şi sfertul deschiderii rezultă că pentru toate ecţiunilor plane se vesifică în mod satisfăcător Ltoare deschiderii rostului (fig. 7.27). istatare s—a căutat să se verifice pe cale experi-r longitudinale din secţiune. Pentru aceasta era r specifice determinate cu traductoare, să se cu-tate al betonului şi grosimile reale ale plăcii, elasticitate s—a obţinut din condiţia de echili— etor exterior prin cuplul compresiune—întindere

deu au rezultat pentru secţiunea centrală urmă— are de 200 kgf/m2 , în porţiunea de secţiune com-5, în cea decomprimată = 344 OOO kgf/cm2» iar >a re ruperii 1<ZC —- 262 OOO şi £?rt = 297 OOO kgf/cm2 . tabilit eforturile unitare în secţiunea centrală, calcul (tabela 7.6).

2 ţyrocliie s t ă r i l e l i m i t â . Din calculul de proiectare lor trebuie să se producă la un coeficient de supra— s exp lo atare egal cu 1,1 în rost u 1 d intre bo 1 ţar ii deschiderii. Experimental acest lucru s-a coofir-

:îndu—se între treptele corespunzătoare unor coefi-1.1 şi 1.2.

f>Q A ^ f / r r , *

i Z/05

/fiO

- aop \ -

f \-043

La-P.35

transversale or —*J sub acţiunea unor Încărcări disi-i a unei încărcări simetrice.

1 d e f o r m a ţ i i m e i ^ ă t o a r e r u p e r i i ;

tudinale inregistrate pe beton i armăturs i ; f ? s e c ţ i u n e a d e l a m i j l o c u l d e s c h i d e r i i d e f o r m a ţ i i a l e faetonului l a t r e a p t a l a ţ i i a l e a r m ă t u r i i p r e t e n s i o n a t e . o r , c a r e s - a p r o d u s î n - v - e c i n ă t a t e a s f e r t u l u i d e s c h i d e r i i i faetonul z o n e i i n t i n s e C p o r ţ i u n e a h a ş u r a t ă a diagramei) a u p c e d e f o r m a ţ i i l e d i n a r m ă t u r a p r e t e n s i o n a t ă ( 3 ) a u c o n t i n u a * n t r a l ă « î n v e c i n ă t a t e a c ă r e i a n u s - a p r o d u s fisurarea r o s t u r i l o r „ i slnt practic egale c u c e l e ale armăturii pretensi onate-

ELOR ŞI C O N S T R U C T î n . O R DE. B E T O N A R M A T

T a b e l a 7.6

E f o r t u r i ! n I ibra inferioarâ

calcul-experim. experi-

mental calcul calcul-

experim.

calcul calcul

% kgf/cm* %

+ 14,9 + 12,5

68, O 1 125,0

57,0 | 122,0

2,3 1 2,4

a capacităţii portante s—a atins pentru o supra-exploatare de 1,56.

rodus prin ruperea bruscă a plăcii într-unui din it că bolfaru 1 în care s-a produs ruperea a avut mm, iar în secţiunea de rupere grosimea a fost prevedea proiectul,

stă încercare că este în majoritatea cazurilor bţinute la încercări de probă, adică încercări care nentului, să se tragă concluzii privind capacitatea încercării prezentate, la ultima treaptă, înainte cnt de supraîncărcare de 1,46 faţă de situaţia nomenele care precedă de obicei ruperea — de— naţiilor sub încărcare constantă, fisuri puternic polarea rezultatelor de la încercări de probă trage concluzii privind capacitatea portantă, Î pe baza unor încercări numeroase, duse pînă nunţime comportarea lor sub încărcare.

i cu mimă plină asamblate din tronsoane

nărite. Principalele obiecţii ridicate de obicei Lsoane se referă la modul de dezvoltare a fisurilor, distanţei dintre fisuri, cît şi al neuniformi tăţii icnea, se consideră că fisurile înclinate vor fi rin rost. iţa acestor probleme s—a urmărit în mod special nentală cu ocazia încercărilor prototipului de e prefabricate pentru suprastructuri de poduri în colaborare cu Institutul de cercetări în trans-1 2 ] . te lor exper ijiicntale- Caracteristicile geometrice i grinzii încercate sînt prezentate în fig. 7.29. -ii, alcătuită din 4 fascicule 36 0 S mm SPB X, : - ioo .

Sect/une I * / 1/e^ere J\ -A

Mm

-OR ŞI CONSTRUCŢIILOR I>E BETON ARMAT

ilor mecanice ale betonului grinzii de probă ectuat atît pe corpuri de probă, cît şi cu ultra-

-a făcut prin tragerea fasciculelor de la o sin— măsurări speciale în vederea determinării pier-carii pe traseu a armăturii pretensionate. trriare pentru zona centrală a grinzii, ţinînd î tensiune datorită întinderii succesive a fas-L f .

î tensiune datorită relaxării arriiă Lnr i i preten-i lente a betonului, necesare întrepretării re-nii t seamă de vîrsta tronsoanelor la data pre-e faptul că încercarea a avut loc la -47 zile de

le- Comportarea elementului, după cum reiese srimentale, nu a fost afectată nici în faza de î de, prezenţa rosturilor.

c L a t e - l e e a c f > & r i i r L & n l c L l & ţ > e . n t m a p a r i ţ i a s t ă r i l o r it valorile momentelor de. deschidere a rostu-

T a t ) e 1 a 7 . 7

Va lori

Calcul ex perlmcntalc

ffm 1 £>2,** 193,7- 209,2

îţiuni normale, tfm late, t-fm

237,3 312,7— 361

533,O ,7

236 ,2 247,2 312,7 51 6 ,2

lor înclinate şi rupere, comparativ cu valorile cărcare la încercare (fig. 7.30). prezentai variaţia săgeţilor în lungul grinzii

erii rosturilor centrale rigiditatea grinzii este elasticitate al betonului avînd valoarea medie ătoare rezistenţei acestuia la data încercării, are (moment exterior total de 1 82,8 tfm) să-ct i v 1/1 1 65 d in deseh idere . Con trasăgea La în— inclusiv efectul greutăţii proprii) a fost de

[idi ta tea scade puternic, iar imediat înaintea p idă a săgeţii, care atinge va lo a rea finală de îhidere. în consecinţă elementul are o capaci-ta sub încărcare în vecinătatea ruperii fiind ltă din fig 7.32. e. In fig- 7.33 se prezintă releveu 1 fisurilor cu 3 la care acestea au fost observate.

p

1

b Variaţia săgeţilor:

h i d e r i i ; b t n l u n p u l g r i n z i i ; at de Încărcările JF» la mijlocul grinzii-

E X E M P L E

Se remarcă repartiţia relativ uni simea lor apreciabilă, distanţa ciintr< Variaţia deschiderii fisurilor este <3

Momentul total, tfm

Deschiderea fisurilor, mm Momentul

total, tfm rost

f i sură norma lă în clmp

t Isură Înclinată

225,2 O,IO _ _ 247,2 O,3 256,9 O ,40 O,IO 278,7 0,15 —*

Datele din. tabelă confirmă con» aderenţei armăturii pretensionate ca

Fig. -7.32. Aspect din ti

tronsoanelor, uniformitatea dezvoltări turilor. Rosturile reprezintă doar nişt acestui fapt, se vor înregistra în conţi] Distribuţia generală a fisurilor în el<

H>ezuo l tarea f isn ri lor înclinate. Cu rezistive (fig. 7.34) s—au determinat < grinzii dintre reazeme şi forţele aplica înclinate s—au măsurat deformaţii s p principale de întindere cuprinse între 2

. 1

1

A Fim tiwfjtaS / Im de rupere

F i j . "7.33. Releveul fisurilor şi al zonei de rupere.

320 ÎNCERCAREA ELEMENTELOR ŞI CONSTRUCŢIILOR DE BETON ARMAT

nu se mai închid şi elementul se comportă în continuare ca un element de beton armat.

Distribuţia deformaţiilor specifice în lungul armăturilor pretensionate (fig. 7.36, b) confirmă buna aderenţă a acesteia cu betonul elementului. Pînă

la rupere nu se înregistrează prac-80

M8.5

399,5

1 I o

349.5

299,5

255.5

2/6.0

764.5 113.0

70 60

50 U0

30

20

10

£

tic vreun spor de deformaţie de către traductorii lipiţi pe armătu-ră în secţiunile de la capetele grinzii.

Ruperea. Ruperea a avut loc prin distrugerea inimii în lungul canalului fasciculului superior, începînd de la capătul inferior al principalei fisuri înclinate pî-nă la marginea nervurii de pe rea-zem (fig. 7.37).

Ruperea a avut loc cu puţin înainte de a se epuiza capacitatea portantă la încovoiere în secţiu-nea de la mijlocul grinzii (v. ta-bela 7.7). Deşi s-a produs în zona de forţă tăietoare maximă a grin-zii, ea nu are caracter de rupere la forţă tăietoare, ci reprezintă o formă specifică de cedare la mo-ment încovoietor prin forfecarea inimii în lungul armăturii pre-tensionate superioare din zona în-tinsă.

Pe baza rezultatelor experi-mentale s-a putut stabili schema de calcul la rupere a grinzilor în-cercate (fig. 7.38). Separînd por-ţiunea din element care s-a deta-şat prin rupere din corpul grinzii şi studiind echilibrul acesteia, re-zultă:

a) Echilibrul pe verticală este asigurat de rezistenţa la forfecare

a zonei comprimate de beton, Qbş i de etrierii întîlniţi de fisura înclinată, Qe. Este interesant de notat faptul că etrierii respectivi au ajuns la curgere cu o treaptă de încărcare anterior ruperii. Calculele efectuate arată că rezistenţa la forfe-care a zonei comprimate nu a fost încă epuizată, ceea ce explică absenţa feno-menelor caracteristice cedării în secţiune înclinată.

b) Echilibrul pe orizontală este asigurat de rezistenţa la forfecare a beto-nului şi etrierilor (Lb-\-Le) pe lungimea de rupere, care trebuie să egaleze compresiunea C din beton în secţiunea de lîngă forţă.

Fig. 7.35. Deformaţiile specifice ale betonului la talpa comprimată a grinzii.

M, tfm

1000

2000 r

3000

4000

5000

6'IO'6,

Fig. 7.36. Deformaţiile specifice din armătura pretensionată: în secţiunile caracteristice; b—în lungul armături i ; M—momentul încovoetordai de încărcSrile P lamij locul deschiderii.

1000 2000 3000 4000 5000 6000 £'1â~6

322

Se acceptă, ca ipoteză simplificatoare de calcul, uniformitatea distribu-ţiei eforturilor de forfecare în lungul secţiunii de rupere.

Analiza secţiunii forfecate a arătat că mortarul de injectare a conlucrai perfect cu betonul elementului şi deci singura slăbire a secţiunii ar fi cea datorită sîrmelor fasciculului.

Fig. 7.37. Caracterul ruperii.

Efectuînd toate calculele a rezultat că efortul unitar de forfecare în beton este:

T & =90 kgf / cm 2 . 52C cm |

"1

1 T v r v

r v. > J 1 R V

Q.

120

V

360

1 R 1 R

Fig. 7.38. Schema de calcul la rupere stabilită pe baza rezultatelor experimentale.

Rezistenţa la forfecare a betonului nu este încă în prezent bine definită, în special datorită caracterului complex al ruperilor de acest tip. Unii autori recomandă valori cuprinse intre relaţia lui Morsch

Rf=^RtxR=^J 25x400=100 kgf/cm2

EXEMPLE DE ÎNCERCĂRI 323

şi relaţia lui Seybold

^ / = 0 , 7 5 V ^ i ^ R = 0 > 7 5 V 2 5 x 4 0 0 = 75 kgf/cm2.

S t o l e a r o v recomandă valoarea:

R f = 0,2 =0 ,2 x 400 — 80 kgf/cm2.

Valoarea obţinută experimental pentru rezistenţa la forfecare a beto-nului din grindă este deci plauzibilă, fapt care confirmă ipoteza făcută cu privire la modul de rupere a grinzii.

Prezenţa rostului nu a influenţat caracterul ruperii, secţiunea de forfe-care trecînd prin rost fără nici o deviere.

Metoda de calcul prezentată constituie nuinai o primă aproximaţie, fenomenul fiind în realitate mult mai complex. în special nu se realizează distribuţia uniformă a eforturilor de forfecare L în lungul secţiunii de rupere, fapt demonstrat de altfel prin desfăşurarea ruperii, care a început de la capă-tul inferior al fisurii dezvoltîndu-se apoi progresiv în cîteva secunde pînă la capătul grinzii.

Bibliografie

7.1. N I 1 O M T P, Ukazaniia po proizvodstvenntm ispîtaniiam krupnorazmernth predoarite-lino napriajennth jelezobetonnîh konstrukţii, Moskva, Gosstroiizdat, IU62.

7.2. N i c o 1 a u, V. , Betonul armat. Bucureşti, Editura tehnică, 1962. 7.3. R ti s c h, H. f Der Einfluss des Sicherhcitsbcgriffes auf die technischen Regeln fitr i/orges-

pannten. Beton, Schweizer Archiv 20, 3/1954. 7.4. M u r a ş e v , B. I., Treşciivnistoiciuosti, jestkasti i procinosti jetezobetona, Moskva,

Maşstroiizdat, 1950. 7.5. D m i t r i e v , S. A . , Vlianiio prcdvaritelimgo napriajeniia na jestkosti jelezobetonnîh

konstrukţii t Trudi NIIJB, 26/1962. 7.6. T a n n e n b a u m , M., Contribuţii la calculai tn starea limită de rezistenţă a ele-

mente lor de beton precomprimat. Dizertaţie, Institutul de construcţii Bucu-reşti, 1962.

7.7. L ' H e r m i t e , R. , Idtes actuelles sur la technologit da biton, Paris, Doc. Tech., 1955.

7.8. M ii 1 1 e r, P. A. , Effekt masştaba o rasciotah procinosti stroitelnth konstrukţii, Sbornih statei, ŢNIPS, Gosstroiizdat, 1954.

7.9. N i c u 1 a I. şi alţii, îndrumător pentru calculul elementelor de beton, beton armat şi beton precomprimat prin metoda stărilor limită, Bucureşti, Editura tchnică, 1963.

7.10. • * • Normativ condiţionat pentru calculul construcţiilor la stări limită (P.6, P.7, P.8), Bucureşti, Editura tehnică, 1963.

7.11. A r c a n , M., N i c o 1 a u, E d H a n n, F. , încercări pe model şi tn natură la structura cupolei Circului de stat Bucureşti, Revista Construcţiilor şi a materia-lelor de construcţie, 11/1961.

7.12. B u c ş a n, Al. , V i e s p e s c u , D. , încercarea unei grinzi de beton, prefabricată tronsonată şi asamblată prin precomprimare, pentru suprastructuri de poduri de şosea, Revista Transporturilor, 5/1964.

324 ÎNCERCĂRI IN UNITĂŢILE DE rRODUCTIf .

8. ÎNCERCĂRI ÎN UNITĂŢILE DE PRODUCŢIE A ELEMENTELOR PREFABRICATE

8.1. Caracterul, scopul şi necesitatea încercărilor

încercările care se efectuează în cadrul unităţilor de producţie a elemen-telor prefabricate au caracter de încercări de control periodic şi sistematic al calităţii produselor de mare serie.

Scopul principal al încercărilor constă deci în verificarea constanţei parametrilor care au fost precizaţi la efectuarea încercărilor de omologai*, a elementelor prefabricate.

în cazul elementelor prefabricate cu dimensiuni, volum şi greutăţi mari. simple sau complexe (precum elemente spaţiale, ferme din bolţari asamblaţi prin precomprimare ctc.) încercările de control al rezistenţei devin deosebit de costisitoare şi de greoaie, necesitînd importante forţe de muncă şi un timp îndelungat pentru pregătirea şi efectuarea încercărilor.

După cum s-a arătat şi în cap. 7, încărcările de control al rezistenţei se pot reduce, în cazul acestor elemente, rczumîndu-se chiar numai la încercă-rile efectuate pentru omologarea lor. în schimb este necesară sporirea numărului încercărilor de verificare a caracteristicilor fizico-inecanice ale materialelor şi a condiţiilor tehnice de desfăşurare a diferitelor faze ale procesului teh-nologic de fabricare a elementelor, considerîndu-se că respectarea riguroasă a acestora, poate constitui o garanţie a îndeplinirii, cu continuitate, şi a condiţiilor tehnice de rezistenţă.

Supunerea permanentă a produselor de serie Ia încercările pentru verifi-carea condiţiilor tehnice şi de rezistenţă avute în vedere ia proiectare, apare totuşi ca o necesitate pentru proicctant., care trebuie să cunoască eficacitatea soluţiilor indicate pentru fabricarea elementelor, cît şi pentru unitatea pro1

ducătoare, care prin efectuarea acestor încercări îşi poate stabili şi verifica măsurile pentru continua perfecţionare a proceselor tehnologice de producţie.

Neefectuarea periodică şi sistematică a încercărilor de control a produ-selor de mare serie a fost adesea sursa unor neplăceri, cu efecte economice defavorabile. Astfel se poate cita cazul panelor prefabricate din beton armat pentru acoperişuri de hale industriale (catalog I.S.C.A.S. nr. 2025); lipsa controlului periodic prin încercări de rezistenţă a permis la un moment dat repetarea unei erori cu privire la modul de dispunere a etrierilor. Constata-rea acestei erori s-a făcut de-abia pc şantier cu ocazia unor încercări de rezis-tenţă efectuate asupra unor elemente degradate în timpul transportului. Ca urmare a fost necesară verificarea, prin încercarea în construcţie, a unor acoperişuri gata executate, avînd ca rezultat prelungirea duratei de execuţie şi cheltuieli suplimentare pentru efectuarea încercărilor pe şantier şi pentru executarea consolidărilor necesare.

Controlul periodic al calităţii produselor a devenit o necesitate imperioasă şi a căpătat o deosebită importanţă sub aspect economic naţional; în prezent la toate unităţile de producţie a elementelor prefabricate, controlul calităţii produselor prin încercări de rezistenţă a căpătat caracter obligatoriu.

ORGANIZAREA ÎNCERCĂRILOR IA UNITĂŢILE DF. PRODUCŢIE 325

8.2. Orţjanizarea încercărilor la unităţile de producţie a elementelor prefabricate

Rapida dezvoltare a industriei de elemente prefabricate pentru con-struiţii a adus problema organizării controlului produselor pe primul plan in atenţia tuturor unităţilor de producţie. Astfel încă din anul 1955, în baza Ii. C. M. 1211, la toate întreprinderile şi atelierele de prefabricate din beton şi beton armat din ţară a devenit obligatorie înfiinţarea „serviciilor de control tehnic al calităţii produselor" - • C.T.C. —, ale căror obligaţii, drepturi şi răspunderi au fost precizate prin instrucţiunile elaborate de M.I.C. şi apro-bate de. C.S.C.A.S. prin ordinul nr. 282/1963.

Conform acestor dispoziţii, serviciul C.T.C. este organul care exercită controlul cu privire la calitatea produselor, execută lucrările de recepţie internă şi întocmeşte certificatele de calitate pentru produsele livrate.

Activitatea de control a serviciului C.T.C. se răsfrînge asupra tuturor lazelor procesului de producţie a elementelor prefabricate, constînd în prin-cipal în:

verificarea prin sondaje: a calităţii materialelor şi a semifabrica-telor, a încadrării tiparelor, plaselor şi carcaselor de armătură, precum şi a elementelor de echipament (instalaţii, elemente de tîmplăric etc.) în toleran-ţele dimensionale şi de formă, a reţetelor de fabricare şi a condiţiilor de tur-nare-compactare şi tratare termică a betoanelor, a condiţiilor de manevrare şi depozitare a pieselor etc.;

recoltarea şi încercarea corpurilor de probă pentru determinarea ca-racteristicilor fizico-economice ale betoanelor şi mortarelor din care se con-fecţionează elementele prefabricate;

- efectuarea periodică a încercărilor de rezistenţă pentru verificarea concordanţei dintre modul real de comportarc a elementelor prefabricate şi prevederile documentaţiei tehnice de execuţie-recepţie;

- - efectuarea măsurărilor cu privire la verificarea încadrării elementelor prefabricate în prevederile condiţiilor tehnice de recepţie.

Activitatea serviciului C.T.C. se concretizează în final prin întocmirea şi eliberarea certificatelor de calitate a produselor recepţionate pentru livrare.

Pentru desfăşurarea acestei activităţi este necesar ca serviciul C.T.C. să dispună de o dotaţie tehnico-materială corespunzătoare care să cuprindă în principal:

- - un laborator dotat cu uneltele, aparatura, tiparele şi utilajele necesare pentru determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale materialelor utili-zate în producţia elementelor prefabricate;

- standuri special amenajate de tipul celor prezentate la pct. 4.4, pentru supunerea elementelor prefabricate la încercările de rezistenţă cu res-pectarea riguroasă a condiţiilor de rezemare şi încărcare prevăzute în pro-iectul de încercare; aceste standuri, cu caracter specializat pentru încercarea numai a unui tip de element prefabricat (v. pct. 4.4.4) sau cu caracter mai ge-neral, trebuie să fie dotate cu toate dispozitivele, utilajele, presele (v. pct.

315 ÎNCERCĂRI IN UNITĂŢILE DE rRODUCTIf.

4.4.5.) şi aparatura necesară manevrării pieselor, dezvoltării încărcărilor şi înregistrării deformaţiilor şi deplasărilor urmărite (v. cap. 3 şi 4), precum şi dispozitive pentru măsurarea şi controlul încărcărilor aplicate (de tipul celor descrise la pct. 4.6);

— instrumentele şi aparatura necesară pentru: efectuarea măsurărilor di-mensionale şi de formă ale tiparelor şi elementelor finite, controlul elemen-telor de instalaţii înglobate, determinarea pe cale nedestructivă a calităţii betoanelor din elementele prefabricate etc.

Pentru efectuarea încercărilor de rezistenţă, dotaţia tehnico-materială a serviciului C.T.C. din cadrul unei unităţi de producţie cu caracter regional (cum sînt fabricile de prefabricate Progresul — Bucureşti, IPEC — Braşov, Roman etc.) trebuie să cuprindă următoarele categorii de utilaje, dispozi-tive, aparate şi instrumente:

— standuri cu caracter general şi standuri specializate (pentru încercarea tuburilor sau a stîlpilor pentru linii aeriene);

— presă de compresiune de 300 tf capacitate, pentru încercarea corpu-rilor de probă din beton (cuburi, prisme, cilindri etc.) şi presă pentru încer-carea epruvetelor de oţel-beton la întindere;

— prese mobile de 30—100 tf, cu pompele de acţionare şi manometrele respective, pentru realizarea încărcărilor în poziţiile impuse de schema sta-tică de încercare;

— greutăţi adiţionale din fontă de 25—50—100 kgf în cantitate totală de minim 10 tf;

— doze pentru etalonarea preselor mobile; — dinamometre pentru determinarea greutăţii elementelor; — comparatoare cu tije şi cu fir, deformetre, clinometre etc. cu stativele

rcspective, pentru înregistrarea deplasărilor; — deformetre şi tensometre mecanice pentru determinarea deformaţiilor

specifice; — lupe gradate pentru măsurarea deschiderii fisurilor; - - aparatajul pentru determinarea prin metode nedestructive a caracte*

risticilor de rezistenţă a betoanelor, precum: metode ultrasonicc de impuls utilizînd defectoscoape, metode mecanice (de duritate superficială) utilizînd sclerometre sau metode gamagraficc;

— aparat de fotografiat. Un aspect deosebit de important care trebuie avut în vedere la organi-

zarea staţiei pentru efectuarea încercărilor dc rezistenţă este acela al asigu-rării condiţiilor normale de încercare şi de lucru. Astfel, elementul supus încercării şi întreaga aparatură destinată înregistrării valorii încărcărilor, deformaţiilor şi deplasărilor, trebiue să fie menţinute pe cît posibil în con-diţii constante de temperatură şi umiditate, să fie protejate împotriva preci-pitaţiilor atmosferice şi a acţiunii vîntului, să fie ferite de acţiunea directa a razelor solare sau a corpurilor de încălzire.

Conform STAS 6657-52 la efectuarea încercărilor de rezistenţă, tempera-tura mediului înconjurător trebuie să nu fie sub —10°C.

Ca urmare, este necesară amplasarea staţiei de încercări în hale acoperit» şi închise, dotate cu utilajul corespunzător pentru manevrarea pieselor di încercat şi a dispozitivelor de încărcare.

FRECVENTA VERIFICĂRILOR ŞI ÎNCERCĂRILOR DE CONTROL 3 2 7

8.3. Frecvenţa verificărilor şi încercărilor de control

8.3.1. Mărimea loturilor La livrarea elementelor prefabricate către şantierul de construcţii-mon-

taj, constructorului trebuie să i se predea un act, prin care i se garantează că respectivele elemente prefabricate corespund condiţiilor tehnice stabilite de proiectant. Numai cînd este în posesia „certificatului de calitate" al ele-mentelor prefabricate, constructorul poate dispune montarea clementelor în construcţie.

Prin eliberarea acestui act, unitatea de producţie îşi asumă întreaga responsabilitate pentru calitatea produselor livrate.

Pentru eliberarea certificatului, elementele prefabricate trebuie supuse la doua categorii de verificări:

— verificarea calităţii aparente, ce se efectuează prin examinare şi măsurări, care să precizeze dacă produsele satisfac condiţiile de recepţie cu privire la: aspect, abateri dimensionale, calitatea materialelor din structură, integritatea şi poziţia elementelor de echipament etc.;

— verificarea rezistenţei, prin încercări care să precizeze dacă produ-sele satisfac condiţiile de exploatare pentru care au fost proiectate.

Supunerea produselor la aceste verificări se face pe grupuri de elemente identice, fabricate în condiţii tehnologice similare (cu aceeaşi compoziţie de beton, acelaşi regim şi mod de compactare şi de tratare termică etc.) şi care în funcţie de numărul de elemente cuprins se cheamă:

— serie, cînd cuprinde totalitatea elementelor identice produse într-un schimb de lucru sau într-o zi, pe o linie (secţie) tehnologică, şi

lot, cînd cuprinde totalitatea eleiAentelor identice dintr-una sau mai multe serii.

Mărimea seriei este determinată de capacitatea de producţie a unei linii tehnologice specializate, cu sortiment unic, exprimată în număr de piese produse pe schimb sau într-o zi.

Conform STAS 6657-62 şi a altor acte normative, loturile nu trebuie să cuprindă mai multe piese decît se arată în tabelele 8.1 şi 8.2.

T a b e l a 8.1 Mărimea lotului iu funcţie de tipul elementului prefabricat

I Numărul Tipul elementului prefabricat ] maxim de

| piese in lot Elemente spaţiale pentru clădiri de locuit (cu una sau mai multe camere) 50 Elemente de învelitoare, cu o suprafaţă în proiecţie orizontală mai mare

de 20 m 2 50 Grinzi cu zăbrele, arce, ferme şi elemente sau suprafeţe curbe avind în proiecţic

orizontală o suprafaţă mai mică de 20 m 2 100 Grinzi principale, sl î lpi de rezistenţă, panouri mari de pereţi şi planşee 150 Grinzi secundarc, pane, stîlpi pentru linii aeriene, traverse de cale ferată, fÎşii

de planşeil sau de acoperiş (cil deschiderea mai mare de 3 m) 200 Tuburi de presiune 250 Plăci de acoperiş cu sau fără nervuri (cu deschiderea mai mică de 3 m) şi ferme 300 Elemente izolate de marc serie sau care nu au rol de rezistenţă: stlîpi pentru î m - !

prejmuiri , plăci de umplutură, plăci de pardoseli etc. I 500

3 2 8 ÎNCERCĂRI IN UNITĂŢILE DE rRODUCTIf.

T a b e l a 8.! Mărimea Ioturilor lu funcţie de volumul pieselor

Volumul piesei, m ' Numărul maxim de piese In lot Volumul ^piesei, m' Numărul maxim

de piese In lot

<0,1 0 ,1—0,3 0 ,3—0,6

500 300 200

0,6—1,0 > 1

150 100

8.3.2. Frecvenţa încercărilor Verificările privind calitatea produselor şi încercărilor de control i

rezistenţei pieselor trebuie să cuprindă toate tipurile din sortimentul pn ducţiei, cu excepţia acelor piese pentru care documentaţia tehnică de exi cuţie-recepţie precizează că verificările şi încercările, în totalitate sau i parte, nu sînt necesare. Astfel, panourile mari de pereţi exteriori sau int< riori nu se vor supune la încercarea de control a capacităţii portante dec în situaţii cu totul excepţionale, însă vor fi supuse permanent şi în numS cît mai mare verificărilor de calitate cu privire Ia încadrarea în toleranţe dimensionale, de formă şi aspect.

Numărul pieselor dintr-un lot care se supun verificărilor de calitate încercărilor de rezistenţă trebuie să fie precizat de proiectant în documei taţia tehnică de execuţie-recepţic, în funcţie de rolul şi de importanţa el mentelor, de structura de rezistenţă a clădirii, de condiţiile speciale de e: ploatare, de dificultăţile tehnologice de producţie etc.

Conform prescripţiilor în vigoare, numărul de elemente dintr-un 1< care se supun verificărilor trebuie să fie de ordinul:

—-5%, dar nu mai puţin de 5 elemente pentru verificările de calitat — 0,5%, dar nu mai puţin de 2 elemente, pentru încercările de contr

al rezistenţei. Verificările de calitate şi încercările de rezistenţă au deci caracter <

control prin sondaj, asupra unui număr redus de elemente alese la întîmpla din lot.

în cazul loturilor cu mai puţin de 200 clemente, sc pot stabili prin pr iect, chiar procente mai reduse pentru încercările de rezistenţă. Confoi celor arătate la pct. 7.1, în cazul unor produse de serie cu caracter speci se poate chiar renunţa la încercările de control al rezistenţei, dacă toa fazele procesului de fabricaţie şi materialele utilizate sînt supuse permane unei riguroase vcrificări, care să asigure constanţa calităţii produselor. Aceas este spre exemplu cazul elementelor spaţiale sau al.fermelor de mare descl dere din panouri asamblate prin posteomprimare a căror încercare este extri de greoaie.

în cazul unor elemente prefabricate de o importanţă cu totul deosebi sau avînd forme, structuri şi condiţii speciale de exploatare, documentai tehnică de execuţie poate prevedea încercarea de rezistenţă pentru fieci piesă în parte. în asemenea situaţie se află tuburile de presiune din bet precomprimat, pentru care condiţiile tehnice de recepţie prevăd încercai la presiunea maximă a fiecărui tub.

Verificările în vederea recepţiei lotului este raţional să fie începute verificările de calitate. Dacă una din piesele alese din lotul pieselor ce

FRECVENŢA VERIFICĂRILOR Şl ÎNCERCĂRILOR DE CONTROL 329

supun verificărilor nu corespunde condiţiilor de calitate prescrise, trebuie să se procedeze la o nouă verificare, pe un număr dublu de piese. Dacă şi Ia această verificare se constată un caz uecorespunzător, este absolut necesară trecerea la verificarea întregului lot, piesă cu piesă.

încercările de control al rezistenţei pieselor se vor începe deci numai după recepţionarea lotului sub aspectul calităţii aparente.

De regulă, piesele ce se supun încercărilor de rezistenţă sc aleg la întimplare. Este indicat însă, ca alegerea să se oprească asupra acelor piese care prezintă unele defecţiuni neesenţiale, admise la verificările de calitate anterior efectuate.

La încercările derezisLenţă a elementelor solicitate in exploatare la încovo-iere, este indicat ca piesele alese din lot să fie supuse încercărilor în două etape:

- 50 % din piese să fie supuse numai verificărilor de rigiditate şi regim de fisurare sub acţiunea încărcărilor normate;

— restul de 50% să fie supus suplimentar la verificările-privind capa-citatea portantă.

Piesele care au fost supuse numai la încercările din prima etapă vor putea fi livrate cu avizul proiectantului şi în cazul în care nu au suferit degradări importante, o dată cu piesele recepţionate.

8.3.3. Caracteristicile de control la încercările de rezistenţă

încercările dc rezistenţă se efectuează în conformitate cu prevederile generale din actele normative în vigoare şi cu prevederile speciale din docu-mentaţia tehnică de execuţie, prin care proiectantul stabileşte şi caracteristicile de control şi condiţiile de admisibilitate respective, ca valori teoretice de comparat cu rezultatele obţinute la încercări.

Caracteristicile de control şi condiţiile respective de admisibilitate sînt specifice fiecărui tip de element prefabricat, fiind funcţie de condiţiile proprii de exploatare, precum şi de modul de efectuare a încercării de control.

Astfel în tabelele 8.3 şi 8.4 se prezintă cu caracter de exemplificare, principalele caracteristici de control pentru elemente solicitate în exploatare la încovoiere sau la presiuni interioare.

T a b e l a 8.3 Elemente solicitate lu Încovoiere

Caracteristica de contro) pentru: Condiţia de admisibilitate

a) Rigiditate Valoarea săgeţii la încărcarea totală normată, fn, faţă de săgeata de control U > precizată prin proiect Valoarea săgeţii remanente, fr

M Regimul de fisurare La elementele la care nu se admit fisuri, încărcarea de fisurare / / , faţă de încărcarea de control I c precizată prin proiect, trebuie să fie La celelalte elemente, deschiderea efectivă a fisurilor «/«,, faţă de valoarea de control « / c , trebuie să fie

• - in medie — maximum

c) Capacitatea portantă încărcarea de rupere la încercare i? f , faţă de încărcarea teoretică Rc, \ ff trebuie să fie: ! r c

fn <1,1 U

fT <0,20/c

h>*e

1.20 y.fC a/e< 1,5 a/c

330 ÎNCERCĂRI IN UNITĂŢILE DE rRODUCTIf.

T a b e l a 8.4 Tuburi de presiune din beton precomprimat

Caracteristica de control Condiţia de admisibilitate

Umezirea suprafeţei exterioare Se admite numai la o presiune superioară celei maxime normate

Ţîşnirea apei din tub Se admite numai la o presiune superioară celei teoretice de fisurare

Cedarea tubului la încărcare pe gene- Se admite numai Ia o încărcare superioară celei ratoare teoretice

Conform prevederilor generale din prescripţiile existente, dacă la în-cercările asupra elementelor solicitate în exploatare la încovoiere nu se în-deplinesc de toate elementele condiţiile de admisibilitate, este necesară continuarea Încercărilor pe alte elemente culese din lot. Dacă şi la aceste încercări, unul din elemente nu satisface condiţiile de admisibilitate, pre-scripţiile prevăd că:

— întregul lot să fie încercat piesă cu piesă, eliminîndu-se cele neco-respunzătoarc, cînd condiţia de admisibilitate se referă la rigiditate;

— întregul lot să fie declasat, cînd condiţia de admisibilitate se referă ia regimul de fisurare sau la capacitatea portantă.

8.4. Termenele de efectuare a încercărilor

Rezultatele încercărilor de control al produselor fie serie sînt depen-dente într-o mare măsură de rezistenţa la compresiune atinsă în momentul încercării de betonul din care sînt fabricate clementele. De aceea este necesar ca încercările să fie efectuate cînd rezistenţa betonului este apropiată de aceea ' prevăzută de proiect, fără însă a o depăşi. în acest sens, se recomandă ca ele-mentele să fie supuse încercărilor de rezistenţă cînd rezistenţa betoanelor este de ordinul 80—90% din aceea prevăzută de proiect.

încercarea elementelor la o rezistenţă a betonului superioară celei pro-iectate se poate efectua cu avizul proiectantului şi numai cînd pentru rezistenţa prevăzută în proiect nu apare posibilitatea:

— ruperii betonului din zona comprimată înainte de intrarea armăturii întinse în domeniul deformaţiilor plastice;

— ruperii elementului după secţiuni înclinate; — pierderii aderenţei oţel-beton sau strivirii betonului la ancoraje.

în cazul în care rezistenţa betonului din elementele de încercat este in-ferioară celei din proiect cu mai mult decît 30%, este necesară amînarea ter- , menului de încercare.

Rezultă că termenele de încercare a elementelor de probă se stabilesc în funcţie de viteza de creştere a rezistenţei betonului, care se determină:

— prin încercări sistematice pe corpuri de control (cuburi, prisme, cilindri) confecţionate o dată cu elementele experimentale, din acelaşi beton, compactate în acelaşi mod, şi menţinute pe cît posibil, în aceleaşi condiţii

ÎNREGISTRAREA RF.ZULTATELOR Şl ÎNTOCMIREA CERTIFICATELOR 3 3 1

de temperatură şi umiditate, atît în perioada de întărire, cît şi de păstrare pînă la încercare, sau

— cu ajutorul metodelor nedestructive, fără a se renunţa la încercările în paralel pe corpuri de control.

în cazul elementelor din beton armat şi al determinării rezistenţelor betonului prin încercarea corpurilor de probă, este necesar să se confecţioneze minimum trei serii de corpuri, fiecare serie fiind constituită din minimum trei corpuri,

în cazul elementelor din beton precomprimat este necesar să se confec-ţioneze cel puţin o serie suplimentară, care să se încerce înainte de transfer.

La încercarea elementelor din beton precomprimat se mai menţionează necesitatea verificării valorii forţei de precomprimare, a gradului de umplere cu mortar de ciment a canalelor, a rezistenţei mortarului injectat în canale şi în cazurile cînd este posibil, a deformaţiei din încovoiere (săgeţi sau rotiri) căpătate de element la transfer.

8.5. înregistrarea rezultatelor şi întocmirea certificatelor de calitate

în scopul urmăririi în timp a calităţii producţiei este necesar ca unităţile producătoare de elemente prefabricate să ţină o evidenţă strictă a tuturor verificărilor ce se efectuează în cadrul controlului tehnic de calitate, pentru a fi posibilă obţinerea unor concluzii pe bază de prelucrare statistică a rezul-tatelor.

Astfel, prelucrările statistice trebuie să se refere cel puţin Ia: — calitatea betonului; — procentul de elemente admise în urma controlului final (la prima exa-

minare) din punctul de vedere al aspectului exterior; — respectarea toleranţelor dimensionale şi de forme prescrise; — procentul de elemente respinse la încercările de rezistenţă. Rezultatele încercărilor de rezistenţă este necesar să fie înscrise în re-

gistre speciale în care să se cuprindă: — date în legătură cu executarea elementelor şi a materialelor folosite; — rezultatele încercărilor efectuate pe corpurile de probă din beton

şi mortar; — rezultatele încercărilor efectuate pe epruvete din armătura elementelor; — lista defectelor sau fisurilor constatate la începutul încercării, com-

pletate cu desene sau fotografii; — schema instalaţiei de încercare, cuprinzînd detaliile necesare privind

condiţiile de rezemare, utilajele de încercare folosite, aparatele de înregistrare utilizate şi poziţia lor;

— jurnalul propriu-zis al încercării, cuprinzînd treptele de încărcare, înregistrările efectuate şi observaţii asupra modului de comportare a ele-mentului;

— desene şi fotografii ale fisurilor apărute la încercări şi a secţiunii de rupere;

— analiza rezultatului încercării şi concluziile care au fost stabilite.

ÎNCERCĂRI IN UNITĂŢILE DE PRODUCŢIE

Înregistrarea tuturor acestor rezultate este necesară pentru întocmire certificatelor de calitate în baza cărora se poate face livrarea elementel* prefabricate din lotul recepţionat.

în cadrul certificatelor de calitate trebuie să se precizeze: — tipul elementelor prefabricate ce se livrează; — lotul şi seriile de fabricaţie; — rezultatele principalelor vcrificări efectuate în cadrul controlului pr

vind: calitatea betonului şi a oţelului, clasa de precizie în care se încadreaa toleranţele dimensionale şi de formă, şi caracteristicile de control în comp? raţie cu rezultatele efectiv obţinute la încercările de rezistenţă.

8.6. Importanţa tehnico-economică a încercărilor de control calitativ al produselor de serie

Pentru a se exclude posibilitatea livrării pe şantier a unor produse cai nu corespund condiţiilor tehnice stabilite prin prescripţii sau prin documet taţia tehnică de execuţie, controlul final al produselor prin încercări de r< zistenţă prezintă cea mai mare importanţă.

Importanţa tehnică şi economică a controlului de rezistenţă al produsele prefabricate este uşor de apreciat dacă se are în vedere la ce consecinţe grav poate conduce eventuala livrare la şantier şi punere în operă a unor element prefabricate care nu satisfac cerinţele de proiect şi care împiedică deci dare în exploatare a investiţiilor sau impun măsuri de consolidare.

în afara controlului final, o importanţă cu totul deosebită o prezint controlul preventiv, constituit din seria de verificări care se efectuează ii diversele, faze al procesului tehnologic de producere a elementelor prefabri cate. Rolul controlului preventiv este acela de a depista eventualele greşel sau neglijenţe care se pot produce în procesul de fabricaţie. I

Efectuarea unui control preventiv riguros constituie principala cale pen tru asigurarea calităţii produselor şi poate conduce în consecinţă, la o sub stanţială reducere a volumului încercărilor de rezistenţă din cadrul controlulu final, ceea ce pentru unitatea producătoare prezintă o mare importanţă eco nomică.

Controlul preventiv mai prezintă importanţă pentru unitatea producă toare şi prin aceea că în baza sa, se pot lua măsurile corespunzătoare, continui verificate, pentru îmbunătăţirea procedeelor tehnologice de producţie, dii care decurg importante efecte economice privind: reducerea ciclului de fabri caţie şi respectiv creşterea producţiei şi a productivităţii fără investiţi suplimentare, reducerea consumului de materiale şi utilizarea unor noi ma teriale de mare eficienţă tehnică şi economică etc. [8.1, 8,2].

Bibliografie 8.1. A i s t o v , N. N. , Ispttanie soorujenii, Leningrad—Moskva, Gosstroiizdat, 1960. 8.2. B a r e ş , R . , încercarea elementelor de construcţie portante, proiect de standard cehc

slovac (traducere Jn limba rusâ).

CONTROLUL PRELIMINAR AL CONSTRUCŢIILOR METALICE 3 3 3

9. ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR METALICE

0.1. Controlul preliminar al construcţiilor metalice

Ca şi în cazul construcţiilor din alte materiale, încercarea construcţiilor metalice se execută pe baza unui proiect de încercare întocmit în conformi-tate cu normele generale expuse în cap. 6.

O primă etapă o constituie studiul proiectului construcţiei. O atenţie deosebită trebuie acordată verificării calculului la stabilitate generală şi locală. Cu ocazia verificării ipotezelor de calcul, se va urmări, în funcţie de condiţiile particulare în care este pusă construcţia să lucreze, dacă s-a ţinut seamă de posibilitatea apariţiei fenomenului de oboseală in cazul unor solicitări variabile şi de posibilitatea comportării sale fragile în cazul unor temperaturi joase.

La verificarea documentelor privind executarea şi montarea construc-ţiilor metalice, se va ţine seama de condiţiile în care s-au confecţionat ele-mentele de construcţie, tn cazul executării în uzină se va acorda o atenţie mărită verificării condiţiilor în care s-a efectuat montajul pe şantier, iar în cazul în care elementele de construcţie s-au executat direct pe şantier, atenţia va trebui acordată în egală măsură atît execuţiei cît şi montajului.

Uneori, în lipsa unei documentaţii suficient de ample asupra calităţii materialelor folosite la confecţionarea elementelor, se impune efectuarea unor încercări în acest sens, fie pe epruvete, fie direct pe construcţie.

încercările pe epruvete sînt cele mai concludente şi singurele în măsură să dea informaţii complete asupra caracteristicilor fizico-mecanice ale meta-lului de bază şi ale sudurilor.

Probele destinate confecţionării epruvetelor se scot din resturi de ele-mente folosite la asamblarea construcţiei sau chiar din elementele compo-nenLe ale construcţiei; în acest ultim caz, trebuie să se asigure toate măsurile de scoatere de sub încărcare a elementelor a căror capacitate portantă se re-duce prin extragerea probei şi de refacere ulterioară a continuităţii materia-lului.

Dimensiunile probelor trebuie să permită obţinerea epruvetelor prescrise de standardele în vigoare pentru diferitele tipuri de încercări. încercarea propriu-zisă a epruvetelor se face conform prescripţiilor acestor standarde.

Deoarece epruvetele recomandate de standardele în vigoare au în general dimensiuni relativ mari, se apelează uneori la încercarea microepruvetelor [9.1], mai ales cînd probele se scot din însăşi construcţie.

Nu totdeauna este insă necesar, sau posibil, să se efectueze încercările de laborator pe epruvete special confecţionate; în aceste cazuri, se apelează la metodele de control aproximativ, de şantier, cu ajutorul cărora se verifică unele caracteristici ale,materialului şi se descoperă eventualele defecte as-cunse [9.2, 9.3].

Uneori, metodele de control de şantier se aplică şi la construcţiile pentru care se încearcă epruvete sau microepruvete, deoarece aceste metode permit

3 3 4 Î N C E R C A R E A C O N S T R U C Ţ I I L O R M E T A L I C E

verificarea continuităţii pe întreaga construcţie a acclor 'caracteristici car au fost determinate pe epruvetele de control.

Printre metodele de control de şantier se situează în primul rînd^meLod aprecierii calităţii metalului după sunetul emis la lovirea cu un ciocan § metoda^ sfredelirii. Aceste două metode au însă un caracter subiectiv, aprţ cierile depinzînd de experienţa operatorului.

în prezent au fost dezvoltate metode şi aparate care să permită o apre ciere obiectivă a calităţii metalului unei construcţii. Printre acestea se număr dispozitivele de amprentă şi aparatele destinate controlului nedestructiv

Dispozitivele de amprentă au acelaşi principiu de lucru ca şi dispozi tivele pentru măsurarea durităţii: rezistenţa metalului se deduce cu ajutoru unor tabele de etalonare pe baza formei, adîncimii, volumului unei amprent rezultate din imprimarea prin presiune sau şoc a unei bile, con sau prism în elementul de construcţie.

Metodele de control nedestructiv folosesc proprietăţile razelor X şi -j ultrasunetele, precum şi proprietăţile magnetice ale elementelor. Cu ajutoru lor se stabilesc defectele existente în elementele de construcţie, fără a s putea stabili însă proprietăţile lor fizico-mecanice.

Metodele de roentgenografie, gamagrafie şi control cu ajutorul ultra sunetelor sînt descrise în cap. 5 şi 12. în cele ce urmează, se vor descrie d aceea numai metoda magnetografică şi a particulelor magnetice.

Metoda magnetografică [9.4, 9.5J se bazează pe observarea variaţi* fluxului magnetic în funcţie de existenţa unor defecte în materialul cercetat Variaţia de flux magnetic este observată pe ecranul unui tub catodic, imagine fiind asemănătoare cu imaginea obţinută cu ocazia radiografiei cu raze X Luminozitatea imaginii este variabilă şi proporţională cu mărimea cîmpulu magnetic remanent datorat defectului; după luminozitatea locurilor defect se poate stabili şi adîncimea lor de situare.

Metoda particulelor magnctice [9.6, 9.7, 9.8, 9.9] se bazează pe prp prietatea materialelor feroase, magnetizate printr-un procedcu oarecare, d a fi străbătute de un flux magnetic, flux care creează doi poli magnetic în jurul oricărei discontinuităţi din material; dacă pe suprafaţa elementulu magnetizat se presară o pulbere magnetică sau se întinde o suspensie magne tică, după cum se foloseşte metoda uscată sau cea umedă, particulele acestei vor fi distribuite în funcţie de existenţa polarităţilor create de defecte i mod neuniform, concentrîndu-se în jurul defectelor. Astfel, se poate constat cu uşurinţă locul defectelor ascunse, cu coi,diţia ca acestea să fie suficien de mari, sau, în cazul fisurilor, acestea să fie orientate perpendicular pe direc ţia fluxului magnetic.

Studiul documentelor privind executarea şi montarea construcţiei, com pletat eventual cu încercări asupra calităţii materialelor folosite, se face î paralel cu cercetarea construcţiei însăşi, sub aspectul verificării concordanţa datelor din proiect cu realitatea, a corectitudinii execuţiei şi montajului a eventualelor defecte apărute în cursul exploatării.

Cu această ocazie, se verifică în primul rînd dimensiunile geometrice al elementelor constructive, corectitudinea montării subansamblurilor şi ai samblurilor sub aspectul verticalităţii elementelor principale de rezistenţ al modului de realizare a nodurilor şi reazemelor, al planeităţii sau poziţi*

DESE A Ş U R A R E A Î N C E R C Ă R I I P R I N Î N C A R C A R E 3 3 5

rectilinii a unor elemente, al centrării corecte a barelor între noduri, al po-ziţiei şi alcătuirii rosturilor de tasare şi dilataţie etc.

O atenţie deosebită trebuie acordată fenomenelor de coroziune, precum şi descoperirii eventualelor degradări de tipul fisurilor şi crăpăturilor.

O problemă specifică de control al construcţiilor metalice o reprezintă controlul de calitate a îmbinărilor nituite, bulonate şi sudate.

Controlul îmbinărilor se face după normele de'recepţie pentru construc-ţiile metalice [9.10] în care sînt prevăzute defectele neadmise şi toleranţele admise pentru o construcţie de calitate [9.8, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14].

Controlul general al sLructurii construcţiei metalice în ansamblul ei, al elementelor componente şi al îmbinărilor cu confruntarea datelor cu cele din documentele existente şi înlăturarea defectelor constatate, contribuie la clarificarea obiectivelor încercării şi la pregătirea construcţiei pentru încer-tarea prin încărcare.

în cazul în care la o construcţie nouă care urmează să fie dată in exploa-care există siguranţa că recepţia a fost executată cu toată rigurozitatea în conformitate cu prescripţiile normativului, nu mai este necesară o nouă verificare; cel mult se pot executa cîteva sondaje de control, acestea putînd întări încrederea în recepţia făcută.

Deseori însă nu mai există documentaţie cu privire la construcţia care urmează să fie încercată. în acest caz se execută numai recunoaşterea pe teren, se ridică releveele necesare şi se calculează datele de control necesare încercării pe baza măsurărilor elementelor geometrice ale construcţiei şi a cunoaşterii încărcărilor reale.

în tot cazul, studiul preliminar al documentelor (cînd acestea există) şi al construcţiei este strict necesar, el ajutînd la precizarea unui punct de vedere asupra încercării în ansamblul ei şi pe amănunte.

Defectele constatate cu ocazia acestui studiu se înlătură înainte de în-cercare în afară de cazul cînd aceasta nu este posibil sau cînd se urmăreşte stabilirea posibilităţilor de rezistenţă ale construcţiei pentru o anumită încărcare, în starea în care se găseşte.

9.2. Desfăşurarea încercării prin încărcare

în funcţie de scopul urmărit, încercarea unei construcţii metalice, la fel ca şi încercarea construcţiilor din alte materiale, se poate limita la urmă-rirea comportării ei sub încărcarca de exploatare sau poate fi dusă pînă la rupere (v. cap. 6).

în primul caz se urmăreşLe în general stabilirea concordanţei intre pre-vederile bazate pe calcul şi comportarea reală a construcţiei prin compararea valorii mărimilor măsurate (săgeţi, rotiri, deformaţii specifice etc.) cu cele calculate sau prevăzute în norme; în cazul al doilea se urmăreşte stabilirea valorii încărcării de rupere şi determinarea pe această cale a unui coeficient de siguranţă real, global pentru construcţia sau elementul de construcţie încercat.

336

Pentru cazul încărcării pînă la stadiul de exploatare, valoarea încărcării de probă se ia egală cel mult cu încărcarea de calcul şi în nici un caz mai mare [9.15|.

în cazul în care solicitarea reală urmează să fie dinamică şi nu există posibilitatea încercării în regim dinamic, se va proceda la încărcare statică majorînd valoarea încărcării de probă cu coeficienţii dinamici prevăzuţi de norme [9.16J.

încărcarea de probă se aplică construcţiei în trepte, in fracţiuni de cel mulL 25% din valoarea totală şi la intervale de timp suficiente pentru a sr obţine stabilizarea deformaţiilor.

Construcţiile metalice prezintă o viteză mare de stabilizare a deforma-ţiilor, astfel că timpul minim de 15 ruin prescris de norme pentru menţi-nerea sub fiecare treaptă de încărcare este de regulă suficient pentru stabili-zarea deformaţiilor. Această stabilizare se face mai rapid la construcţiile sudate şi mai încet la cele nituite sau bulonate unde există Lotuşi un joc al îmbinărilor.

Viteza mare de stabilizare a deformaţiilor în domeniul elastic de lucru al materialului explică şi timpul redus care se prescrie pentru menţinerea sub încărcarea totală ca şi timpul scurt prescris pentru continuarea observa-ţiilor după descărcare, ambele 8 ore de fiecare.

La construcţiile noi, înainte de încărcarea lor in trepte pînă la stadiul de exploatare, se procedează la o încărcare preliminară, importantă mai ales la construcţiile nituite şi bulonate, de valoare aproximativ a primei trepte pentru a permite îmbinărilor „să se aşeze" în poziţia lor de lucru normală. Cu această ocazie se verifică şi modul de lucru al aparatelor de măsurat şi gradul de instruire a personalului ocupat cu încercarea.

Valoarea deformaţiilor remanente măsurate după înlăturarea încărcării preliminare constituie un indiciu preţios asupra calităţii execuţiei îmbinărilor.»

Ca şi la încercarea construcţiilor din alte materiale, variaţia de tempera-, tură joacă un rol important ca un factor de încărcare care nu poate fi neglijat. Se recomandă de aceea şi la construcţiile metalice efectuarea unei încercări „în gol", adică cu structura neîncărcată, spre a se putea urmări numai in-fluenţa variaţiilor de temperatură asupra deplasărilor şi deformaţiilor. Cu-noaşterea acestor valori permite ulterior separarea lor din valoarea mărimilor măsurate sub încărcarea de probă, valoare care cumulează atît deformaţiile produse de cauze mecanice cît şi de temperatură.

în cazul executării unor încercări pînă la rupere, un moment interesant în urmărirea comportării structurilor metalice îl constituie formarea articu-laţiilor plastice.

Sub raportul metodicii încercării, trecerea în domeniul plastic de lucru al structurii prezintă două particularităţi.

In primul rînd, dacă este vorba de încercarea unor elemente de construcţie în laborator, nu mai pot fi utilizate utilajele de creare a solicitării, folosite în mod curent la încercarea în domeniul de comportare elastic al structurii; aceasta pentru că deîndată ce se atinge limita plasticităţii este foarte dificilă urmărirea cu acest tip de utilaj a deformaţiilor mari care se nasc şi menţine-rea unei încărcări constante.

DESFĂŞURAREA ÎNCURCĂRII PRIN INCARCARE 337

In felul acesta, condiţiile necunoscute de încărcare pot duce la erori grave de interpretare [9.17].

în al doilea rînd, deformaţiile specifice din zona articulaţiei plastice depăşesc ca mărime valorile uzuale măsurate cu aparatele obişnuite, astfel încît se iveşte necesitatea folosirii unor aparate şi dispozitive de măsurat speciale.

Pentru crearea sistemului de solicitare, in acest caz se folosesc numai metodele de încărcare independente, prin greutăţi şi pirghii, iar pentru măsurarea deformaţiilor specifice mari din zona articulaţiilor plastice se pot folosi traductoare electrice rezistive speciale, demultiplicatori mecanici sau electrici, tensometrie fotoelasLică [9.18J, metoda reţelelor aplicate, metoda lacurilor casante [9.17, 9.19, 9.20] etc.

Dispunerea aparatelor de măsurat pe construcţie comportă o particula-ritate sub aspectul dispunerii tensometrclor sau traductoarelor într-o sec-ţiune a elementului cercetat, particularitate ce decurge din varietatea formei pe care o pot avea secţiunile transversale ale construcţiilor metalice.

Experimentatorul este în general tentat să aleagă cît mai multe puncte de măsurare, în dorinţa de a obţine o imagine cît mai fidelă a distribuţiei eforturilor în secţiune. S-a stabilit însă experimental [9.21 \ că mărirea numărului de puncte de măsurare peste un minim strict gecesar determinării anumitor eforturi nu duce la o creştere sensibilă a preciziei măsurărilor.

Acest minim de puncte de măsurare depinde de forma secţiunii trans-versale a elementului de construcţie cercetat şi de amploarea urmărită a informaţiilor.

Eforturile unitare normale a care apar într-o secţiune a unui element de construcţie metalic şi care pot fi măsurate sc datoresc forţei axiale N, momentelor încovoieLoare Mx şi My, sau bimomentului Mb care apare în cazul răsucirii împiedicate.

în fig. 9.1. sînt indicate cîteva variante de dispunere a punctelor de mă-surare în secţiune, în funcţie de scopul cercetării.

Se atrage aLenţia asupra faptului că stabilirea unui singur punct de măsu-rare într-o secţiune nu este recomandabil nici chiar în cazul în care se con-sideră secţiunea solicitată numai la întindere sau compresiune perfect cen-trică; şi în acest caz este mai sigur să se aleagă două puncte de măsurare, dispuse simetric, creînd astfel posibilitatea unui control reciproc.

în cazul în care se urmăreşte determinarea forţei axiale medii care acţio-nează în centrul de greutate al unei secţiuni comprimate sau întinse, este suficientă amplasarea a două punctc de măsurare (fig. 9.1, « , 6); tot cu două puncte de măsurare se pot determina uneori forţa axială şi momentul înco-voietor Mx (fig. 9.1, c, d).

Folosirea a trei puncte de măsurare dă posibilitatea determinării atît a efortului axial N cît şi a momentelor încovoietoare de bază şi My (fig. 9.1, e, f), iar folosirea a patru puncte permite determinarea completă a stării de eforturi produsă de acţiunea forţei axiale N, a momentelor încovoietoare de bază Mx şi Mv ca şi de acţiunea bimomentului MB care ia naştere în unele elemente executate din profilc deschise cu pereţi subţiri, încastrate la capete. Modul de prelucrare a datelor obţinute din măsurări pentru calculul efortu-

338 ÎNCERCAREA -CONSTRUCŢIILOR METALICE

rilor pe baza diferitelor scheme de dispunere a punctelor de măsurare es tratat în cap. 14.

Schemele de repartiţie a numărului minim de aparate într-o secţiui sînt valabile numai pentru cazul solicitării construcţiei în domeniul elast

B

- T

i r

4* l

^ / / / / / / / / ^ | 5 O

h A 1 "tfzzzzzzszz^bţ

••////////;<£> c

/

D

I

•77ZZ/,'/y, 'Wtj

B

F i g . 9.1. Va r ian te de d ispunere a punc te lo r de măsurare în funcţie de eforturile cercetate.

de lucru al elementelor sale componente, domeniu în care se admite variaţi liniară a tensiunilor in secţiune.

Pentru încercările în domeniul plastic şi în special la măsurările dii zonele de formare a articulaţiilor plastice, aceste scheme îşi pierd valabi litatea; în aceste secţiuni numărul punctelor de măsurare trebuie mări foarte mult spre a putea înregistra modul de distribuţie real al eforturile şi deformaţiilor din secţiune.

în alegerea locurilor de dispunere a punctelor de măsurare tensometric; pe construcţii metalice trebuie să se ţină seama şi de gradientul deformaţiilo

APRECIEREA REZULTATELOR ÎNCERCĂRII 339

pentru alegerea justă a lungimii bazei de măsurare precum şi de existenţa perturbaţiilor date de nituri, suduri, îmbinarea în noduri, găuri, crestături etc.

Dacă se urmăreşte obţinerea unor rezultate „curate" punctele de măsu-rare se aleg la distanţă de asemenea cauze perturbatoare, în timp ce pentru stabilirea influenţei lor asupra distribuţiei eforturilor, punctele de măsurare se ampla-sează chiar în zona lor.

Un exemplu de Fig. 9.2. Exemplu de dispunere a secţiunilor de măsurat la distribuţie a secţiuni- 0 îermă metalică Încărcată simetirc. lor de măsurat în lun-gul elementelor unei ferme metalice este arătat in fig. 9.2.

Pentru a conoaşte complet starea de eforturi din barele fermei precum şi influenţa prinderii acestora în noduri, punctele de măsurare s-au dispus atît la mijlocul barelor, cît şi în imediata apropiere a nodurilor, la egală distanţă de centrul lor. în mod normal nu se aleg atîtea puncte de măsurare, ci acestea se limitează în general la barele cele mai solicitate şi la secţiunile periculoase.

9.3. Aprecierea rezultatelor încercării

Valorile brute care se obţin în urma măsurărilor sînt valori de deplasare respectiv deformaţie, rotire, deformaţie specifică, eventual frecvenţă, acce-leraţie. Pentru ca aceste valori să fie utile experimentatorului, ele trebuie să poată fi comparate fie cu valori calculate fie cu anumite valori limită stabilite prin norme şi prescripţii.

în general, valorile cele mai reprezentative sînt valorile de deformaţii specifice şi valorile săgeţilor.

Pe baza deformaţiilor specifice măsurate se pot calcula eforturile unitare deduse prin aplicarea relaţiilor cunoscute din teoria elasticităţii şi mai de-parte eforturile axiale, de încovoiere şi deplanare; acestea se compară cu va-lorile de control corespunzătoare, calculate teoretic pentru aceeaşi situaţie de încărcare faţă de care pot să fie mai mari sau mai mici. în general, în cazul încercărilor prin încărcare de probă, rezultatul încercării se consideră satis-făcător în cazul în care valoarea dedusă din măsurări este mai mică decît valoarea calculată.

Lucrurile se complică în cazul în care se depăşeşte limita elastică. în acest caz calculul eforturilor pe baza deformaţiilor necesitînd cunoaşterea curbei caracteristice pentru metalul respectiv şi locul de situare pe această curbă.

Pentru încercările în domeniul elastic, cînd încărcarea de probă nu de-păşeşte valoarea încărcărilor de exploatare, uneori se procedează la compa-rarea efortului unitar calculat pe baza măsurării deformaţiilor cu efortul unitar admisibil avut în vedere la proiectare, faţă de care trebuie să fie mai mic sau cel mult egal.

340 ÎNCERCAREA -CONSTRUCŢIILOR METALICE

Pentru unele tipuri de construcţii s-au stabilit valori limită pentru săgeţi şi deplasări orizontale, valori determinate din condiţii de exploatare, de scurgere a apelor, de estetică etc.

Respectarea acestor valori este obligatorie, de aceea în toate cazurile prevăzute de norme se face şi o verificare sub aspectul nedepăşirii valorilor admise. în Normativul condiţionat pentru calculul construcţiilor la stări limită voi, II se dau două tabele de asemenea limitări a deformaţiilor, re-produse în continuare:

Valorile maxime pentru săgeţile elementelor Încovoiate T a b e 1 a 9.1

Nr. crt. Denumirea elementelor ilc cnnslrucţie

Valoarea săgeţii în funcţie de

deschidere

1 Grinzile căilor de rulare cu inimă plină sau cu zăbrele ale căi lor pentru:

a. podur i rulante manuale / /500 b . poduri rulante electrice cu capacitatea de ridicare p înâ .

la 50 t i . / /600 o. poduri rulante eleclr icc cu capacitatea dc r id icare de 50 t i

şi mai mari / /750 Căile de rulare ale grinzilor rulante f/500 Căile dc rulare pentru cărucioare rulante J/400 Grinzile plat formelor c lădir i lor industriale: a. c lnd nu susţin linii feraLe sau utilaje care produc vibraţi i

— grinzi pr inc ipale J/400 — celelalte grinzi / /250

b . c înd susţin căi ferate înguste / /400 c . c lnd susţin căi ferate cu ecarlameuL normal / /600 Grinzile planşeelor dintre etaje: a. gr inzi principale î f /400 b . celelalte grinzi / /300 Grinzile acoperişului şi planşeelor poduri lor c lădiri lor : ! a. ferme şi grinzi principale j II30(1 b. pane, căpriori | f /250 Elementele şarpantei pereţilor şi luminătoarelor: a. bare verticale şi rigle f/300 b . şprosurîţe geamurilor (in plan vert ical şi or izontal ) | //200

Peformaţlile limită orizontale ale halelor şi estacadelor

Nr. crt. D e f o r m a ţ i a

T a b e l a 9.2

Defnrma-ţiilc

| admisibile

Deplasarea in direcţie transversală a. pentru liaie

- fără considerarea la calculul deplasării a conlucrării spaţiale c lnd această conlucrare este asigurată prin măsuri constructive

— cînd se consideră în calcul şi conlucrarea spaţială sau cînd aceasta nu este asigurată constructiv

b. pentru estacadc Deplasarea In direcţie longitudinală pentru clădiri şi estacade

hfJL 500

ft/4 000 /j/4 000

A/4 000

EXEMPLE DE ÎNCERCARE A UNOR CONSTRUCŢII METAI.ICE 341

Un mod de apreciere global asupra comportării elastice a elementelor de construcţie metalice încovoiate se bazează pe măsurarea săgeţii elastice maxime sub încărcare şi a săgeţii remanente după descărcarea completă a construcţiei. în conformitate cu accst criteriu, o construcţie se consideră satisfăcătoare [9.22] în cazurile în care:

— săgeata elastică măsurată experimental nu depăşeşte săgeata calcu-lată teorctic:

ftxp^Cfcalci — - săgeata remanentă a construcţiilor sudate nu depăşeşte 5 % din să-

geata elastică măsurată cu ocazia primei încărcări:

frcm-exi1-^0,05 fezpl săgeata remanentă a construcţiilor metalice nituite şi bulonate nu

depăşeşte 10% din săgeata elastică măsurată şi 1/5 000 din deschiderea de calcul:

frem • exp 0,1 f-:xp,

frnwa;p<5ooo — atît săgeata elastică măsurată cît şi săgeata remanentă nu cresc în

valoare în cazul încărcărilor repetate: fr<m~e%p~ COnst.; frxp— COnst,

în normativul amintit [9.10] se enumera următoarele condiţii pentru ca rezultatele încercării să poată fi considerate drept satisfăcătoare:

— în elementul încercat să nu se producă sau să nu rămînă după descăr-care perturbări care ar interesa siguranţa sau rezistenţa construcţiei;

deformaţiile măsurate sub încărcare să fie mai mici decît cele pre-văzute în proiect sau în condiţiile speciale;

— deformaţiile remanente, după descărcare, să fie mai mici decît 20% din deformaţiile măsurate sub sarcina de calcul, la prima aplicare a lor.

9.4. Exemple de încercare a unor construcţii metalice

a. încercarea fermelor pieialiee din acoperişul noii construcţii a Sălii Palatului R,1\R. din Bucureşti (iunie iulie 1959) [9.23], Fermele metalice în număr de 11, au o deschidere de 51,50 m şi sînt deslinate să suporte înve-litoarea din beton armat a sălii. Din piinct de vedere constructiv, fermele reprezintă grinzi cu zăbrele static determinate cu tălpi poligonale curbe.

Datorită importanţei deosebite a construcţiei, s-a hotărît să se studieze comportarea fermelor sub acţiunea unei încărcări de valoare egală cu valoarea de calcul majorată cu 15%.

S-a urmărit determinarea eforturilor unitare reale în unele din barele cele mai solicitate ale fermei, cunoaşterea deplasărilor nodurilor pe verti-cală şi a reazemelor pe orizontală.

3 4 2 ÎNCERCAREA -CONSTRUCŢIILOR METALICE

încercarea s-a făcut pe şantier, noaptea, pe măsura executării fermelo în vederea scurtării maxime a întîrzierii provocate de operaţiile de încer care.

Au fost încercate separat trei ferme, construindu-se în acest scop capr de lemn, sprijinite pe fundaţii de beton, pe care să rezeme fermele.

Pentru evitarea pierderii stabilităţii laterale şi pentru menţinerea po ziţiei verticale a fermei pe timpul încercării, aceasta a fost solidarizată ci ajutorul unor tiranţi şi bile de o altă fermă similară.

Aspectul fermei pregătite pentru încercare este arătat în fig. 9.3, o.

Legenc/â - 2-7ER nr.?

Tensometru mecanic nr. 2 ji CF2 - Comparator co fir nr 2

C, • Cotetometru nr. 2

Fig. 9.3. încercarea fermelor metalice la Sala Palatului R . P . R . : a—aspectul unei ferme metalice pregătită în vederea încercării; b—dispunerea platformelor de

încărcare şi a aparatelor de măsurat.

EXEMPLE DE ÎNCERCARE A UNOR CONSTRUCŢII METALICE 343

Cu ocazia acestei încer-cări a fost necesară manipu-larea a 44 000 cărămizi folo-site la încărcarea fermei de către o echipă formată din 40 de oameni; durata totală a încărcării a fost de 5 ore, s-a păstrat ferma sub încăr-care timp de 1 oră, după ca-re s-a descărcat în alte 5 ore.

încărcarea de probă s-a aplicat în 4 trepte egale cu ajutorul platformelor sus-pendate de nodurile inferi-oare ale fermei.

Aparatele de măsurat folosite au fost: 9 compara-toare cu fir tip Maximov, 3 clinometre, 14 tensometre mecanice tip Huggenberger şi 18 traductoare electrice rezistive (fig. 9.3, b).

în urma încercărilor efectuate s-a constatat că: eforturile unitare calculate pe baza rezultatelor măsu-rării deformaţiilor specifice nu depăşesc eforturile admi-sibile, deplasările măsurate sînt mai mici decît deplasă-rile calculate, iar diagrama săgeţilor, prin păstrarea si-metriei sale la toate treptele de încărcare a indicat unifor-mitatea execuţiei fermelor.

b. încercarea unei fer-me metalice din şarpanta halei de laminat la rece a Uzinei de pompe din Bucu-reşti (mai-iunie 1961) [9.24]. Ferma este alcătuită după schema unei grinzi cu zăbrele cu tălpi neparalele, static determinată, avînd deschi-derea de 30,00 m. Particula-ritatea cazului o reprezintă faptul că aceste ferme urmau să suporte acţiunea unor

iF rr2

tf, -ftl

1

t

t rh-

k 4

r + _ _L

1

t

t rh-

4

r + _ _L

1

t

t rh- -

ftl T

t "

f 1

h

- t l

1 f+1

I

T u

Fig. 9.4. încercarea fermei metalice la Uzina de pompe din Bucureşti:

a—dispunerea comparatoarelor cu fir; b—schela şi plat-forma de acces.

344 ÎNCERCAREA -CONSTRUCŢIILOR METALICE

grinzi rulante care circulă în lungul halei pe trei şiruri paralele de grinzi de rulare suspendate direct de ferme.

S-a încercat o singură fermă montată in poziţia ei definitivă în şarpantă şi avînd fixate toate panele de solidarizare cu fermele alăturate. Traveele alăturate fermei supuse încercării au rămas descoperite, aşezarea învelitorii sub forma chesoanelor din beton armat şi a unei şape de beton, constituind prima treaptă de încărcare.

încărcarea de probă s-a aplicat în nodurile inferioare ale fermei cu aju-torul unor platforme suspendate, lestul folosit, fiind alcătuit din diferite obiecte de fontă din producţia uzinei.

Treptele de încărcare au fost stabilite astfel: — treapta 1, încărcarea dată de aşezarea chesoanelor; — treapta 2, încărcarea echivalentă greutăţii zăpezii şi şapei de mortar; — treapta 3, încărcarea echivalentă celei date de grinzile rulante în

poziţia cea mai defavorabilă de lucru, afectată cu un coeficient dinamic de 1,1. încărcarea totală de probă a fost de circa 85 tf. în timpul încărcării s-au măsurat săgeţile la ferma încercată, la două

ferme adiacente şi la două pane (fig. 9.4, a), iar deformaţiile specifice, în barele cele mai solicitate ale fermei.

în scopul montării aparatelor de măsurat (7 comparatoare cu fir, 43 tra-ductoare electrice rezistive, 8 tensometre mecanice) şi a marcării bazei de măsurare pentru măsurările cu deformetrul, s-a construit o schelă care a permis lucrul în condiţii satisfăcătoare (fig. 9.4, b).

încercările efectuate au permis să se constate comportarea elastică a fermei încercate, săgeata remanentă reprezentînd 5—10% din săgeata elastică măsu-rată sub încărcarea de probă; s-a stabilit influenţa încărcării unei ferme asupra fermelor vecine şi valoarea deformaţiilor specifice, respectiv a eforturilor unitare care apar in principalele bare ale fermei.

c. încercarea macaralei reversibile MR-2 pentru montat panouri mari (1902)[9.25]. încercarea a avut drept scop stabilirea printre altele a caracte-

risticilor de rezistenţă şi deformabilitate a acestui tip de macara proiectat in R.P.R.

încercarea macaralei a dat posibilitatea folo-sirii unui aspect specific în încercarea utilajelor de construcţie datorită posi-bilităţii repetării cu uşu-rinţă a unor trepte de în-cărcare în condiţii aproa-pe identice, in timp scurt şi cu personal redus.

încercarea a avut loc pe un stand special (fig.

Fig. 9.5. Macaraua reversibilă MR-2 pe standul de încercare. 9.5), încărcarea realizîn-

Legenda 40 - 7EP nr. 40 Oj - Punctul nr. 2 de măsurare

cu deformetruf ' CF15' Comparatorul cu f/r nr ÎS

Fig. 9.6. încercarea macaralei reversibile MR-2. Dispunerea aparatelor de măsurat: a — măsurări de deformaţii specifice cu TER şi deformetrul; b — măsurări de de- CF4

formaţii cu comparatoare cu fir.

346 ÎNCERCAREA -CONSTRUCŢIILOR METALICE

du-se în două trepte (sarcina utilă şi~suprasarcina), pentru fiecare treaptă alegîndu-se cinci poziţii caracteristice pentru manevra pisicii.

Măsurările au urmărit stabilirea modului în care se deformează macaraua pentru diferitele poziţii ale încărcării de probă, repartiţia eforturilor în sec-ţiunile cele mai solicitate şi între elementele componente ale structurii de rezistenţă, repartiţia încărcării pe roţi în timpul lucrului.

S-a lucrat cu comparatoare cu fir tip Maximov, tcnsometre mecanice fabricate la atelierele „9 Mai", traductoare electrice rezistive (40 de puncte de măsurare) cuplate la o staţie tensometrică tip ÎNCERC cu punte SA-1; sistemul de tensometrie electrică a fost dublat parţial cu zece puncte de măsu-rare cu deformetrul Huggenberger D2 (fig. 9.6).

încercarea a permis să se atingă scopurile propuse, ajutînd totodată la înlăturarea unor lipsuri constructive prin consolidarea braţelor macaralei care au fost complet chesonate.

Din punct de vedere al metodicii de lucru s-a putut constata influenţa deosebită a însoririi asupra lucrului traductoarelor electrice rezistive; deşi se folosise metoda compensării termice pe grupuri mici de traductoarc active, stabilitatea indicaţiilor a putut fi obţinută abia după apusul soarelui.

Bibliografie 9.1 K r a s i k o v , V. I., Ispttaniia stroitelnth konstrukţii, Moskva — Leningrad, Gos-

stroiizdat, 1952. 9.2. T e o d o r e s c u , C. C. M o c a n u D. R . , Calculul şi încercările construcţiilor

sudate, Bucureşti, Editura C.F.R. 1947. 9.3. W a h 1, H . , Beanspruchtmgsgerechte Schweisskonstruktionen auf Grund von Dehnungsmes-

sungen, Schweissen und Schneidcn 13, nr. 9, 1961. 9.4. F a I k e v i c i , A. S-, L u b o v , V. M., H u s a n o v, M. H., Aparatajele şi

metodica nouă de control magnetografic al îmbinărilor sudate, Sudura nr. 2, 1961. 9.5. L e v i n , B. G., P i g a l e y a , L. M., Metoda magnetografică pentru controlul cali-

tăţii sudorii ţepilor, Sudura nr. 2, 1963. r 9.6. B e z u h o v, K . I . , Ispltanie stroitelnth konstrukţii i soorujenii Moskva, Gosstroiizdat, V 1954.

9.7. M c M a ş t e r , R . , Nondestructwe Testing Handboock, New-York, The Ronald Press Company, 1959.

9.8. P o g o d i n - A J e k s e e v , G, I „ N a i a r o v, S. I. . G a p c e n k o , M., Metode de încercare a îmbinărilor şi a construcţiilor sudate, traducere din limba rusă, Bucurcşti, IDT, 1954.

9.9. , * m Spravocinik po speţiatntm rabotam. Izgotovlenie stalnîh konstrukţii, Moskva, Gosstroiizdat, 1963.

9.10 ^ * , Normativ pentru executarea şi recepţionarea construcţiilor metalice la construcţii civile şi industriale, C.S.C.A.C., 07.01.55, Editura tehnică, 1955.

9.11. N e u f e 1 d, I. E. , F a 1 k e v i c i, A. S., I, i v s i t , L. S., Kontrol kacestva svarki na stroitelstve, Moskva, Gosstroiizdat, 1960.

9.12. P o p e s c u, V . , Constructii metalice, Bucureşti, Editura tehnică, 1963. 9.13. P o p c s c u, V. , Construcţii metalice industriale. Hale, construcţii cu etaje, cons trudii

Industriale auxiliare, BucureşLi, Editura tehnică, 1961. 9.14. S t r e l e ţ k i , N. S., Rabota stali v stroitelnth konstrukţiiah, Moskva, Gosst oiizdat,

1956. 9.15 „ * * Construcţii metalice. Sub. redacţia N. S. Streleţki, traducere din limba rusă,

Bucureşti, E . S . A . C., 1954. 9.16 » * * Normativ condiţionat pentru, calculul construcţiilor la stări limită, vo). IX, Bucu-

reşti, Editura tehnică, 1963.

CONSTRUCŢII DE ZIDĂRIE 347

9.17. B a k e r , J. F . , H o r n e , M. R . , H e y m a n, J. , The steel skeleton II Plastic Behaviour and Design, Cambridge, At the University Press. 1956.

9.18. G r a n d o r i , G., Sul le posibili fa di indagini sperimentali concernenti le oiunzioni metalliche, Construzione metalliche 7, nr. 1, ian-febr., 1955.

9.19. C h a r 1 t o n, F. M., Collapse behaviour of a boltcd frame, Engineering, 169, nr, 4895, 12 febr. 1960.

9.20. C h a r l t o n , F. M. A Test a Two-Baij Pitched Roof Portal Structure with But-tressed outer Stanchions British welding journal 6, nr. 11, nov. 1959.

9.21. m * „ Metodika ispitanii kranovlh melallo-konstrukţii, Moskva, Maşghiz, 1950. 9.22. A i s t o v, N. N., Ispltanie soorujenii, Leningrad-Moskva, Gosstroiizdat, 1960. 9.23. A r c a n , M. ,N i c o 1 a u, E d., G r i g o r c s c u, G h., încercarea fermelor meta-

lice de la Sala Palatului R.P.R., Revista Construcţiilor şi materialelor de con-strucţii, 12, nr. 5, mai 1960.

9.24. H a n n, F. , încercarea unei ferme metalice de la Uzinele „Vasile Roaită' din Bucureşti, Referat IXCERC, 1961.

9.25. H a n n , F. , încercarea de rezistenţă şt deformabilitate a macaralei reversibile \IR-2, Buletinul INCERC-I.S.C.A.S., nr. 4, 1962.

10. ÎNCERCAREA ELEMENTELOR ŞI CONSTRUCŢIILOR DE ZIDĂRIE SI DE LEMN

9

10.1. Construcţii de zidărie

10.1.1. Comportarea sub încărcare a construcţiilor de zidărie

Zidăria este un material de construcţie neomogen, compus din straturi alternante de blocuri, separate prin rosturi de mortar. Proprietăţile fizico-mecanice mult diferite ale straturilor şi neomogenitatea structurii acestora ca urmare a condiţiilor de execuţie (prezenţa rosturilor verticalc dintre blocuri, grosimea şi compactitatea variabilă a rosturilor orizontale de mortar etc.)

' au ca efect apariţia unei stări de eforturi foarte complexc în construcţiile de zidărie sub acţiunea încărcărilor exterioare.

în general elementele de construcţie din zidărie sînt solicitate la compre-siune. După cum arată datele experimentale chiar în cazul solicitării centrice, cînd eforturile unitare sînt teoretic uniform distribuite în secţiune, ruperea are loc prin distrugerea blocurilor componente, care sînt supuse concomitent la compresiune excentrică, strivire locală, încovoiere, forfecare şi întindere |10.1, 10.2].

în primul rînd, rezemarea blocului pe patul de mortar se face discontinuu, în funcţie de neregularităţiIe suprafeţei blocului, variaţia grosimii rostului de mortar, compactitatea neuniformă a acestuia în urma absorbţiei diferen-ţiale a apei de către bloc şi alţi factori. în consecinţă, transmiterea compre-siunii de la o faţă a blocului la cealaltă se face prin solicitarea acestuia la încovoiere, forfecare şi strivire locală (fig. 10.1).

Deoarece mortarul din rost este mult mai deformabil decît blocul, sub acţiunea încărcării rostul ar trebui să prezinte deformaţii transversale impor-

348 ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR DE ZIDĂRIE ŞI LEMN -

tante; acestea sînt însă împiedicate prin efectul de fretare exercitat straturile de blocuri adiacente, care sînt ca urmare solicitate la întind excentrică.

Aspectul dezvoltării fisurilor întf-o zidărie de cărămidă solicitată la co presiune (fig. 10.2) confirmă aceste concluzii, ruperea producîndu-se p

cedarea blocurilor după nişte fisuri care tj de regulă în mod continuu prin rosturile v ticale şi prin blocuri (fig. 10.3).

Din analiza făcută rezultă următoan aspecte deosebit de importante pentru orj nizarea încercărilor pe elemente de zidăr

— nu se pot face probe de dimensiu redusă, deoarece s-ar elimina unii dintre h tor ii menţionaţi. Piesele experimentale ti buie să aibă aceeaşi grosime b ca şi zidări pentru a fi realizate cu aceleaşi condiţii legătură transversală, o lăţime egală (1,5"-2)b, iar înălţimea de (3--5)&;

— condiţiile de executare a pieselor exj rimentale trebuie să reconstituie în mod cel mai fidel situaţia de pe şantier. Pent a vedea importanţa factorilor tehnologi este suficient să se menţioneze că, prin i

Fig. 10.1. Schema de solicitare a unei cărămizi într-o zidărie:

1—rost de mortar; 2 — cărămidă; 3 — goluri între mortar şi cărămidă; 4, 5,6— zone de solicitare a cărămizii la încovoiere, forfecare şi compresiune

locală.

Fig. 10.2. Dezvoltarea fisu-rilor într-o zidărie solici-tată la compresiune cen-

trică.

V '

Fig. 10.3. Modul de rupere a unei zidării de cărămidă solicitată la

compresiune.

3 4 9

troducerea unei simple nivelări cu şablonul a rostului de mortar pentru uni-formizare se sporeşte cu circa 10% rezistenţa la compresiune a zidăriei. De asemenea, în cazul executării zidăriei de muncitori cu înaltă calificare, rezis-tenţa sporeşte cu 10—20%;

din cauza dimensiunilor mari ale pieselor experimentale trebuie utili-zate dispozitive de încercare cu gabarite importante şi capabile de a exercita forţe însemnate, pînă la 5 000 tf;

— piesele experimentale fiind foarte grele, sînt în general netransportabile, trebuind executate chiar în dispozitivul de încercare.

10.1.2. încercarea la compresiune Instalaţiile de încercare la compresiune se pot realiza sub forma unor

prese hidraulice puternice, cu luminări înalte. Asemenea instalaţii sînt însă foarte scumpe şi, pentru a nu fi blocate în tot timpul execuţiei pieselor expe-rimentale de zidărie, trebuie prevăzute cu dispozitive anexă de transport şi manipulare sub formă de platforme sau cărucioare mobile.

Mai comodă este in ? acest caz utilizarea stan- 32 ^ 293 cm / durilor platformă de tip "" j J universal descrise la pct. ffil j_/ ' 1 .4. Zidăriile se execută pe platformă, iar cadrele mobile cu instalaţia hi-draulică de încărcare se deplasează pe rînd în dreptul fiecărei piese ex-perimentale în vederea Încercării.

Deseori, in special în tazul necesităţii aplicării mor încărcări cu acţiune le lungă durată, specifice onstrucţiilor de zidărie, ste mai avantajoasă uti-izarea dispozitivelor de ncărcare cu greutăţi şi îrghie multiplicatoare, montate pe platforma standului (fig. 10.4).

Fig. 10.1. Dispozitiv de Încercare cu greutăţi şi pirghie multiplicatoare:

/—platforma de ancorare; 2 — piesă experimentală de Zidărie; 3 — tirant; i — pirghie multiplicatoare; 5 — platan; 6 — schelă-opritor de cursă; 7 — dispozitiv de centrare şi distribuire a încăr-

cării asupra piesei experimentale.

10.1.3. încercarea Iu forţă tăietoare O altă solicitare specifică a zidăriilor o constituie cea la forţe tăietoare,

t condiţiile de comportare ca umplutură de rigidizare pentru diafragmele ire preiau încărcările orizontale în structurile sub formă de carcase, meta-ce sau de beton armat.

încercările se fac asupra' unor panouri de zidărie, avînd de regulă dimen-uni comparabile cu cele ale umpluturilor reale. Un exemplu de organizare unei asemenea încercări este dat în fig. 10.5.

3 5 0 ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR DE ZIDĂRIE ŞI LEMN

Panoul de zidărie experimental se execută în interiorul unui cadru meta închis, cu nodurile articulate. în perioada de execuţie a zidăriei şi transpn nodurile cadrului sînt rigidizate prin buloane (v. fig. 10.5, a). După atingei

r ~ js - \

Vedere A - A

r . i z i - z z z r - Z J g ^ H

Fig. 10.5. Dispozitiv pentru Încercarea zidăriilor la forţe tăietoare: a—instalaţie de încercare; b — cadrul metalic;

l —buloane; 2 — articulaţie; 3 — platforma şi stilpul instalaţiei; 4 — cadrul metalic montat în instalaţie; 5 — panoul de zidărie de umplutură; 6 — presă pentru încercarea după o direcţie; 7 —»presă pentru Încercarea după direcţia opusă.

CONSTRUCŢII DE ZIDĂRIE

rezistenţei de proiect a zidăriei, cadrul se montează în instalaţia de încercare şi se desfac buloanele, astfel încît cadrul joacă în continuare numai rol de ramă de încăucare articulată. Cadrul se prinde cu articulaţiile de la nodurile inferioare de platforma instalaţiei. For-ţele orizontale se aplică cu prese hidrau-lice acţionînd la nodul superior al ca-drului şi preluate de stîlpi de beton armat (fig. 10.5, b). Instalaţia este pre-văzută cu"două prese, care pot acţiona consecutiv pe două direcţii simulind caracterul alternativ al solicitărilor se-ismice [10.3].

Starea de eforturi din panourile de umplutură ale carcaselor poate fi modelată şi prin încercarea acestora la compresiune pe diagonală. Un exemplu pentru asemenea încercări este dat în fig. 10.6. Panoul experimental se mon-tează pe platforma unui stand, iar for-ţa se exercită cu ajutorul unei prese hidraulice interpuse între panouri şi un cadru metalic fixat pe platformă. Se remarcă piesele de formă specială pentru transmiterea încărcării la col-ţuri [10.4].

încercările de acest tip [pot avea caracter mai complex. Deseori cadrul se execută CU noduri rigide — metalic Fig. 10.6. încercarea la compresiune după sau de beton armat — conlucrînd CU diagonală a unui panou de zidărie, umplutura de zidărie, astfel încît se poate stabili aportul fiecărui component al diafragmei la rezistenţa acesteia la acţiunea forţelor laterale. De asemenea, unele instalaţii asigură şi încărcarea concomitentă a peretelui cu forţe verticale, realizînd astfel modelarea stării de eforturi din secţiunile diafragmei situate la nivelul etajelor inferioare ale construcţiilor etajate.

10.1.4. Determinarea caracteristicilor dinamice ale zidăriei

Asupra pereţilor de zidărie se efectuează şi încercări pentru determinarea rezistenţei la şoc, caracteristicilor dinamice etc. Aceste încercări nu pun însă probleme speciale în raport cu încercările de acelaşi tip asupra pereţilor de beton armat, efectuîndu-se cu aceleaşi instalaţii şi după aceeaşi metodologie.

10.1.5. Aparatura de măsurat pentru încercări pe elemente de zidărie Ca urmare a neomogenităţii interioare a zidăriilor, pentru determinarea

caracteristicilor deformative ale acestora trebuie utilizate aparate cu bază mare, preferabil egală cu întreaga înălţime a piesei experimentale. în acest

3 6 2 ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR DE ZIDĂRIE ŞI LEMN

scop se folosesc de regulă comparatoare cu tijă sau fir, care măsoară scurtar sau alungirea generală a piesei pe direcţia respectivă.

Aparatele de măsurat cu bază mică (tensometre, traductoare etc.) pot utilizate pentru înregistrarea deformaţiilor specifice ale blocurilor sau mc tarului din rosturi; în acest mod se poate preciza starea complexă de efortu dezvoltată în elementele componente ale zidăriei sub încărcare. Aceas constituie însă numai obiectul cercetărilor cu caracter- ştiinţific; datori numărului mare de puncte de măsură necesare, a dificultăţilor de înregistra şi prelucrare a datelor, asemenea încercări se pot efectua de regulă num pe un număr limitat de piese experimentale.

Prin caracterul lor complex, prin dimensiunile mari ale pieselor exper mentale şi forţele importante care trebuie exercitate, încercările pe construcţ de zidărie pot fi deci efectuate numai de unităţi specializate, utilate în mc corespunzător.

10.2. Constructii de lemn

10.2.1. Caracteristicile de comportare a construcţiilor de lemn

/?, — —

Lemnul este un material de construcţie caracterizat printr-o anizotropi pronunţată. Valorile constantelor elastice şi caracteristicile comportării î timp variază în limite foarte largi, deoarece rezistenţa şi deformabilitate

lemnului depind nu numai d direcţia solicitării in raport c direcţia fibrelor ci şi de cara< terul, desimea şi uniformitate acestora, prezenţa unor defect ca fibre răsucite, noduri, eră pături etc.

Rezistenţa lemnului de pinde de durata menţinerii sul încărcare. Diagrama scăderii ii timp a rezistenţei are forma dii fig. 10.7. Rezistenţa de durat; constituie astfel numai un pro cent din valoarea obţinută li încercări curente de laborato pe epruvete, variind în funcţi* de specia lemnului de la 80°,

pentru stejar sau pin la 75% pentru brad, 70% pentru mesteacăn şi arţar 60% pentru tei şi 50% pentru carpen.

Un factor important, în special pentru comportarea în timp a lemnului îl constituie gradul de umiditate. Reducerile importante de rezistenţă o daţi cu creşterea umidităţii trebuie luate în consideraţie pentru aprecierea sigu ranţei construcţiilor de lemn în diferite condiţii de exploatare.

FIR . 10.7. Diagrama scăderii rezistenţei funcţie de durata de Încărcare.

lemnului

CONSTRUCŢII DE LEMN 3 5 3

Deoarece piesele de lemn se pot livra numai la dimensiuni limitate, ele-mentele de îmbinare a acestor piese izolate într-o construcţie portantă capătă 0 importanţă hotărîtoare. îmbinările trebuie să transmită, în funcţie de con-diţiile de realizare, eforturi de întindere, compresiune sau forfecare, în per-fectă siguranţă şi fără deformaţii locale importante. Factorii de variabilitate menţionaţi mai înainte influenţează de asemenea capacitatea portantă a îmbinărilor, în mai mică sau în mai mare măsură, funcţie de caracteristicile de realizare a acestora.

în aceste condiţii, coeficienţii şi relaţiile de calcul pentru stabilirea capacităţii portante a construcţiilor de lemn se pot preciza în mod satisfăcător numai pe baza unor programe de experimentare foarte cuprinzătoare [10.5].

10.2.2. încercări preliminare ale lemnului şi îmbinărilor

încercarea unei construcţii de lemn trebuie precedată de o cercetare com-pletă asupra proprietăţilor mecanice ale lemnului utilizat. Din cauza anizo-tropiei acestuia, sînt necesare multiple tipuri de probe pentru epuizarea prin-cipalelor caracteristici mecanice, dintre care se menţionează: probe pentru determinarea rezistenţei la întindere şi compresiune în lungul fibrelor şi trans-versal fibrelor — pe direcţie radială şi tangenţială - - probe pentru determi-narea rezistenţei la încovoiere, probe de diferite forme pentru stabilirea rezis-tenţei la forfecare sau despicare în numeroasele situaţii care pot apare în funcţie de soluţiile constructive ale îmbinărilor.

Rezultatele experimentale sînt influenţate în mod hotărîtor de condiţiile higrometrice şi de viteza de aplicare a încărcării. De aceea aceşti parametri trebuie specificaţi şi păstraţi constanţi în limite foarte strînse în cursul între-gului program experimental [10.6].

Un aspect particular îl reprezintă încercările necesare pentru verificarea experimentală şi omologarea noilor tipuri de îmbinări. Din cauza variabili-tăţii largi a factorilor care intervin, începînd de la specia de lemn pînă la

1 condiţii le de execuţie, numărul de probe necesar pentru lămurirea principalelor aspecte poate atinge valori impresionante. De exemplu, programul experimentai iniţiat de W. Stoy la Holzminden în anii 1929—1930 pentru lămurirea posi-bilităţilor de utilizare a îmbinărilor în cuie a cuprins aproape 5 000 piese de diferite tipuri [10.7].

10.2.3. Cercetarea preliminară a construcţiilor de lemn existente

înaintea încercării unei construcţii existente trebuie efectuată o cercetare preliminară foarte atentă a acesteia, deoarece variabilitatea în limite extrem de largi a, rezistenţei lemnului în funcţie de factqrii de execuţie şi exploatare poate duce la apariţia unor fenomene surprinzătoare neprevăzute în cursul încercării propriu-zise.

în primul rînd trebuie detectate eventualele zone de putrezire sau dete-riorare locală (de exemplu, în dreptul unor bride sau prinderi metalice). Defec-tele vizibile ale lemnului (noduri, fibre răsucite, crăpături, inimă, coaje etc.)

3 5 4 ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR DE ZIDĂRIE ŞI LEMN

trebuie notate cu atenţie şi analizată măsura în care pot influenţa rezi construcţiei. La elementele metalice ale îmbinărilor se cercetează grac coroziune, eventual prin sondaje în interiorul pieselor de lemn.

Rezistenţa lemnului de construcţie se poate determina prin diferite n nedestructive, bazate pe încercări la forfecare în stratul superficial al ] încercări de perforare cu burghiuri etalonate, măsurarea durităţii superi prin recul sau amprentă etc. Deşi toate aceste metode dau rezultate orientative, ele sînt foarte utile pentru obţinerea informaţiilor prelin necesare pentru organizarea încercării.

10.2.4. Organizarea încercărilor pe construcţii de lemn

încercările construcţiilor de lemn nu diferă în general ca organ aparatură şi desfăşurare de încercările pe construcţii asemănătoare de sau beton armat.

Se menţionează numai următoarele particularităţi: — datorită rigidităţii mai reduse, elementele construcţiilor de lemn

să-şi piardă stabilitatea laterală în cursul încercării şi trebuie de aceea < rată o fixare corespunzătoare;

— trebuie prevăzută în plus o aparatură pentru înregistrarea deplasi relative în îmbinări. în acest scop se utilizează, în funcţie de mărimea p bilă a deplasării, tensometre mecanice, deformetre, comparatoare cu tij' cu fir. Baza de măsurare se dispune astfel încît să încalece rostul în cai loc deplasările. Deoarece suprafeţele pieselor care se îmbină nu sînt de ri în acelaşi plan, apar deseori dificultăţi la fixarea aparatelor, trebuind intn repere speciale compensatoare;

— asigurarea unor condiţii higrometrice constante constituic o con esenţială în cazul încercării construcţiilor de lemn, ceea ce impune 0 ser măsuri suplimentare de protecţie, în special în cazul încercărilor în aer 1

— la elementele încercate după trecerea unei perioade îndelungat exploatare, trebuie întotdeauna prevăzute măsuri speciale de protecţie, deo* de regulă apar local reduceri însemnate de rezistenţă sub efectul timpi vibraţiilor sau altor factori, iar coincidenţa întîmplătoare a unei asem zone slăbite cu o secţiune de solicitare maximă poate duce la ruperi cas sub valori încă scăzute ale încărcărilor.

10.2.5. Exemple de încercări

Concurenţa oţelului şi betonului restrînge continuu domeniul de a construcţiilor de lemn. Totuşi, acest material nu şi-a pierdut încă cap tatea de concurenţă datorită avantajelor sale specifice: greutatea cea redusă, uşurinţă de transport şi montaj, demontarea rapidă şi recupers aproape integrală în cazul construcţiilor cu caracter provizoriu.

Aplicarea lemnului în construcţii este stimulată de introducerea u metode noi de realizare a îmbinărilor, în special prin încleiere, ceea ce peru o utilizare mai completă a lemnului şi trecerea la deschideri importai în acest scop este însă necesar un program sistematic de cercetări experin

4 anii

CONSTRUCŢII DE LEMN 3 5 5

Grindă Încleiată cu tălpi paralele în stan-dul de încercare.

tale. în cele ce urmează se prezintă cîteva încercări pe elemente de acest tip, efectuate în ţara noastră.

a. Grindă cu tălpi paralele de 8,00 m deschidere avînd inima din placaj de iag de 10 mm grosime, iar tălpile din cherestea scurtă din fag. îmbinările s-au realizat prin încleiere cu răşină fenolformaldehidică

în fig. 10.8 se arată dispo-ziţia grinzu în standul de in- j^jm^yai - ^

cu patru prese hidraulice, fiind «ţpiaa p ^ Ş l S M B ţ j M Q S i ^ n R p a H repartizată cu ajutorul unor ^ i K l ' » ' * » i i grinzi metalice în 8 puncte. Se gr remarcă jugurile de lemn pre- *

încărcarea de exploatare a fost de 2,29 cm (/"//= 1/390), faţă de Fig. 10.8. valoarea calculată de 2,5 cm. Săgeata permanentă la descăr-care a fost de 0,90 cm.

Pierderea capacităţii por-tante a avut loc pentru un co-eficient de supraîncărcare de 2,64, prin ruperea bruscă a tăl-pii întinse şi propagarea ruptu-rii pe întreaga înălţime a grin-zii (fig. 10.9). Săgeata imediat anterior ruperii a fost de 7 cm ' / / / = 1/128), ceea ce indică un jrad satisfăcător de avertizare.

b. Fermă cu talpa superi->ară curbă şi tirant metalic de Fig. L50 m deschidere. Talpa are ecţiunea de 12x31 cm, fiind xecutată din scînduri de răşi-ipase de 3,4 cm grosime încle-ate cu răşină fenolformalde-idică [10.81.

în f ig . 10.10 se arată dis-oziţia fermei în standul de icercare. încărcarea s-a apli-

10.9. Aspectul ruperii grinzii tălpi paralele.

Încleiate cu

tg. 10.10. Fermă cu talpa superi-iră curbă Încleiată, în standul de

încercare.

356 ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR DF. ZIDĂRIE $1 LEMN

cat prin 4 prese hidraulice în 4 puncte ale tălpii superioare. Se remar de asemenea jugurile de lemn pentru împiedicarea pierderii stabilităţii la" rale a tălpii superioare.

Săgeata sub încărcarea corespunzătoare condiţiilor de exploatare a fc de 5,8 mm (/"//=1/775), iar în momentul pierderii capacităţii portante 55,5 mm (f /Z=l /81) .

Cedarea fermei a avut loc pentru un coeficient de supraîncărcare de 2, prin forfecarea sudurii tirantului metalic.

b Fig. 10.11. încercarea unui cadru portal din scînduri de fag încleiate:

a—schema de încărcare; b—aspect de la încercare.

PROBLEME SPECIFICE ALE SOLICITĂRILOR DINAMICE 357

Eforturile unitare maxime la ultima treaptă de încărcare, determinate pe baza înregistrărilor traductoarelor electrice rezistive, au fost de —141 kgf/cm2 în talpa superioară şi —2 350 kgf/cm2 în tirant.

c. Cadru portal din scinduri de îag încle-iate, de 12 m deschidere [10.9]. Schema de încăr-care rezultă din fig. 10.11, a. încărcarea s-a transmis în 14 puncte fiind realizată cu greutăţi aplicate pe platane suspendate (fig. 10.11, b). Stabilitatea laterală a cadrului în timpul încer-cării s-a asigurat cu 6 juguri de lemn.

Treptele de încărcare au fost egale cu 1/4 din încărcarea de exploatare. Săgeata maximă la exploatare a fost de 25 mm, la descărcare în-registrîndu-se o săgeată remanentă de 7,8 mm.

Ruperea a avut loc brusc în dreptul nodu-lui prin „îngenunchierea" cadrului pentru un coeficient de supraîncărcare de 2,92 (fig. 10.12). La rupere s-a constatat şi descleierea parţială a unui pachet de scînduri în jurul secţiunii de rupere.

Bibliografie

10.1. O n i ş c i k, L. I., Osobennosti rabott kamennlh konstrukţii pod nagruzkoi v stadii raz-rusenia, Issledovania po kamennîm konstrukţiam, Moskva, 1949.

10.2. H a 1 1 e r , P. , Die Knickfestigkeit von Mauerwerk aus kiinstlichen Steinen, Schweizeri-sche Bauzeitung, H 38/17, sept. 1949.

10.3. P o 1 i a k o v S. V, Kamennaia kladka v karkasnih zdaniah, TNIPS, Moskva, 1956. 10.4. D r o g e a n u N., N e g o i ţ ă. A. , S i m o n i c i, M., P o p e s c u, M., Cer-

cetări privind capacitatea portantă a zidăriilor subţiri, Buletinul ştiinţific al Institutului politehnic din Cluj, nr. 5/1962.

10.5. K a r 1 s e n, G. G., şi alţii Dereviannfe konstrukţii, Moskva Gosstroiizdat, 1952. 10.6. S i e b e 1, E . , Handbuch der Werkstoffprufung, Bd. III, 1957, Berlin. 10.7. S t o y , W . , Ueber Versuche mit Drahtstiften als Holzverbindungsmittel, Deutsche

Bauzeitung Bd 64, 1930. 10.8. H a n n, F., încercarea unor grinzi şi ferme de lemn încleiate, Beferat cu concluzii

INCEBC, 1960. 10.9. H a n n, F., încercarea unor cadre din lemn lame lat asamblate prin cuie ti Incleiere,

Referat cu concluzii ÎNCERC, 1960.

11. ÎNCERCĂRI DINAMICE

11.1. Probleme specifice ale solicitărilor dinamice

încărcările care acţionează asupra unei construcţii variază aproape în-totdeauna în timp. Distincţia tehnică între încărcările statice şi cele dinamice se face după ordinul de mărime al acceleraţiilor punctelor materiale ale con-

Fig. 10.12. Detaliu de rupere a cadrului portal.

3 5 8 ÎNCERCĂRI DINAMICE

strucţiilor, produse de acestea. Atunci cînd acceleraţiile nu sînt ncglijabi trebuie luat în consideraţie specificul dinamic al încărcărilor şi solicii rilor produse.

Comportarea unei structuri supuse încărcărilor dinamice se caracte zează prin apariţia unor deplasări si solicitări care variază sensibil în infc vale de timp comparabile cu primele perioade proprii ale structurii. Soli ţările dinamice au de regulă un caracter repetat. Repetarea lor poate să apa de un număr de ori mai mare sau mai mic, la intervale de timp şi cu inten, tăţi mai mult sau mai puţin regulate. Tipurile cele mai caracteristice de so citări dinamice ale structurilor sînt:

— solicitările produse sub şoc; — solicitările periodice produse de maşinile şi utilajele industrial — solicitările căilor de rulare şi ale construcţiilor rutiere şi ferovia

(poduri, viaducte); — solicitările produse de acţiunea vîntului asupra structurilor zvelt — solicitările seismice. Materialele de construcţie intervin în comportarea structurii în ansamb

prin cîteva caracteristici diferite de caracteristicile statice. Acestea sînt primul rînd: modulii de elasticitate dinamici, caracteristicile de amortizar rezistenţele la diferitele tipuri de solicitări dinamice.

Fără a se da explicaţi i mai adlncite asupra acestor proprietăţi ale materialelor, es totuşi necesară o prezentare succintă a modului in care în problemele de solicitări dinami' se ţine seama de caracteristicile f iz ico-mecanice ale materialelor şi elementelor de construcţi

In cazul solicitărilor dinamice periodice simple, apar tensiuni o(() şi deformaţii avlnd expresii de forma:

<r(f) — 0 sin (at;

e ( 0 = E(,sin (tof—9). (11.

Modulul de elasticitate d inamic Ed se defineşte prin relaţia: 4 în funcţie de parametrii din expresiile (11.1). (Modulul de elasticitate dinamic se măsoai prin raportul dintre tensiuni şi deformaţii în momentul c înd viteza de creştere a deformi eiilor este nulă, deci clnd nu apar tensiuni legate de efecte neelastice; un astfel de momei

ţste acela c înd deformaţii le s( f ) au valoarea maximă s0 —9 = " j , iar tensiunile au, confort

relaţiilor (11.1), valoarea corespunzătoare <?0 c ° s 9 ) . Modulul de elasticitate dinamic E d est Întotdeauna mai ridicat decît modulul de elasticitate static Es al aceluiaşi material. Ordinii de mărime al diferenţelor lor este negli jabil pentru oţel , 1 0 % pentru beton armat, 20^ pentrja lemn [11.1].

< r -^Amort izarea produsă prin disiparea energiei în cazul vibraţii lor unui corp omogen poat f i caracterizată prin mai multe mărimi. Coeficientul de amortizare este definit prin reiaţi

ţţi=2rctg 9 ( I U

tn funcţie de diferenţa de fază 9 din expresiile (11.1). Semnificaţia f iz ică a coeficientului <J> este dată de raportul

Au> 4»- — (11.4 ">0

£

PROBLEME SPECIFICE ALE SOLICITĂRILOR DINAMICE 359

c « t «ste valoarea maximă a energiei specifice de deformare in cursul unui ciclu de soli-te periodică, iar Aw este energia specifică disipată în cursul unui ciclu de solicitare. Beientul de rezistenţă neelastică y este definit prin relaţia

r = - • ( " - S ) r 2tt ^

•ificaţia fizică a coeficientului y este dată de faptul că inversul său, — , este valoarea T

mini de amplificare, la rezonanţă, In cazul solicitărilor periodice simple ale unui corp yen alcătuit din materialul respectiv. Decrementul logaritmic 8 al vibraţiilor proprii rrine In expresia deplasării u(t) a unui punct al unui corp omogen sub forma (fig. 11.1)

u(t) = ae~ T~ sin^p +aj (H.6)

» t e fi dat prin expresia:

u(t+T) un+l

ne u„ este valoarea maximă a deplasării u(/) în cursul celui de al n-lca ciclu de vibraţie, ni materialele de construcţie curente, decrementul logaritmic este dat prin relaţia apro-ftivă:

a i . » )

•cţle de coeficientul de amortizare Fracţiunea din amortizarea critică, n, este o carac-tieă a corpurilor vîsco-elastice şi este dată (pentru un corp omogen) de relaţia:

" - v d f » * - <u-9> lificaţia fizică a coeficientului n este aceea că, atunci cînd el atinge valoarea 1, mişcarea I a corpului vîscoelastic îşi pierde caracterul oscilatoriu din cauza amortizării foarte •nice. Pentru un corp alcătuit din material vîsco-elastic, coeficientul ^ este dat în funcţie de

:ientul n prin relaţia: 47t/ît£» . . .

iL= (11.10) tiir

. este pulsaţia forţelor periodice perturbatoare, iar oir este pulsaţia proprie a corpului aerat.

Materialele dc construcţie reale au proprietăţi reologice depărtate de îa ale materialului vîsco-elastic ideal. în practică se poate admite că mile Ed, tjj şi S sînt independente de frecvcnţa şi de amplitudinea vibra-r. Valorile tuturor acestor constante caracteristice pentru proprietăţile trialului sînt puternic influenţate de conlucrarea diferitelor materiale lemente de construcţie. Din acest motiv, în aprecierea acestor valori, necesar să se aibă în vedere ansamblul structurii studiate, în

exploatare, structurile solicitate dinamic nu ajung să lucreze în sta-plastic, de aceea deplasările şi deformaţiile sînt aproape întotdeauna

, iar între tensiuni şi deformaţiile specifice există relaţii liniare. în acest in de solicitare prezintă o importanţă deosebită o serie de caracteristici mice ale structurilor: frecvenţele proprii, decrementul logaritmic al vi-ilor proprii şi formele proprii de vibraţie.

360 ÎNCERCĂRI DINAMICE

Sensul fizic al acestor caracteristici este următorul: forma proprie de vibraţie de ordin a structurii, Xr, este o deformată statică avînd proprietatea că, dacă structura se aduce st In starea deformată Xr şi se lasă brusc să vibreze liber, vibraţiile structurii au o espt de forma

U( t) Xre~*rfr* cos 2îcfrf {11

unde fr este frecvenţa proprie de ordinul r, iar § r este decrementul logaritmic corespunzi al structurii (practic, dccrementul logaritmic este acelaşi, independent de indicele r al vil ţiilor proprii). Frecvenţa proprie fr reprezintă numărul de cicluri efectuate într-o secur Alături de frecvenţa proprie se pot considera alte două caracteristici echivalente: perio proprie Tr (inversul frecvenţei proprii, sau intervalul de timp în care se efectuează un ci de vibraţie) şi pulsaţia proprie sau frecvenţa circulară proprie tor, date în funcţie de fi venţa proprie prin relaţiile:

W r = 27T fr= "jT - O l -

Formele proprii de vibraţie reprezintă un sistem de referinţă natural al structurii. Ot deformată a structurii poate fi exprimată matematic ca o combinaţie liniară a formelor propi Efectul încărcărilor poate fi descompus, proiectat, după formele proprii, iar aceste proiet ale forţelor exterioare acţionează independent^ fiecare din ele exclusiv asupra deformări structurii proporţionale cu forma proprie corespunzătoare. Frecvenţele proprii, decremen logaritmic şi formele proprii de vibraţie reprezintă caracteristici globale ale unei structu determinate de caracteristicile fizico-mccanice ale materialelor (densităţi, moduli de elas citate, coeficienţi de amortizare) şi de caracteristicile geometrice şi alcătuirea structurii (d chideri, secţiuni, condiţii de rezemare).

Spre exemplu: în cazul unei grinzi elastice simplu rezemate de secţiune constantă, puls ţiile proprii sînt date de expresia:

(unde E este modulul de elasticitate al materialului, /-momentul de inerţie al secţiuni ^ — masa distribuită pe unitatea de lungime), iar formele proprii de vibraţie Xr sînt dai de expresia

Xr(x) = ar sin ——

(unde l este deschiderea grinzii, ar a r o constantă).

încărcările dinamice aplicate structurilor produc vibraţii ale acestora Evoluţia în timp şi intensitatea acestor vibraţii depind de evoluţia şi inten sitatea încărcărilor şi de caracteristicile dinamice,ale structurii. Formei cele mai simple de vibraţii sînt vibraţiile libere, efectuate după dispariţi sarcinilor dinamice, şi vibraţiile periodice, produse de încărcări dinamic» variind periodic în timp.

Vibraţiile libere sînt totdeauna combinaţii liniare ale vibraţiilor propri (11.11), avînd forma:

U(l) = YiAr xr e 2n sin ((*rl -<?r) (11.13 r

coeficienţii Ar şi fazele iniţiale cpr fiind determinate de condiţiile iniţiale (deplasările U(0) şi vitezele U(0) ale punctelor materiale ale structurii).

361

în cazul particular al unui sistem cu un grad de libertate, vibraţiile libere (care sînt şi vibraţii proprii în acest caz) au alura din fig. 11.1.

Vibraţiile periodice simple produse de încărcări care au pulsaţia co pot fi reprezentate sub forma:

F F l / ( 0 = E , - r x r Sin ( w / + 9 r ) = £ Pr~Xr sin ( w / + 9 r ) =

unde

= £ ArXr sin (co /+ 9 r ) . (11.14) r

1

( - l i 2 2

% i

Fig. 11.1. Determinarea decrementului logaritmic din vibraţiile libere amortizate ale unui sistem cu un grad de libertate:

8 = In m UK + m

amplitudinea vibraţiilor după forma proprie X r este dată pe de o parte de roiecţia Fr a amplitudinii forţelor exterioare după forma proprie X r , (lucrul lecanic al amplitudinii forţelor prin deplasările X r ) , iar pe de altă parte, e factorul de amplificare (3r şi de rigiditatea br (egală cu dublul energiei e deformare corespunzătoare formei proprii X r ) . Faza iniţială <pr depinde e faza iniţială a încărcărilor, de raportul ~ şi de coeficientul y r . în cazul nd pulsaţia o> a forţelor perturbatoare coincide cu una dintre pulsaţiile tor, )are rezonanţa de ordinul r, caracterizată prin amplificarea intensă a vi-c i i l o r după forma proprie X r . Alura factorului de amplificare dinamică (3r

te dată în fig. 11.2, în funcţie de raportul

în cazul rezonanţei, rigiditatea elastică este anulată de forţele de inerţie • întreaga rigiditate a structurii este datorită exclusiv fenomenului de disi-re a energiei, produs de tensiunile neelastice. Amplitudinea mare a vibra-lor în cazul rezonanţei (în special al rezonanţei cu pulsaţiile proprii cele ti joase) poate să producă ruperea structurii sau efecte supărătoare asupra )loatării acesteia. Din aceste motive, în practică se caută întotdeauna să evite rezonanţa.

362 ÎNCERCĂRI DINAMICE

Vibraţiile libere şi vibraţiile periodice examinate mai înainte sînt datorite unor tipuri simple de forţe, care pot fi aplicate la dorinţa experimentatorului. Uneori este însă util să se utilizeze în încercări vibraţiile produse de forţe care variază în timp după legi mult mai complexe. Exemple de astfel de forţe dinamice sint cele datorite rafalelor de vlnt sau agitaţiei

microseismice a terenului (această agitaţie este produsă de diverşi factori ca: acţiunea vlntului şi a valurilor, traficul urban, vibra-ţiile industriale). încărcările dinamice dato-rite rafalelor de vînt şi agitaţiei microseis-mice se caracterizează prin două trăsături principale:

— nu se poate găsi nici un fel de lege simplă de variaţie a lor, de aceea ele tre---buie considerate ca avînd o variaţie întîm-plătoare în t imp;

— ambele tipuri de încărcări pot fi considerate ca staţionare, întrucît se poate observa o anumită constanţă calitativă a lor în timp.

Aceste tipuri de încărcări dinamice sînt studiate in teoria vibraţiilor aleatoare cu spectru continuu [11.2], dar analiza lor iese din cadrul lucrării de faţă, întrucît cere în-suşirea unor noţiuni de specialitate. Se poa-te da totuşi o imagine calitativă a fenome-nelor dinamice produse asupra structurilor.

Forţele dinamice staţionare care va-riază neregulat, întîmplător în timp, pot fi considerate ca rezultînd din sumarea unei infinităţi de forţe dinamice elementare pe-riodice simple, cu frecvenţa variind conti-nuu. Aportul acestor componente elemen-tare la forţa rezultantă este caracterizat prin densitatea spectrală a forţelor. Den-sitatea spectrală a acestor forţe, care este

o funcţie de frecvenţă, este elementul de baza utilizat în calculul dinamic. Vibraţiile construcţiilor produse de astfel de forţe au şi ele un caracter neregulat şi staţionar, deci trebuie caracterizate tot printr-o densitate spectrală. Densitatea spectrală a vibraţiilor diferă însă mult ca alură de aceea a forţelor dinamice. Ea este de aşa natură că, atunci cînd den-sitatea spectrală a forţelor variază lent în raport cu frecvenţa, vibraţiile produse pot fi aproximate, printr-o combinaţie liniară de vibraţii periodice simple avind frecvenţe egale cu frecvenţele proprii ale construcţiei. Deşi această aproximare este grosieră, totuşi ea permite evaluarea experimentală a perioadelor proprii (fundamentale, mai rar şi superioare). Aceste surse de generare a vibraţiilor permit şi studiul experimental al formelor proprii de vibraţii sau al capacităţii de amortizare.

Fig. 11.2. Factorurdinamic p HH

Stările limită ale construcţiilor solicitate dinamic au anumite caractere specifice [11.1, 11.3, 11.4, 11.5]. Epuizarea capacităţii portante a structurii poate să intervină în acest caz ca urmare a solicitărilor repetate şi deci trebuie considerate rezistenţele materialelor la aceste solicitări. Vibraţiile unei struc-turi pot să aducă prejudicii exploatării, prin influenţa defavorabilă exer-citată asupra oamenilor sau utilajelor. Pentru influenţa asupra oamenilor sînt caracteristice acceleraţiile vibraţiilor în intervalul de frecvenţe 0—10 Hz şi vitezele vibraţiilor în intervalul 10—100 Hz. Graficul din fig. 11.3 [11.3] indică efectul vibraţiilor asupra oamenilor. Pentru influenţa asupra utila-jelor sensibile sînt caracteristice vitezele vibraţiilor. în tabela 11.1 [11.11

PROBLEME SPECIFICE ALE SOLICITĂRILOR DINAMICE 3 6 3

sînt indicate valorile limită ale amplitudinii vitezelor de vibraţie, funcţie de sensibilitatea utilajelor.

în alcătuirea şi dimensionarea structurilor solicitate dinamic în mod curent în exploatare este necesar să se obţină o siguranţă suficientă contra

csi ^^«^««jqj

Amplitudini/e , mm

Fig. 11.3. Efectul vibraţi i lor asupra oamenilor: J — abia perceptibile; 2 — bine perceptibile; 3 — puternic perceptibile (supărătoare); 4 — periculoase

în cazul unei acţiuni dejlungă durată; 5 — periculoase în orice condiţii.

depăşirii stărilor limită. Rezervele de siguranţă se adoptă diferenţiat în funcţie de variabilitatea statistică a caracteristicilor diferitelor tipuri de încărcări şi a caracteristicilor dinamice structurale şi în funcţie de urmările eventualei depăşiri a stării limită luate în consideraţie.

T a b e l a 11.1 Împărţirea orientativă a maşinilor şl instrumentelor in clase după sensibilitatea la vibraţii

Clasa de sensibilitate

I (sensibi-litate Înaltă)

II (sensibi l i -

tate me -d ie ) I I I

(sensibil i -tate j oasă )

IV (uti laje

insensibile)

Denumirea maşinilor şi instrumentelor

Maşini şi automate de divizat deosebit de precise; instalaţii de ajustare pentru instrumentele optice şi de tarare a instrumen-telor precise de măsurat, microscoape şi micrometre ; interfero-metre ; opt imetre şi alte instrumente optice precise; instrumente mecanice de contro l şi măsură cu toleranţe de ordinul a c i ţ iva microni .

Pol izoare pentru lagăre cu b i l e ; maşini de pol izat dinţi şi f i le te ; automate de alezat pietre preţioase; maşini de rect i f i cat ; freze şi strunguri de precizie cu toleranţe de cîteva sutimi de mi l i -metru ; automate de ascuţit lame şi alte automate precise.

Strunguri, freze, bormaşine, polizoare şi alte maşini prelucră-toare de metal de precizie obişnuită ; maşini de f i latură şi ţesă-tor ie ; maşini t ipografice etc.

Venti latoare; centr i fuge; e lectromotoare ; stampe şi prese ale industriei prelucrătoare de metal şi uşoare; maşini de r indelat ; tamburi cu diverse dest inaţi i ; maşini de cusut, v ibratoare ; mese vibrante, c iururi ; pulverizatoare.

Valoarea limită a

vitezei, in mm/s

<0,1

0,1-1,0

1 , 0 - 4 , 0

> 4,0

3 6 4 ÎNCERCĂRI DINAMICE

11.2. Probleme specifice ale încercărilor riirianiicc în majoritatea cazurilor, datele şi metodele de calcul pentru elementel»

de construcţie solicitate static sint suficient de precise pentru a nu existî incertitudini mari cu privire la calităţile unui element de construcţie proiectat

Din acest motiv, încercarea construcţiilor solicitatc static este legaţi cel mai des de operaţii de tipul verificării calităţii materialului pus în operă în ansamblul de condiţii specifice ale unei construcţii date. Excepţie de k această situaţie fac în principal o serie de construcţii de tipul plăcilor ci dublă curbură, sistemelor reticulare spaţiale etc., unde metodele practice dl calcul sînt insuficient de dezvoltate pentru a asigura o certitudine satisfăcă-toare a rezultatului proiectării.

în cazul construcţiilor solicitate dinamic situaţia este schimbată. Pc de o parte, dificultăţile de calcul extrem de mari fac ca ceea ce ar constitui un caicul dinamic exact al construcţiei să nu poată li efectuat decît în cazuri excepţional de simple, care se depărtează mult de cazurile apărute în prac-tica proiectării. Pe de altă parte, mici erori, practic dc neînlăturat, in apre-cierea caracteristicilor fizico-mecanice ale materialelor (modul de elastici-tate dinamic, greutate specifică etc.) sau caracteristicilor geometrice ale ele-mentelor de construcţie (deschideri de calcul, secţiuni, condiţii de rezemare etc.) conduc la erori importante în aprecierea efectelor dinamice, în special in aprecierea pericolului de rezonanţă. Această situaţie dificilă face ca în-cercările să fie necesarc in mult mai mare măsură pentru construcţiile soli-citate dinamic decît pentru construcţiile solicitate static şi face, de asemenea, ca încercărilor dinamice să li se ceară o cantitate de informaţie mai mare decît încercărilor statice.

Evoluţia rapidă în timp a mărimilor care caracterizează fenomenele dinamice implică o complexitate sporită a tehnicii experimentale în acest domeniu. Această complexitate se referă atît la aparatura de generare a soli-citărilor dinamice şi de măsurare, cît şi de multe ori, la cunoştinţele teoretice necesare şi la aparatura de prelucrare a rezultatelor.

în cazul cînd vibraţiile structurii supuse încercării sînt generate arti-ficial, realizarea unor încărcări dinamice avînd parametrii doriţi ridică pro-bleme legate atît de energia necesară, cît şi de precizia cerută. în acest sens sînt de considerat indicaţiile date la pct. 4.5 al lucrării.

Întrucît în majoritatea cazurilor valorile mărimilor caracteristice (de-plasări, acceleraţii, tensiuni etc.) variază rapid, este necesar să se realizeze o înregistrare corectă a lor. Aceasta înseamnă că atît aparatele de măsurare cît şi cele de înregistrare trebuie să satisfacă condiţiile prezentate la pct. 3.2 (în primul rînd să lucreze în domeniul de liniaritate şi să nu introducă dis-torsiuni apreciabile, apoi, să aibă sensibilitate suficientă). Utilizarea apa-raturii dc înccrcarc dinamică este în general mai delicată decît a aparaturii pentru încercările statice. Problemele de reglare a forţelor aplicate elementelor experimentale, de alcătuire a circuitelor de măsurare, de calibrare a apara-turii de măsurare, cer o pregătire tehnică specială a personalului de încercare.

Proiectarea încercărilor dinamice şi interpretarea rezultatelor pot fi efectuate numai de specialişti care stăpînesc bine problemele dinamicii con-

ÎNCERCĂRI DESTINATE DETERMINĂRII UNOR CARACTERISTICI ALE CONSTRUCŢIEI 3 6 5

strucţiilor. De multe ori, determinările experimentale obţinute pot fi valori-ficate doar prin intermediul unor calcule dinamice de anumită dificultate [11.6], [11.7].

Dificultăţile de interpretare, uneori greu de depăşit, provin atît din absenţa unor cunoştinţe complete asupra comportării materialelor de con-strucţie în regim dinamic (producerea oboselii sau a ruperii plastice, variaţia modulului de elasticitate în urma solicitării repetate în condiţii de tempe-ratură ridicată), cît şi din dificultăţile dc calcul cfectiv.

Din aceste motive este recomandabil întotdeauna, în elaborarea unei teme de încercare sau în interpretarea rezultatelor, să se facă apel la spe-cialiştii cu calificare superioară (STAS 1336-62).

Condiţiile anterioare, referitoare la aparatură, cunoştinţele tehnice de utilizare a ei şi cunoştinţele legate dc proiectarea şi valorificarea încercărilor dinamice fac necesară existenţa unor unităţi de specialitate cu caracter perma-nent, cărora să li se încredinţeze sarcina efectuării acestor încercări. Aceste unităţi trebuie să fie dotate cu aparatură de generare a vibraţiilor (pct. 4.5), cu aparatură de măsurare şi înregistrare (pct. 3.2), eventual şi de prelucrare a vibrogramelor şi să aibă un personal de calificare atît medie, cît şi superioară, în domeniile construcţiilor, electronicii, electrotehnicii şi mecanicii.

Obiectul principal al încercărilor dinamice este acela dc a da indicaţii asupra măsurii în care o structură oarecare, existentă, solicitată dinamic, corespunde destinaţiei sale, mai precis, asupra măsurii în care pericolul de depăşire a stărilor limită este evitat. în acest scop, este necesar să se solicite dinamic structura examinată şi să se urmărească prin determinări cantitative comportarea ei. încercările dinamice pot urmări determinarea unor caracteris-tici structurale, a încărcărilor, sau a comportării unei structuri sub încărcare, în descrierea încercărilor dinamice, se vor adopta următoarele categorii:

— încercări destinate determinării experimentale a unor caracteristici structurale;

— încercări avînd drept obiect determinarea încărcărilor dinamice; — încercări eonstînd în determinarea comportării structurii în regim de

exploatare sau în simularea condiţiilor dinamice de exploatare şi determinarea comportării structurii în aceste condiţii;

— încercări destructive, destinate determinării experimentale a capacităţii portante a structurii în regim de solicitări dinamice.

Categoriile de încercări dinamice specificate mai înainte cuprind multe elemente comune privind tehnica de solicitare şi tehnica de măsurare, fapt carc va fi pus în evidenţă la descrierea fiecăreia din aceste categorii.

încercările dinamice pot fi organizate, funcţie de obiecLul lor şi de natura şi importanţa construcţiei, uneori şi sub forma unui control periodic, care să pună în evidenţă eventuale degradări apărute în cursul exploatării.

11.3. încercări destinate determinării unor caracteristici ale construcţiei

Verificarea prin calcul a caracteristicilor dinamice (frecvenţe proprii, decrement logaritmic, forme proprii) ale unei structuri nu este întotdeauna posibilă cu suficientă precizie şi, de aceea, încercările dinamice sînt de multe

366 ÎNCERCĂRI DINAMICE

ori indispensabile pentru cunoaşterea caracteristicilor structurale. După cun s-a arătat la pct. 11.1, aceste caracteristici structurale depind de forma geo metrică a structurii, dc repartiţia maselor şi rigidităţilor, de natura legăturiloi şi de proprietăţile de amortizare ale materialelor. Cunoaşterea acestor caracte ristici structurale este esenţială pentru prevederea efectelor încărcărilor dina mice aplicate în exploatare structurii şi, din acest motiv, este util să se dei o serie de metode de determinare experimentală a lor [11.8, 11.9, 11.10, 11.11 11.12, 11.13, 11.14, 11.15, 11.16, 11.17, 11.18, 11.19, 11.20].

Dintre modurile proprii de vibraţie ale unei structuri (care, în principiu, sînt în număr infinit pentru orice structură cu masă distribuită) interesează practic doar primele două-trei moduri proprii pentru fiecare tip de vibraţii (verticale, orizontale, de răsucire a ansamblului structurii etc.).

Determinarea experimentală a caracteristicilor dinamice ale unei structuri se bazează, în principiu, pe măsurarea şi înregistrarea unor mărimi dinamice (deplasări, acceleraţii, tensiuni etc.) în timpul unor vibraţii produse de forţe exterioare cunoscute. Interpretarea rezultatelor înseamnă, în primul rînd, stabilirea modului în care caracteristicile dinamice ale structurii se manifestă în trecerea de la forţele dinamice exterioare la vibraţiile structurii. După aceasta, expresiile matematice date de dinamica construcţiilor permit să se deducă diferitele elemente ca frecvenţe proprii, decrement logaritmic sau forme proprii de vibraţie. Căile practice de lucru, arătate în continuare, con-cretizează această cale generală.

Frecvenţele proprii pot fi determinate experimental pe două căi: — prin înregistrarea vibraţiilor libere ale structurii; — prin stabilirea frecvenţelor exterioare care provoacă fenomenul de

rezonanţă. a) Vibraţiile libere ale structurii pot fi produse prin aplicarea unui şoc

sau prin aplicarea sau înlăturarea bruscă a unei forţe de intensitate dată (v. pct. 4.5). în ambele cazuri, mişcarea structurii va avea o expresie de forma (11.13).

Practic, decrementul logaritmic este aproape acelaşi pentru toate vibraţiile proprii, în timp ce pulsaţiile proprii cresc destul de rapid o dată cu indicele r. Din acest motiv, după scurt timp de la punerea structurii în vibraţie, vibraţiile după formele proprii Xr superioare (r=2,3---) se amorti-zează sensibil din cauza descreşterii rapide a factorilor exponenţiali, iar depla-sarea dinamică U(t) ia alura de vibraţie proprie după forma proprie funda-mentală ( r= l ) * . Dacă se înregistrează vibraţiile unui punct al structurii unde valoarea formei proprii fundamentale X 2 este suficient de mare (spre exemplu, la mijlocul deschiderii unei grinzi care vibrează pe verticală sau la vîrful stîlpului unui cadru care vibrează pe orizontală) alura vibrogramei înregistrate are practic forma

u(i)^ae sin(0)^+9). (11.15)

•în cursul capitolului, deplasarea dinamică a unui punct se notează cu u(f), iar ordo-nata formei proprii de vibraţie de ordinul r cu x r . Majusculele şi Xr slnt utilizate atunci clnd se consideră deformarea structurii In ansamblu.

ÎNCERCĂRI DESTINATE DETERMINĂRII UNOR CARACTERISTICI ALE CONSTRUCŢIEI 3 6 7

Daca sc cunoaşte viteza t>0 de deplasare a benzii aparatului de înregis-trare a vibraţiilor sau se înregistrează pe bandă o bază de timp printr-un procedeu oarecare (mecanic, electric) se determină imediat frecvenţa proprie fundamentală a strucLurii. Aceasta se face măsurînd distanţa dx dintre două puncte ale vibrogramei, despărţite printr-o perioadă, măsurînd distanţa

a bazei de timp care arc frecvenţa cunoscută /"0 şi calculînd mărimea

3 = ( i i . i « )

b) Vibraţiile periodice simple pot fi produse prin aplicarea unor forţe dinamice variind sinusoidal în timp. Dispozitivul de solicitare poate să fie un generator de vibraţii cu mase excentrice (v. pct. 4.5). în acest caz, miş-carea sLructurii va avea o expresie de forma (11.14).

Dacă se urmăreşte amplitudinea mişcării unui punct oarecare al structurii care nu este un nod pentru nici una din formele proprii X r , în timp ce se variază lent pulsaţia w a forţelor excitatoare, se observă din relaţia (11.14) că la anumite valori ale pulsaţiei o , atunci cînd se realizează rezonanţa cu una dintre pulsaţiile proprii se înregistrează o creştere accentuată a ampli-tudinii mişcării U(i)t cu toate că amplitudinea forţelor exterioare nu creşte. Din valorile w carc produc rezonanţele se pot determina imediat pulsaţiile proprii tor. Rezonanţele pot fi identificate fie cu ajutorul unor aparate indica-toare (comparatoare cu fir, accelerometre cu osciloscop catodic etc.), fie cu ajutorul unor aparate înregistratoare (accelerograf mecanic, accelerometre cu oscilograf magnetoelectric etc.).

Pentru a determina experimental cu precizie pulsaţiile proprii, este neccsară o determinare precisă a forţelor exterioare care produc rezonanţa, în cazul utilizării de aparate indicatoare, este necesar fie un tahometru anexat generatorului de vibraţii, fie aplicarca metodei figurilor Lissajous (v. pct. 3.2) dacă se dispune de un osciloscop catodic. în cazul utilizării de aparate înre-gistratoare, este necesar să se obţină o bază de timp prccisă pe vibrogramă.

Deşi vibraţiile periodice se produc cu ajutorul unor dispozitive mai complexe decît vibraţiile libere, utilizarea lor prezintă avantajul de a se putea determina experimental cu precizie şi armonicele f2, /*3, ..., nu numai frecvenţa proprie fundamentală.

Decrementul logaritmic al vibraţiilor libere prezintă importanţă practică în primul rînd din punctul de vedere al amplificării efectelor dinamice în cazul rezonanţei. în momentul rezonanţei, forţele de legătură elastice de construcţie sînt anulate de forţele de inerţie, iar întreaga rigiditate a con-strucţiei-este de natură neelastică, fiind legata direct de proprietăţile de amortizare, exprimate prin decrementul logaritmic al vibraţiilor libere. Acest fenomen rezultă de altfel imediat din relaţiile (11.14).

Decrementul logaritmic al vibraţiilor libere poate fi determinat experi-mental pe trei căi:

— prin înregistrarea vibraţiilor libere ale structurii; -— prin măsurarea amplitudinii vibraţiilor periodice în cazul rezonanţei; — prin studiul aiurii curbei factorului de amplificare dinamică (11.14),

în funcţie de raportul ^ .

358 ÎNCERCĂRI DINAMICE

a) la cazul producerii de vibraţii libere (după cum s-a văzut la determi-narea frecvenţelor proprii pe această cale), după un anumit timp, deplasările dinamice ale unui punct al structurii iau alura dată de relaţia (î l .15) şi reprezentată în fig. 11.1. Din această relaţie rezultă pentru decrementul logaritmic expresia:

în practică, pentru a se obţine o precizie mai bună, se măsoară amplitu-dinea uk a vibraţiei în ciclul cu numărul de ordine

k şi amplitudinea în ciclul k-i-m, iar decrementul logaritmic (care este practic independent de frecvenţa mişcării) se determină din relaţia:

8 = - I n — • (11.17') m uk+m

Cînd este posibil, pentru a determina rapid decrementul logaritmic, sc ia pentru m valoarea me, care face ca raportul---— să fie egal cu e (baza loga-

ak + me

ritmilor naturali). în acest caz, formula (11.17') se simplifică sub forma

« = — • (11.17")

în principiu, metoda expusă determină decrementul loearitmic numai pentru vibraţia proprie fundamentală. Metoda are avantajul simplităţii deo-sebite.

b) în cazul producerii de vibraţii periodice, decrementul logaritmic poate fi determinat experimental prin compararea amplitudinii vibraţiilor de rezonanţă cu amplitudinea vibraţiiilor la frecvenţe foarte joase. Calea adoptată este utilă, în primul rînd pentru sisteme cu un grad de libertate. Pentru sisteme cu mai multe grade de libertate, ea este aplicabilă atunci cînd în punctul în care se efectuează măsurarea, aportul formelor proprii superioare în amplitudinea mişcării (dată prin expresia (11.14)) este suficient de mic în in-tervalul (0, coj), al pulsaţiilor.

în acest caz, mişcarea are, în intervalul (0, (Oj) In punctul considerat, expresia aproximativă: sin [a>/+9(ca)J. (11.18)

Pentru frecvenţe foarte joase (<o—vO), mişcarea are expresia: u f l(f)^a sin [cot +9(0)]

(decrementul logaritmic este practic neglijabil la frecvenţe foarte joase). Pentru cazul rezonanţei (GJ-Î-Wj), mişcarea are expresia:

y s i n [ c o 1 / + 9 ( w 1 ) ] . ( 1 1 . 1 8 * ) 7T

Decrementul logaritmic se determină direct din raportul amplitudinilor vibraţiilor u^t) şi u.0 (t) (dacă amplitudinea forţelor aplicate se consideră in-dependentă de pulsaţia G>).

ÎNCERCĂRI DESTINATE DETERMINĂRII UNOR CARACTERISTICI ALE CONSTRUCŢIEI 3 6 9

c) în cazul producerii de vibraţii periodice ale unui sistem cu un singur grad de libertate, amplitudinea mişcării are, după cum s-a văzut, valoarea din expresia (11.18). Ecuaţia

a l a ~~ ~ T

are soluţiile:

W J l . J i * W

v a ^

1 ± 2tu

Din relaţia (11,20) rezultă expresia

TU y^iij Wi }JJ

(11.19)

(11. 20)

(11.21)

Practic, expresia (11.21) pentru decrementul logaritmic se utilizează în modul următor: se determină experimental curba factorului dinamic Ş =

... (fig. 11.4), se determină lungimea segmentului ab cuprins i l 2 i S2

w f j + ^

între soluţiile ecuaţiei (11.19) care dau valorile pulsaţiei pentru care ampli-ficarea dinamică este egală cu din amplificarea maximă şi se calculează

decrementul logaritmic din ra-portul

S I u> j I to "j ab TC " i C4,Jj 1 0)Jj/ ~ AB

(11.22) determinat în mod direct, ex-perimental.

Calea expusă prezintă avan-tajul de a nu trebui să compare amplitudinea vibraţiilor dc rezo-nanţă cu amplitudinea vibraţiilor la frecvenţe foarte joase, compara-

ţ i e care poate să introducă erori da-torită variaţiei rigidităţii elastice o dată cu frecvenţa. în schimb, este nevoie de un dispozitiv de generare a vi-braţiilor mai pretenţios, capabil dc a parcurge o bandă mai largă de frecvenţe.

Formele proprii de vibraţie pot fi determinate, în principiu, pe două căi: — prin înregistrarea vibraţiilor libere ale structurii; — prin înregistrarea vibraţiilor întreţinute în regim de rezonanţă. a) După cum s-a arătat la determinarea frecvenţelor proprii, în cazul

producerii de vibraţii libere, după scurt timp de la excitarea structurii vibra-ţiile se produc numai după forma proprie fundamentală. Dacă se înregistrează simultan vibraţiile mai multor puncte ale structurii, amplitudinile acestor

Fig. 11.4. Determinarea experimentală a proprie-tăţilor de amortizare.

3 7 0

vibraţii sînt in acelaşi raport ca şi ordonatele formei proprii XL. Aceasl cale de determinare necesită o aparatură simplă de generare a vibraţiilor, i schimb o aparatură pretenţioasă de înregistrare simultană în multe puncte i regim dinamic.

b) Dacă se adoptă calea producerii de vibraţii periodice, se pot determin şi alurile formelor proprii superioare. în acest scop, se aduce structura în n zonanţa de ordinul r pentru care se urmăreşte determinarea formei propri Xr. Dacă forţele exterioare periodice sînt aplicate astfel încît coeficienţii Ar (11.14) să fie mai marc decît coeficienţii corespunzători celorlalte form proprii de vibraţie, se poate considera practic că vibraţiile se produc numa după prima formă proprie, încît coeficienţii (3s/<*>f care apar la celelalte form proprii, X§ (s=fcr) sînt considerabil mai mici decît coeficientul Tzj<nfBr. în căzii grinzii simplu rezemate vibrînd pe verticală, este practic suficient să se dis pună o forţă periodică la jumătatea deschiderii pentru prima rezonanţă sau < forţă periodică la sfertul deschiderii pentru a doua rezonanţă. în cazuri ma complicate, este necesar uneori să se adopte sisteme de forţe periodice care si conducă la valori convenabile pentru coeficienţii Ar. în unele cazuri poate si prezinte interes adoptarea a două sau mai multe variante de generare a vibra-ţiilor pentru aceeaşi rezonanţă, atunci cînd nu există suficicnte indicaţi apriori asupra aiurii formei proprii respective sau cînd nu există posibilitatea aplicării unui număr suficient de forţe în mod simultan. Calea vibraţiilor între ţinute în determinarea formelor proprii are avantajul de a nu necesita în mod obligatoriu dispozitive de înregistrare a vibraţiilor, ci, eventual, numai dis-pozitive indicatoare.

în multe cazuri, în determinarea caractcristicilor dinamice ale structurii este necesar să se dea atenţie şi amplitudinii forţelor exterioare. O amplitudine prea mare a acestor forţe riscă să a varieze structura. O amplitudine prea mică. a lor poate însă să solicite structura într-un stadiu depărtat de cel care intere-sează pentru exploatare, dînd indicaţii greşite în special pentru frecvenţele proprii şi decrementul logaritmic. Astfel, în stadiul I (în absenţa fisurilor),, rigiditatea unei piese de beton armat este mai mare decît în stadiul II (după fisurare). în consecinţă şi frecvenţa proprie este mai ridicată. Amplitudinea solicitării are o influenţă şi mai mare asupra decrementului logaritmic al vibraţiilor libere.

în unele cazuri specifice, metodele expuse mai înainte, de determinare a caracteristicilor vibraţiilor proprii ale structurii se lovesc de dificultăţi, care apar în special din cauza nesatisfacerii ipotezelor de simplificare expuse mai înainte. La o structură continuă (grindă continuă, cadru) frecvenţele pro-prii sînt de multe ori apropiate între ele, de aceea amortizarea vibraţiilor proprii superioare este relativ mai redusă, astfel încît nu apare o separare netă a vibraţiei proprii fundamentale, în cazul producerii de vibraţii libere. De asemenea, în cazul unei structuri spaţiale se poate întîmpla ca frecvenţei vibraţiilor proprii de răsucire să fie foarte apropiate de frecvenţele vibraţiilor proprii orizontale. Cazurile enumerate, ca şi alte cazuri speciale, aduc dificultăţi în interpretarea rezultatelor încercării. Pc de o parte, se poate ca în vibrogramele vibraţiilor libere să apară fenomene de bătăi, care necesită a prelucrare suplimentară în vederea descoperirii frecvenţelor proprii. Pe de

ÎNCERCĂRI DESTINATE DETERMINĂRII UNOR CARACTERISTICI ALE CONSTRUCŢIEI 3 7 1

altă parte, se poate ca la aceeaşi rezonanţă, sub diferite scheme de încărcare, să se obţină aluri spaţiale mult diferite ale deformaţiei dinamice a structurii, fapt care necesită de asemenea o prelucrare suplimentară a rezultatelor experi-mentale.

în urma cutremurelor din anul 1960 din Chile, specialiştii chilieni au ajuns la concluzia că este necesară studierea experimentală sistematică a caracte-risticilor dinamice ale structurilor situate în zone seismice. Primele încercări "n acest sens au fost începute încă din anul 1960. Ca exemplu de organizare a încercării poate fi citată măsurarea frecvenţelor proprii ale unor coşuri de fum vecine. S-a legat un cablu nu prea întins între vîrfurile a două coşuri, iar la mijlocul acestui cablu s-a legat un cablu vertical de care s-a atîrnat o

V1/I/im/www\A^ Fig. 11.5. Fenomen de bătăi datorit suprapunerii vibraţiilor de încovoiere şi

de torsiune la o placă curbă subţire cilindrică precomprimată.

greutate. Greutatea redusă aplica forţe orizontale puternice la vîrfurile coşu-rilor. Prin tăierea cablului vertical vîrfurile coşurilor se descărcau brusc, fapt care produce vibraţii libere, prin înregi-strarea cărora s-au obţinut determinări expe-rimentale ale frecvenţelor proprii.

în fig 11.5 este dată vibrograma vibra-ţiilor libere ale unei plăci curbe subţiri cilin-drice precomprimate. Generarea vibraţiilor a fost efectuată printr-un şoc aplicat la mij-locul deschiderii, la marginea pînzei. înregis-trarea a fost făcută cu ajutorul unui vibro-graf mecanic de mînă tip VR-1. Se observă un fenomen de bătăi, datorit suprapunerii vibraţiilor de încovoiere cu vibraţiile de tor-siune. încercarea a fost efectuată la ÎNCERC.

în fig. 11.6 este dată accelerograma vi-braţiilor libere ale unui planşeu. Generarea vibraţiilor s-a făcut prin căderea unui sac cu nisip pe planşeu.

înregistrarea s-a făcut cu ajutorul unui accelerometru cu traductor inductiv, tip Vibro-Meter, legat cu o punte tensometrică Lange şi cu un oscilograf magnetoelectric tip RFT.

Alături de înregistrarea vibraţiilor se vede baza de timp de 50 Hz dată de curentul de reţea.

Pe baza acestei înregistrări s-au determinat frecvenţa proprie şi decre-mentul logaritmic. încercarea a fost efectuată la ÎNCERC.

•» A fost lăsată la urmă o cale specială de determinare a caracteristicilor dinamice a struc-

turilor, care se referă la Înregistrarea vibraţiilor complexe de slabă intensitate [11.21, 11.22, 11.23]. în cazul cînd se dispune de o aparatură de înregistrare de Înaltă sensibilitate (in

Fig. 11.6. Acceleraţii înregistrate la căderea unei sarcini pe un planşeu.

3 7 2 ÎNCERCĂRI DINAMICE

prezent, aparatură seismografică electrodinamică), se pot determina perioadele proprii i formele proprii de vibraţie ale structurilor fără nici o solicitare artificială, prin simpla iun gistrare a vibraţiilor produse de diverşi factori perturbatori naturali de intensitate reduşi Spre exemplu, pentru construcţiile înalte, a căror solicitare dinamică prin mijloace artificia] reprezintă o problemă excepţional de dificilă, se pot utiliza vibraţiile produse de agitaţi microseismică sau de rafalele de vint de intensitate relativ redusă.

După cum s-a arătat la punctul 11.1, încărcările dinamice care variază în mod nen gulat în timp şi au o densitate spectrală aproximativ constantă în zona frecvenţelor comp» rabile cu frecvenţele proprii ale structurilor, produc vibraţii întreţinute destul de apropiate d o combinaţie liniară de vibraţii periodice cu frecvenţe egale cu frecvenţele proprii ale stru< turii. Dacă se înregistrează vibraţiile unui punct al structurii (spre exemplu, vibraţiile p orizontală ale unui punct de la nivelul superior al unei construcţii etajate), pe vibrogram obţinută se poate determina uşor frecvenţa proprie fundamentală (uneori şi a doua frecvent proprie). Dacă se Înregistrează simultan vibraţiile în mai multe puncte, se pot obţine d: rapoartele amplitudinilor vibraţiilor indicaţii asupra aiurii formelor proprii de vibraţi*

In principiu, o prelucrare mai adîncită a vibrogramelor unor puncte din construcţi şi a vibrogramelor elementelor generatoare de vibraţii (agitaţia microseismică a terenului sa presiunea vîntului) pe baza teoriei vibraţiilor cu spectru continuu, permite şi o determina, a caracteristicilor de amortizare. Rezultatele experimentale astfel obţinute ar fi însă discu-tabile, deoarece nivelul de solicitare este extrem de redus, iar capacitatea de amortizar astfel determinată diferă mult de aceea corespunzătoare solicitărilor puternice.

Metoda schiţată mai Înainte a permis studiul experimental în ţara noastră al caract* risticilor dinamice ale unor clădiri cu mai multe niveluri. Studiul experimental a fost efec tuat Incepînd din anul 1962 de colective din Iaşi şi Bucureşti ale Institutului decercetăr în construcţii şi economia construcţiilor. In anul 1963, colectivul din Bucureşti a efectuat UJ studiu experimental cu caracter statistic al perioadelor proprii fundamentale ale construcţiila Înalte din Capitală. S-au studiat blocurile cu caracter de serie avînd minimum P + 7 divelor, şi construcţiile unicate de proporţii deosebite. Prelucrarea rezultatelor experimentale a perml recomandarea unor formule practice pentru proiectarea antiseismică a construcţiilor înalţi [11.241.

In anul 1964, colcctivul din Iaşi a efectuat un studiu similar pentru clădiri cu număi redus de niveluri, punînd în evidenţă, pc lîngâ influenţa sistemului constructiv, şi influenţi condiţiilor de fundare asupra perioadelor proprii de vibraţie. în acelaşi an, colectivul dii Bucureşti a efectuat înregistrări simultane pe mai multe canale ale vibraţiilor de slabă intensitate ale clădirilor înalte. Fe baza acestui studiu s-au tras concluzii referitoare la alura formelor proprii de vibraţie, la capacitatea de amortizare a vibraţiilor caracteristică diferi-telor sisteme constructive şi la intensitatea vibraţiilor de torsiune (11.25). în f ig. 11.7 esU redată Înregistrarea simultană a vibraţiilor orizontale pe direcţie transversală ale unei clădiri înalte, simultan la nivelul terenului şi la etajele II, IV. V I şi VII I , în fig. 11.8 este redată înregistrarea simultană a vibraţiilor orizontale transversale pe podeşte le de la ultimul etaj ale celor două scări ale unei clădiri cu parter şi 12 etaje. Vibrogramele ua şi u& reprezintă respectiv vibraţiile celor două scări. Vibrograma Ua+iit, (obţinută prin montarea în serie şi în fază a două seismometre V E G I K (v. cap. 3) amplasate pe cele două podeşte) permite

să se studieze deplasările orizontale transversale «<•= " a ^ , ale axei clădirii. Vibrograma

"a (obţinută prin montarea în serie şi în antifază a două seismometre V E G I K amplasate pe cele două podeşte) permite să se studieze vibraţiile de torsiune de ansamblu ale clădirii [11.25].

Studiul înregistrărilor pe mai multe canale a permis să se tragă o serie de concluzii, printre care:

— formele proprii fundamentale de vibraţie ale clădirilor cu sisteme constructive uti-lizate In ţara noastră, avtnd Înălţimea pînă la 15 niveluri, au o alură care diferă foarte puţin de cea liniară (pentru calculul la acţiunea seismică se poate considera, fără erori practice, că alura este riguros liniară);

— capacitatea de amortizare a vibraţiilor in stadiul solicitărilor de foarte slabă inten-sitate, depinde în mod perceptibil de sistemul constructiv; ordinea în care capacitatea de amortizare descreşte pentru cîteva sisteme constructive ale clădirilor înalte din ţara noastră,, este următoarea: structuri din panouri mari cu îmbinări continue, structuri din panouri mari cu îmbinări la colţuri, structuri monolite, schelete monolite glisate în curs de execuţie (fără clemente de finisaj);

ÎNCERCĂRI DESTINATE DETERMINĂRII UNOR CARACTERISTICI ALE CONSTRUCŢIEI 3 7 3

— amplitudinea oscilaţiilor de torsiune este importantă (datorită lor, deplasările ori -r le Ia vîrlul construcţiei pot fi cu 3 0 % mai mari pentru diafragmele marginale declt u diafragmele centrale).

Determinarea experimentală a caracteristicilor vibraţiilor proprii ale unei structuri poate să prezinte interes din mai multe puncte de vedere. în primul rînd, în cazurile cînd determi-

Vv

\-<VW-

Fig. 11.7. înregistrarea simultană a vibraţiilor ori-zontale pe direcţia transversală ale unei clădiri înal-

te din Bucureşti.

. A A K W s f ' M

narea lor prin calcul nu poate fi făcută cu suficientă precizie şi siguranţă, verificarea expe-rimentală poate să fie indispen-sabilă înainte de punerea struc-turii în exploatare (pentru asi-gurarea contra rezonanţei etc.), Tn al doilea rînd, determina-rea lor experimentală permite depistarea anumitor vicii de construcţie. Aceasta se face con-fruntînd datele experimentale cu rezultatele calculului şi cău-tînd explicaţia neconcordanţei celor două categorii de rezul-tate.

Determinarea experimen-tală a caracteristicilor vibra-ţiilor proprii constituie o acti-vitate căreia i se dă atenţie, din te în ce mai mare. în unele iazuri, ea constituie o metodă le recepţie a construcţiilor si-uate în regiuni seismice, pen-ru care calitatea execuţiei pre-intă un interes deosebit.

S-a constatat experimental ă datorită diferitelor condiţii «exploatareşi înspecialatem-eraturilor ridicate, unele struc-uri îşi modifică în limite foar-e largi rigiditatea. Efectul unei stfel de modificări asupra ca-icteristicilor dinamice ale tructurii este evident foarte important. Se pot ivi cazuri în care perioada roprie fundamentală a unui coş de fum să se dubleze sau să crească chiar mai mit, faţă de momentul dării în exploatare. Acest fapt are ca urmare o lodificare sensibilă a comportării construcţiei la acţiunea încărcărilor dina-tice, fie ele date de vînt âau de cutremur.

Considerentele expuse mai înainte pun în evidenţă necesitatea unui pro-,-ram dc control periodic al caracteristicilor dinamice ale unor structuri im-

Fig. 11.8. înregistrarea simultană a vibraţiilor ori-zontale pe direcţie transversală ale ultimului etaj al unei clădiri cu parter şi 12 etaje din Bucureşti.

3 7 4 ÎNCERCĂRI DINAMICE

portante. Pe baza acestui control periodic se poate pune în evidenţă evoluţia caracteristicilor materialului, apariţia unor eventuale defecte periculoase (coroziunea armăturii, degradarea betonului etc.) şi necesitatea eventualelor măsuri de reparare şi consolidare.

11.4. Determinarea încărcărilor dinamice

Principalele surse ale încărcărilor dinamice care acţionează asupra strucţiilor sînt:

— acţiunea maşinilor şi utilajelor industriale cu amplasament f ix; — acţiunea utilajelor de ridicare şi transport din industrie; — acţiunea mijloacelor de transport rutiere şi feroviare; — acţiunea vîntului; —> acţiunea seismică. Toate categoriile enumerate pot să prezinte dificultăţi în ce priveşte

determinarea exactă a intensităţii şi evoluţiei lor în timp. Atunci cînd deter-minarea experimentală a încărcărilor dinamice este necesară, ea poate fi făcută pe două căi: fie măsurînd direct intensităţile, fie urmărind efectul lor asupra structurii cercetate. Deoarece măsurarea efectului asupra construcţiilor va fi discutată la pct. 11.5, împreună cu problema de comportare a construcţiilor, în continuare se va aborda numai problema măsurării directe a încărcărilor dinamice. Determinarea experimentală a presiunii vîntului şi a acceleraţiilor seismice constituie activităţi de cercetare care necesită o specializare adîn-cită şi nu intră în cadrul cărţii de faţă. Acţiunea mijloacelor de transport rutiere, feroviare etc. se ia practic în consideraţie numai prin măsurarea efec-tului lor (deplasări dinamice, solicitări dinamice etc.), asupra construcţiilor respective. Aşa dar, va fi discutată numai determinarea experimentală a în-cărcărilor date de maşinile şi utilajele industriale cu amplasament fix, sau de utilajele industriale de ridicare şi transport.

Maşinile şi utilajele industriale cu amplasament fix (maşini unelte, motoare cu ardere internă sau electrice, compresoare, pompe, turbine etc.) au organe mobile care în timpul funcţionării aplică forţe variabile în timp asupra lagă-relor. Aceste forţe sînt transmise la construcţie, luînd pentru aceasta rolul de încărcări dinamice.

în principiu, dacă se cunoaşte schema cinematică a organelor mobile împreună cu distribuţia maselor acestor organe, determinarea încărcărilor dinamice aplicate construcţiei se poate efectua prin calcul. în realitate, este de multe ori necesar ca încărcările dinamice să fie determinate experimental, din diferite motive: fie că schema cinematică şi distribuţia maselor nu sînt cunoscute, fie că, datorită imperfecţiunilor dc fabricaţie sau uzurii, aceste date diferă în realitate de datele nominale.

în scopul determinării experimentale a încărcărilor se pot adopta două căi:

— măsurarea directă a forţelor transmise, prin introducerea unor dina-mometre rigide (care să nu influenţeze încărcările aplicate construcţiei) între batiul maşinii şi elementul de construcţie pe care aceasta se reazemă;

DETERMINAREA COMPORTĂRII STRUCTURILOR IN CONDIŢII DE EXPLOATARE 3 7 5

— măsurarea indirectă a forţelor transmise prin montarea maşinii pe o istrucţie auxiliară calibrată anterior, adică o construcţie pentru care se iioaşte comportarea dinamică la orice forţe date, determinarea comportării »tei construcţii (cu ajutorul accelerometrelor, tensometrelor etc.) şi calculul -ţelor transmise pe baza datelor referitoare la efectul asupra construcţiei.

Utilajele, de ridicare şi transport din industrie (poduri rulante, monoşine . > transmit structurii prin intermediul căilor de rulare, încărcări dinamice punctele de aplicaţie mobile. Caracterul dinamic al încărcărilor aplicate

nstrucţiei provine din mai multe cauze: modificarea poziţiei utilajului, •nivelările căii, frînarea utilajului în ansamblu sau a părţilor sale compo-nte. ,

Determinarea prin calcul, în cazul general, a comportării unei structuri i> acţiunea unei încărcări mobile constituie o problemă teoretică dificilă, a poate fi simplificată făcînd anumite ipoteze asupra raportului dintre masa .ilajului şi masa grinzii de rulare, dintre timpul necesar pentru parcurgerea inzii de rulare şi perioada proprie fundamentală a acesteia etc.

Dificultăţile unui calcul dinamic exact dau o importanţă deosebită de-:rminării experimentale a încărcărilor dinamice în astfel de cazuri. în acest

'A>p se pot adopta două căi; -— măsurarea forţelor transmise pe calea de rulare la elementul de con-

trucţie, prin introducerea unor dinamometre rigide în punctele de contact intre ele;

— măsurarea forţelor transmise de roţi căii de rulare, prin introducerea nor tensometre sau accelerometre la lagărele roţilor.

A doua cale dă informaţii mai largi asupra încărcărilor dinamice, întrucît icrmite o înregistrare a eforturilor sau acceleraţiilor pe toată durata feno-aenului, cu ajutorul aceluiaşi dispozitiv de măsurare.

11.5,. Determinarea comportării structurilor în condiţii de exploatare

în multe cazuri prezintă interes determinarea comportării structurii în xmdiţii de exploatare sau în condiţii artificiale care caută să se apropie cît mai mult de condiţiile cele mai defavorabile scontate pentru exploatare. \stfel de încercări prezintă interes în special în cazurile cînd determinarea izolată a caracteristicilor dinamice ale structurii sau a încărcărilor dinamice este greu de efectuat sau este neconcludentă pentru comportarea în exploatare. Cîteva cazuri cînd astfel de încercări se impun, sînt enumerate în continuare (11.26, 11,27],

O structură complexă a unei construcţii industriale supusă acţiunii unui număr mare de maşini şi utilaje producătoare de încărcări dinamice, are o comportare ce se determină greu prin calcul. Frecvenţele proprii ale unei structuri cu mai multe deschideri sînt apropiate între ele, fapt care aduce complicaţii în apropierea pericolului de rezonanţă. Alurile formelor proprii de vibraţie diferă de asemenea puţin intre ele. Aceste condiţii fac un calcul dinamic exact imposibil în practică şi, uneori, încercarea în regim de exploa-

376 ÎNCERCĂRI DINAMICE

tare este singura în măsură să ofere informaţii concludente asupra calităţii structurii şi asupra eventualelor măsuri suplimentare necesarc pentru buna comportare a acesteia. In astfel de cazuri se montează provizoriu maşinile şi utilajele producătoare de încărcări dinamice şi se măsoară efectul funcţionării acestora (deplasări, acceleraţii, tensiuni) asupra construcţiei. Construcţia intră în regim de vibraţii întreţinute, periodice sau aproape periodice. Studiul experimental al comportării se facc cu aparatură de tip seismometric şi ten-sometric, indicatoare sau înregistratoare. în funcţie de rezultatele experimen-tale obţinute, se păstrează sistemul de montare adoptat iniţial, se introduc elemente amortizoare suplimentare sau se iau alte măsuri de îmbunătăţire a soluţiei. Este necesar ca încercarea să se facă nu numai la turaţia nominală de regim a maşinilor şi utilajelor, ci şi la turaţii puţin diferite de aceasta (în plus sau în minus), în vederea unei mai corecte aprecieri a pericolului de rezonanţă. De asemenea, prezintă un interes deosebit determinarea compor-tării structurii în regim tranzitoriu, la punerea şi scoaterea din funcţiune a maşinilor şi utilajelor. în prezent, în practică este imposibil de făcut un calcul al solicitărilor în regim tranzitoriu (adică în cazul turaţiilor variabile, la pornirea şi oprirea maşinilor) de aceea, încercarea directă este singura m măsură de a da informaţii asupra comportării structurii în aceste condiţii (mai ales atunci cînd apare fenomenul trecerii prin rezonanţă). înregistrările accelerometrice şi tensometrice permit să se determine pe de o parte ampli-tudinile deplasărilor, vitezelor, acceleraţiilor şi forţelor de inerţie, iar pe de altă parte amplitudinile tensiunilor. Cunoscînd amplitudinile forţelor de inerţie şi parametrii ciclului de solicitare periodică pentru tensiuni, se poate evalua mult mai precis decît prin calcul pericolul de epuizare a capacităţii portante prin oboseală, prevăzîndu-se, spre exemplu, numărul de cicluri sau durata de exploatare la care construcţia va rezista. Cunoscînd amplitudinile vitezelor şi acceleraţiilor punctelor materiale ale elementelor de construcţie se pot trage concluzii obiective asupra măsurii în care procesul tehnologic este stîn-jenit de vibraţii. Aceasta se poate face comparînd valorile măsurate cu valorile date în fig. 11.3 sau în tabela 11.1. Exploatarea structurii în regim de soli-citare dinamică şi eventual în condiţii de temperatură ridicată sau de agenţi corozivi poate să aibă drept urmare o modificare a proprietăţilor materialelor de construcţie, manifestată în primul rînd prin modificarea frecvenţelor proprii ale structurii. Din acest motiv, mai ales la structurile importante, prezintă un interes practic atît studierea periodică a comportării în exploatare, pentru a se pune în evidenţă modificarea caracteristicilor ciclului de solicitare din cauza modificării proprietăţilor materialelor de construcţie, cît şi determi-narea comportării la eventualele reînoiri ale utilajului industrial.

Elementele de construcţie şi strueturile supuse acţiunii vehiculelor sau maşinilor de ridicarc şi transport (astfel de elemente sînt: podurile, viaduc-tele, grinzile de rulare etc.) sînt supuse unei stări de solicitare care consti-tuie rezultatul unei interacţiuni dinamice a construcţiei cu sarcinile mobile. Deoarece fenomenul de interacţiune amintit are un caracter complex, de-terminarea independentă a caracteristicilor structurale şi a încărcărilor în vederea determinării ulterioare prin calcul a solicitărilor, poate să nu fie o cale satisfăcătoare din punct de vedere practic. în astfel de situaţii apare frecvent necesitatea unei încărcări directe în condiţii de exploatare reale

DETERMINAREA COMPORTĂRII STRUCTURILOR IN CONDIŢII DE EXPLOATARE 3 7 7

sau simulate, stabilite printr-o temă de încercare. în ce priveşte convoaiele ie încărcări destinate încercării podurilor, viaductelor etc. se va vedea pct. 13.

Studierea comportării construcţiei se face cu ajutorul tensometrelor ji accelerometrelor. Rezultatele încercării constau în curbe de variaţie în timp i tensiunilor din punctele cele mai solicitate şi în accelerograme. Prelucrarea •ezultatelor permite să se determine coeficienţii de impact Av, a căror semni-ficaţie este dată de raportul

kd=U* (11.23) "s

mde Ua este săgeata maximă produsă de acţiunea convoiului care se depla-ează cu viteză convenţională prescrisă, iar u, este săgeata maximă produsă le acţiunea aceluiaşi convoi îi cazul deplasării cu o viteză foarte redusă, deficienţii de impact determinaţi sînt utilizaţi pentru multiplicarea în calcule

încărcărilor sau eforturilor provenite din deplasarea convoiului, considerată tatică. Pentru lucrările importante prezintă interes un program de control eriodic, cu ajutorul încercărilor dinamice în condiţii de exploatare. Un ontrol periodic permite compararea comportării construcţiei la diferite irste sub aceeaşi încărcare. Acest control poate să pună în evidenţă eventuala ezvoltare a unor degradări ale construcţiei (alterarea betonului sau coroziunea rmăturii la elemente de beton armat, degradarea fundaţiilor la poduri etc.). e această bază se pot lua măsuri de prevenire a eventualelor accidente.

Structurile zvelte (coşuri de fum, turnuri de televiziune, antene, conducte, oduri suspendate etc.) supuse acţiunii vîntului au o comportare dinamică sosebit de complexă. Principalele tipuri de vibraţii ale acestor construcţii nt:

— vibraţii pe direcţia de acţiune a vîntului, datorite inconstanţei pre-unii dinamice a vîntului (prezenţei rafalelor de vînt);

— vibraţii pe direcţia normală direcţiei de acţiune a vîntului, datorite urgerii periodice alternative a vîrtejurilor de aer de o parte şi de alta a instrucţiei; j — vibraţii complexe de încovoiere şi torsiune întreţinute neliniar.

Comportarea structurilor zvelte în timpul tuturor acestor tipuri de vibraţii te puţin studiată pînă în prezent, iar valorile convenţionale ale încărcărilor namice stabilite pentru proiectare sînt încă mult controversate. Această uaţie face necesară determinarea experimentală a comportării construc-lor zvelte sub acţiunea vîntului de diferite intensităţi. Activitatea experi-;ntală în acest domeniu este o necesitate dictată între altele şi de accidentele portante apărute la unele construcţii zvelte (coşuri dc fum, poduri suspen-te). Studiul comportării construcţiei se face cu ajutorul anemometrelor, îelerometrelor şi tensometrelor. înregistrările permit determinarea intensi-vi efectelor dinamice, a tensiunilor maxime şi a unor caracteristici dinamice s construcţiei (frecvenţe proprii, decrement logaritmic, forme proprii).

Pentru unele construcţii importante de acest tip, s-a dovedit necesară ntarea permanentă a unei aparaturi de măsurare (în special accelerometre) •e permite, între altele, să se obţină precizări în legătură cu valorile con-

3 7 8 ÎNCERCĂRI DINAMICE

venţionale ale încărcărilor luate în calcul. Efectuarea permanentă sau pei dică a unor înregistrări ale comportării construcţiilor zvelte'sub acţiui vîntului poate să prezinte interes deosebit. Astfel, în cazul coşurilor de f supuse permanent unor temperaturi ridicate, rigiditatea dinamică poate scadă considerabil în timp. Ca urmare, perioadele proprii cresc, ceea ce f ca efectele dinamice ale rafalelor de vînt să poată creşte considerabil.

Structurile construcţiilor amplasate în zonele seismice sînt supuse în timpul cutre rcior unor solicitări dinamice complexe. Cu toată dezvoltarea actuală a calculului dinam structurilor, calculul este departe de a descrie comportarea reală a construcţiilor în tin cutremurelor puternice, cînd apar solicitări în stadiul plastic. Deoarece cutremurele puteri se succed la intervale de timp mari, alături de măsurarea acceleraţiilor în timpul cutre relor reale, csLe necesară generarea unor solicitări seismice artiificiale In vederea studi comportării unor structuri experimentale (11.28, 11.29). Solicitările seismice artificiale f i provocate în principal cu ajutorul exploziilor puternice (11.30). Exploziile slabe, şoco sau vibraţiile periodice care provoacă solicitări reduse pot servi pentru determinarea t caracteristici dinamice ale structurii, dar nu pentru studiul comportării structurii sub acţii cutremurelor puternice.

Problemele principale legate de generarea cutremurelor artificiale au fost trecute în re? la pct. 4.5. înregistrarea comportării construcţiei se face în special cu ajutorul accelerc trelor, care permit să sc determine forţele de inerţie reale la care rezistă structura şi » determine deplasările dinamice. Pe baza deplasărilor dinamice reale se poate determina grj de dezvoltare a deformaţiilor plastice, adueîndu-se astfel corecţii importante calculului dina liniar. Măsurarea tcnsomctrică a comportării structurii este uneori puţin concludentă, intr deformările plastice mari, concentrările dc tensiuni şi redistribuţiile pronunţate însoţit distrugeri locale aduc mari dificultăţi în interpretare.

Specialiştii institutului de fizica pămîntului din Moscova au reuşit înregistreze în anul 1953 vibraţiile simultane ale unei construcţii în tim unui cutremur real în regiunea Aşhabad. înregistrarea simultană s-a fă cu vibrografe VEGIK, cu galvanornctrc GB-II1-3 şi cu un oscilograf mag toelectric cu mai multe canalc [11.31].

Specialiştii californieni au efectuat în anul 1952 [11.18] înregistrări vibraţiilor unei construcţii sub acţiunea unei explozii putcrnice. S-au utili circa 180 t exploziv amplasat la o distanţă de circa 300 m de constau încercată. S-au măsurat acceleraţii ale terenului şi ale unor puncte ale c strucţiei. Acceleraţiile măsurate au atins 0,1 g.

11.6. încercări destruetive

Categoriile de încercări descrise mai înainte pot fi atît încercări pe construcţii r< cît şi uneori încercări de laborator, pot să aibă un caracter de verificarc a unei constn sau un caracter de cercetare. încercările dinamice destruetive au un caracter strict de a tare [11.32].

Aceste încercări trebuie să constituie de obicei un factor determinant în aprecierea c cităţii portante a unei construcţii solicitate dinamic.

Solicitările dinamice destruetive cele mai tipice sînt: — şocul, manifestat printr-un nivel ridicat de solicitare tn stadiul plastic; — solicitarea periodică repetată dc puţine ori, cu trecere în stadiul plastic; — solicitarea periodică repetată de un număr mare de ori, care are drept urmare 1

menul de oboseală. Tipurile de solicitări enumerate nu epuizează tipurile posibile în practică, necuprina

spre exemplu, solicitările aperiodice repetate de un număr de ori mic sau mare. Totuşi baza tipurilor enumerate este posibil să se abordeze majoritatea cazurilor întîlnite tn prad

ÎNCERCĂRI DESTRUCTIVF. 379

La proiectarea şi interpretarea unei încercări dinamice destruetive apar o seric dc pro-bleme specifice, care constituie In acelaşi timp dificultăţi remarcabile-

— stabilirea nivelului de degradare a structurii carc defineşte capacitatea portantă, la tipul respectiv de solicitare;

— sinteza între proprietăţile fizico-mecanice ale materialelor şi caracteristicile geometrice •le structurii, in vederea evaluării capacităţii portante;

— utilizarea datelor referitoare la capacitatea portantă sub un proces de solicitare dat, la vederea stabilirii acestor date pentru un alt proces de solicitare (în general de alură apropiată);

— cumularea efectelor mai multor procese dc solicitare simultane sau succesive. Problemele ridicate imbracă aspecte diferite pentru fiecare din tipurile de solicitări

destruetive enumerate mai Înainte. De multe ori, în prelucrarea rezultatelor încercărilor des-truetive, este necesară adoptarea unei reprezentări energetice a fenomenului care poate să aducă servicii în interpretarea unor fenomene ca efectul vitezei de creştere a solicitărilor, cumularea degradărilor In cazul solicitărilor repetate etc.

Mărimile măsurate in cursul acestor încercări sînt în mod normal acceleraţiile sau deplasările, mai concludente decît deformaţiile specifice.

Tehnica încercărilor destruetive constituie încă o problemă deschisă, datorită în spccial dificultăţilor principiale dc interpretare semnalate mai înainte.

Examinarea obiectului şi metodicii încercărilor dinamice pune în mod net in evidenţă complexitatea lor în comparaţie cu încercările statice.

Situaţia dată face ca în încercările dinamice să fie nevoie de mai multă iniţiativă în concepţia încercării şi în metodică, adoptîndu-se de la caz la caz una dintre tehnicile de înccrcare descrise sau eventuale tehnici originale, fn funcţie de scopul urmărit.

Este util să se atragă încă o dată atenţia asupra utilajului complex pe care îl cere o astfel de încercarc şi asupra specializării personalului, care trebuie să cuprindă întotdeauna alături de specialişti pregătiţi în domeniul dinamicii construcţiilor şi specialişti în domeniul aparaturii moderne de încercare.

Acest capitol, destinat descrierii încercărilor dinamice, nu poate sa epuizeze toate problemele ridicate de aceste încercări şi îşi propune, în primul rînd, să pună în ternă pe cititorul interesat, pentru ca acesta să poată colabora în cit mai bune condiţii cu unităţile de specialitate însărcinate cu efectuarea unor astfel de încercări. •

Bibliografie 11.1. S o r o k i n, E. S., Dinamiceskii rasciot nesuşcih konstrukţii zdanii, Moskva, Gosstroi-

izdat, 1956. It.2. B o l o t i n , V. V., Statisticeskie metodt v stroitelnoi mehanike, Moskva, Gosstroiizdat,

1961. 11.1 B u z d u g a n G h . , H a m b u r g e r , L. , W e r r a c s c l i e r , V. , Fundaţii de

maşini, Bucureşti, Editura tehnică, 1958. 11.4. K o r c i n s k i i , I. L. , P o 1 i a k o v, S. V. , B î h o v s k i i , V. A. , şi alţii,

Bazele proiectării clădirilor tn regiuni seismice, traducere din limba rusă, Bucureşti, Editura tehnică, 1964.

11.5. S o 1 i m a n, J. I., Criteria for permissible levels of industrial oibrations with regard to their effect on human beings and buildinqs, Rapports du Colloque RILEM, Budapest, 1963.

11.6. A i s t o v , N. N., Ispltanie soorujenii, Moskva, Gosstroiizdat, 1960.

380 ÎNCERCĂRI DINAMICE

11.7. B e z u h o v, K. I., Ispttanie stroitelnth konstrukţii i soorujenii, Moskva, Gosstroii«4 1954.

11.8. B a e z a, M, Determinaciân experimental de perlodos de oscilaciăn de edificios de hormif armado, Revista del IDIEM, 1, 1963.

11.9. B 1 u m e, J. A . , Period determination and other earthquake stadies of a fifteen s& building, Proc. 1-st Wolrd Conf. on Earthquake Engineering, Berkeley, 19c

11.10. B 1 u m e, J. A. , B i n d e r , R . W. , Periods of a modern multi-story office build. during construction, Proc. 2-nd World Conf. on Eartquake Engineering, Tokyo,19"

11.11. B l u m e , J. A. , M e e h a n, J. F. , A structural-dynamic researc progr on actual schoot-buildings, Proc. 2-nd World Conf. on Eartquake Engineeri Tokyo, 1960.

11.12. B y e r 1 y , P., 11 c s t e r, J., M a r s h a 1 1, J. K. , The natural periods of vib tion of some tall bu ildings in San Francisco, Bull. Seismological Socicty of Ar rica, 1931.

11.13. C 1 o u d, W, K . , Period measurements of structures in Chile, Bull. Seismologi Sociely of America, 2, 1963.

11.14. C l o u d , W. K . , C a r d e r, D. S., The strong motion program of the coast t geodetic survey, Proc. 1-st Wrorld Conf. on Eartquake Engineering, Berkeley, 19

11.15. K a n a i, K . , K i s h i n o u y e, F., N a s u, N. , K a w a s u m i, H. , Vibrai of a reinforced concrete building moved tvilh vibration generators, Bull. Eartqui Research Institute, 2, 1958. '

11.16. L e n g y e l , J. , The measurement of natural frequency, damping and deformation building structures, Rapports du Colloque RILEM, Budapest, 1963.

11.17. T a k e u c h i , M., N a k a g a w a , K. , Vibrational characterislics of buildii Proc. 2-nd World Conf. on Earthquake Engineering, Tokyo, 1960.

11.18. K i s h i n o u y e , F . , Phase lag of vibrations of buildings excited by a vibrator, Bi Earthquake Research Institute, 2, 1957.

11.19. K o b a y a s h i , H. , Dynamic properties of building decided by measurement of vibrai during earthquakes, Proc. 2-nd World Conf. on Earthquake Engineering, Tok 1960.

11.20. S a n d i , H., S e r b ă n e s c u , G., N i c u l e s c u , C., Utilisation des mod pour etablir la technique des mesures dynamiques, Rapports du Colloque RILî Budapest, 1963.

11.21. C i j a n Ţ z a i - I u n, Kolebaniia zdanii pri mikrroseismiccskom vozbujdenii, Tr Instituta Fiziki zemli, Voprosl injenernoi seismologhii. nr. 4, 1961.

11.22. K a n a i , K , , T a n a k a , T . , O s a d a , K . , Measurement of the microtremoi Bull. Earthquake Research Institute, 2, 1954.

11.23. K a w a s u m i , H. , K a n a i , K . , Vibration of buildings in Japan, Part. I. Sn amplitudine vibrations of actual buildings, Proc. 1-st World Conf. on Earthqu Engineering, Berkeley, 1956.

11.24. S a n d i , H. , S e r b ă n e s c u , G., B u g h e a n u , A. , Determinări experimen ale perioadelor proprii de vibraţie pentru clădirile înalte din Bucureşti, Rev construcţiilor şi a materialelor de construcţii, 7/1964.

11.25. S a n d i , H. , S e r b ă n e s c u , G., Determinări experimentale asupra caracter cilor dinamice ale construcţiilor tnalte din ţară, Referat ÎNCERC, Tema T august 1964.

"14.26. P ă i , T . , G o s c h y , B. , ÎL iude dynamique des ponts-dalles composes en biton a —J et biton pricontraint, Rapports du Colloque RILEM, Budapest, 1963. 11.27. S n i a d k o w s k i , Z. , Investigations into the dynamic coefficient of crane gin

Rapport du Colloque RILEM, Budapest, 1963. 11.28. H u d s o n, D. E. , A 1 f o r d, J. L. , H o u s n e r , G. W . , Measured resp

of a structure to an explosiue-generated ground shock., Bull. Seismological Soc of America, 3, 1954.

11.29. L i n d e r, R . , Die Auswirkung von Sprengerschiitterungen beim Slollen u. Kasernen Der Bauingenieur, 10, 1961.

11.30. M e d v e d e v , S. V. , Seismika gornth vzrivov, Moskva, Nedra, 1964. 11.31. M e d v e d e v , S. V. , Injenernaia snsmologhia, Moskva, Gosstroiizdat, 1961. 11.32. H i s a d a, T . , N a k a g a w a, K . , VibraHons of buildings in Japan, Partj

Vibrations tests of building structures up to failure, Proc. 1-st World Conf Eartquake Engineering, Berkeley, 1956.

ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE 3 8 1

2 ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE. URMĂRIREA ÎN TIMP A CONSTRUCŢIILOR

12.1. încercări nedestructive

încercările nedestructive în general precum şi metodele şi aparatele pecifice acestor încercări au fost prezentate în cap. 5. Se reaminteşte cu această cazie numai că prin metode nedestructive în accepţiunea actuală a acestui ermen se înţeleg metodele de încercare care procură informaţii asupra unor aracteristici, de obicei de rezistenţă, ale materialelor fără a le distruge prin iicercare.

s în continuare se vor prezenta cîtcva din aplicaţiile mai însemnate ale .cestor metode pentru ca cititorul să-şi poală face o imagine despre utilitatea or şi pentru ca, în accste probleme, să aibă un îndrumar precis al modului le organizare şi efectuarc a încercărilor, de interpretare a rezultatelor, pe are sâ-1 poată folosi direct în aplicaţii similare sau ca exemplu în probleme Înrudite.

Aplicaţiile care au fost alese spre a fi prezentate sînt: controlul calităţii jetonului în construcţii şi elemente de construcţii din beton armat, determi-îarea poziţiei şi diametrului armăturilor la aceleaşi elemente şi în sfîrşit controlul calităţii sudurilor la construcţiile metalice.

12.1.1. Controlul calităţii ^betonului In construcţie

Sînt numeroase cazurile în care rezultatele încercărilor pe corpuri de probă nu par suficient de convingătoare. Ca exemple, în acest sens, se citează iouă cazuri opuse.

i în construcţie, deşi betonul este în general satisfăcător, apar defecte locale de turnare a betonului, vizibile sau bănuite, cum sînt rosturile, cuiburile de segregare, golurile etc., zone în care capacitatea portantă este evident mai slabă decît în restul elementului. Pentru a puLea aprecia cantitativ cît de slabă este, ar trebui să se cunoască întinderea acestor defecte şi care este rezis-tenţa caracteristică betonului din aceste zone. Este limpede că acestea nu pot fi aflate cu ajutorul corpurilor de probjLJ

în al doilea rînd se va cita o situaţie oarecum opusă. Să presupunem că la încercarea epruvetelor, păstrate în condiţiile construcţiei, construcţie considerată relativ masivă, s-au obţinut rezistenţe scăzute ca urinare a tempe-raturilor scăzute existente în timpul întăririi betonului. Trebuie considerată construcţia compromisă pe baza rezultatelor acestor încercări. Este evident că pierderile din căldura degajată în timpul reacţiilor de hidratare a cimcntului în epruvetă şi în construcţie sînt foarte diferite; de asemenea capacitatea de izolare termică a cofrajului de lemn al construcţiei şi al cofrajului metalic al epruvetei este diferită. în aceste condiţii este clar că ceea ce interesează este rezistenţa betonului din construcţie, nu a celui din corpurile de probă.

3 8 2

Pentru determinarea calităţii betonului în construcţie pot fi utiliza următoarele metode nedestructive:

— metodele acustice — şi în mod special metodele nedestructive impuls, bazate pe măsurarea vitezei de propagare a unui tren de unde frecvenţă sonoră sau ultrasonoră (v. cap. 5);

— metodele mecanice sau de duritate superficială bazate fie pe măsurai energiei elastice remanente (metode de recul) fie pe măsurarea energiei deformare (metode de amprentă) (v. cap. 5). Metodele mecanice sînt suscej bile de erori mai mari şi din această cauză se recomandă numai ca met< orientative. Ele sînt total contraindicate atunci cînd calitatea betonului stratul superficial este diferită de cea din straturile de adîncime;

-metodele atomice, şi anume metodele bazate pe interacţiunea rad ţiilor y cu betonul (v. cap. 5). Aceste metode sînt indicate pentru identifica unor goluri, a unor fisuri sau rosturi pătrunse şi a urmăririi compactiti betonului în construcţii de beton armat;

— metodele electrice, bazate pe măsurarea constantei dielectrice a nu rialelor (v. cap. 5). Aceste metode se folosesc ia determinarea umiditi jetonului în construcţie.

în cele ce urmează se vor urmări în mod special aplicaţiile metod< nedestructive de impuls, astăzi cele mai răspîndite metode pentru contn calităţii betonului „in situ".

Controlul calităţii lucrărilor de beton armat prin metode nedestrucl de impuls se poate referi la una din următoarele două probleme mari:

— determinarea unor defecte ale betonului; — determinarea rezistenţei betonului. în prima grupă dc probleme, relativ mai simplă întrucît se poate rezo

numai cu ajutorul mărimilor acustice, intră stabilirea existenţei şi dimen nilor golurilor din interiorul betonului, a existenţei şi adîncimilor fisuri a prezenţei rosturilor de turnare, a adîncimii cuiburilor de segregare betoane etc.

Determinarea rezistenţei betonului presupune transformarea mărim acustice, măsurate direct de aparat, în mărimi mecanice (v. cap. 5). De ; cizia cu care se face această transformare depinde, în cea mai mare pa precizia determinării rezistenţei beLonului.

Oricare ar fi însă problemele pe care le pune betonul din construi acordarea asistenţei tehnice pentru controlul calităţii lucrărilor pe un şai presupune o serie de măsuri preliminare pentru asigurarea unor date cor de măsură.

Primul element care trebuie verificat este existenţa unei alimei conform cerinţelor aparatului folosit în asistenţa tehnică. Trebuie verifi tensiunea şi stabilitatea sa, frecvenţa şi stabilitatea ei în timp (v. cap

A doua problemă o constituie alegerea elementelor şi punctelor de îl care. Elementele cele mai ^sensibile la variaţia calităţii betonului sînt st! mai ales cei solicitaţi centristele mai insensibile clemente la variaţia rezişti betonului sînt tiranţii, la care se admite fisurarea betonului şi există rea suficiente în zona de ancoraj, precum şi plăcile încovoiate. O mare atr trebuie acordată şi grinzilor supraarmate la care ruperea se produce betonul comprimat.

Î N C E R C Ă R I N E D E S T R U C T I V E 3 8 3

D i n t r e aceste e lemente se a leg p e n t r u v e r i f i c a r e , t o a t e sau o p a r t e , d u p ă £*:a aparentă a calităţii betonului de la un element la altul. în cazul

. se fac determinări pe ambele perechi de feţe pentru controlul rezul-ţ i . Defectele locale în stîlpi trebuie cercetate îndeosebi în zona din capul nhii (goluri sub armăturile din grinzi) sau la baza stîlpului, defecte formate esturile de lemn, talaj, noroi, rămase din pricina necurăţirii cofrajului ate de turnare sau provocate dc mustăţile greifuitc ale armăturii etaju-inferior. Defectele locale în grinzi apar fie la partea inferioară a grinzii din pricina armături dese şi a unor agregate mari în beton fie în lungul rosturilor

ntrerupere a turnării betonului în grindă. Ele sînt în general mai puţin culoase din punct de vedere al capacităţii portante decît cele din stîlpi >t fi mai uşor remediate, betonului sau mortarului ce foloseşte la această aţie cerîndu-i-se să îndeplinească mai mult un rol de protecţic împotriva ziunii armăturii decît unul de rezistenţă. Plăcile sînt elemente la care se întîlnesc mai rar defecte locale ale beto-ii din cauza uşurinţei cu care se face turnarea lor. Astfel de defecte sînt de cele mai multe ori vizibile şi uşor de identificat.

Un tip de defecte des întîlnit în turnările verticale îl constituie cuibu-de betoane segregate. Segregarea betonului se produce într-un cîmp de Î ca urmare a diferenţei dinLre greutatea specifică a agregatelor şi cea Drtarului. Numărul punctelor de încercare pe un element depinde de mărimea, xa şi forma defectului bănuit, la elementele care conţin defcctc. Pentru lentele care nu au defecte locale şi la care se cere numai verificarea rezis-ei betonului, necesarul este de minimum 10—12 puncte amplasate în cel 1 două secţiuni cu solicitări mari. La stîlpi, punctele de înccrcare trebuie alese pe cele două direcţii tran-ale distincte ale piesei. Pentru întocmirea defectogramei unui element utilă formarea unei reţele cu ochiuri pătrate sau dreptunghiulare care î'opere întreaga suprafaţă a elementului. Distanţa între laturile orizontale aroiajului, la stîlpi, în cazul în care nu se dispune de un aparat pentru •minarea poziţiei etrierilor, este bine să se ia egală cu:

y (12.1)

ire: h este latura verticală a caroiajului; le — distanţa între etrieri; b — dimensiunea transversală a elementului,

idu-se astfel posibilitatea existenţei cît mai multor determinări în afara de influenţă a etrierilor.

Trebuie de asemenea evitate măsurările în dreptul armăturii longitudinale :ele sub influenţa efectului de perete. Din această cauză liniile marginale caroiajului este bine să fie la o depărtare mai mare decît 10- 12 cm de tiiile elemenLului încercat. In afara liniilor verticale marginale se recomandă, atunci cînd condiţiile icercare o permit, alegerea a cel puţin unei linii verticale în secţiunea |tă a elementului.

3 8 4

în cazurile curente de defectoscopic, latura reţelei pe care se face defecto-* grama elementului nu este necesar să fie mai mică decît 20 cm.

Cînd rezultatele încercărilor arată prezenţa unui defect intern se poate face o îndesire a reţelei de puncte local pentru precizarea formei şi dimensiu-nilor defectului intern.

Atunci cînd încercări pe grosimea elementului nu sînt posibile (cazul plăcilor) trebuie să se ţină seama de faptul că încercările de suprafaţă, pe faţa de turnare, dau rezultate cu 10- 20% în minus faţă de rezistenţa reală a betonului din cauza efectului de suprafaţă.

Punctele de încercare o dată alese şi marcate, urmează operaţiile de măsurare propriu-zisă. în măsurări este important să se lucreze cu aparatul în regim termic stabilizat pentru a se evita deplasările de zero care introduc erori sensibile în deosebi pe spaţii mici de încercare. De asemenea, este foarte important să se verifice în fiecare zi de măsurări elalonarea aparatului, care poate prezenta fluctuaţii însemnate în jurul poziţiei sale nominale (înscrise pe cadran).

în continuare se va prezenta un exemplu din care să rezulte modul de _ aplicare a metodei nedestructive de impuls.

în urma cererii unei unităţi a fost acordată asistenţa necesară stabilirii calităţii betonului turnat în grinzile precomprimate ale unui pod de cale ferată. Podul era format din 3 deschideri de cîte 16 m pe fiecare deschidere existînd cîte 4 grinzi prefabricate, precomprimate cu cabluri Korovkin. Marca de proiect a betonului era B 400. Au fost încercate un număr de 8 grinzi din totalul de 12 existent unele prezentînd fisuri longitudinale vizibile.

Măsurările au fost efectuate cu auscultorul dinamic SBC-4. A fost utilizată relaţia de transformare de forma generală:

Re=ae*» (12.2) în care constantele a şi b au fost determinate cu ajutorul datelor şi valorilor coeficienţilor dc multiplicare pentru cele două viteze standard, 3 200 si 4 200 m/s, din tabela 12.1 prin care este definită curba de transformare viteză-rezistenţă (v. cap. 5).

Datele din tabela 12.1 conduc la următoarele valori finale ale coeficienţilor de multiplicare:

cx = l,40 ( ^ = 3 200 m/s) (12.3)

ca = l,43 Oâ = 4 200 m/s).

Cu ajutorul relaţiilor (12.3) ecuaţia de transformare devine:

•Rc = 4,640 e1»040®. (12.4)

Se menţionează că în relaţia (12.4) o trebuie exprimat în metri pe secundă, pentru ca iîcsă rezulte în kilogrameforţă pe centimetru pătrat. Media rezultatelor încercărilor pe fiecare grindă este dată In tabela 12.2.

Din punct de vedere al calităţii se observă că betonul a realizat cerinţele proiectării şi că nu se poate pune în discuţie capacitatea portantă a grinzilor datorită acestui fapt.

INCF.RCARI NEDESTRUCTIVE 385

T a b e l a 12.1 T a b e l a 12 .2

Natura influentei i

Coeficientul de influenţă V1 = 3200m/s

Coeficientul de influenţă V,=4200m/s

Numărul grinzii

A med

kgf / in i s

i i t a t e si v i r s tă ( u m e d la D i ) j ( 4 5 0 k g / m 3 ) ra c i m e n t u l u i ( c i m e n t ra-0 n i o z i t a t e a şi natura agre -nh i i ( m a r e ) o s iun i m a x i m e a le agre-etor ( 15 m m )

1 , 0 5 1 ,23

1 , 1 0

0 ,94

1 ,05

1 .05 1 ,25

1 ,12

0 , 9 2

1 .06

1 2 3 4 9

10 11 12

488 360 426 414 427 404 420 4 1 2

In ce priveşte cauzele fisurării longitudinale a grinzilor, a rezultat cu cer-line că ele se datoresc îngheţării mortarului după injectarea sa în grinzi, prijinul acestei ipoteze stau următoarele fapte: — urmărirea cu fidelitate de către fisuri a traseului cablurilor de pre-primare; — dispariţia fisurilor la îngroşările secţiunii unde există o mai bună protecţie rtarului împotriva îngheţului şi o secţiune mai mare de beton capabilă să i eforturile de întindere rezultate din expansiunea mortarului îngheţat; —aspectul fisurilor şi existenţa lor înainte de montaj; —timpul şi locul unde a fost făcută injectarea: lunile noiembrie, decembrie, îrie, în parte în hala neîncălzită, în parte afară; — existenţa unor dificultăţi mari la injectare, evidenţiate în certificatele ilitate explicit şi reflectate indirect prin schimbarea reţetei de injectare; — lipsa adausurilor >antigelive la mortarul de injectare. Concluziile încercărilor au fost: — calitatea betonului din grinzile podului de beton precomprimat in-t este în general corespunzătoare; — in urma condiţiilor în care a fost făcută injectarea nu se mai poate

pe precomprimarea cu cabluri aderente. Cablurile trebuie considerate :rente. )in datele prezentate rezultă incertitudinea realizării protecţiei cablurilor a coroziunii şi necesitatea unor măsuri de remediere în acest scop.

1 1.2. Determinarea poziţiei armăturilor in elemente de beton armat

unoaşterea armării elementelor de construcţie din beton armat poate ita interes in două situaţii:

cind nu se cunosc planurile de armare ale obiectului încercării şi este ît necesară, pentru exploatare, stabilirea capacităţii sale portante; - cînd există planurile de armare dar există şi îndoieli asupra respectării u necesitatea efectuării unui control riguros al execuţiei, letodele nedestructive ce stau la dispoziţie în scopul determinării poziţiei urilor în beton, sînt de două tipuri:

metode care se bazează pe proprietăţile conductometrice ale oţelului eosebi pe proprietatea lui de a concentra liniile de forţă ale cîmpului t i c ;

386 ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

/--- metode care se bazează pe densitatea foarte diferită a fierului in raj

cu cea a betonului şi în special pe efectul exercitat de această diferenţă de de tăţi asupra atenuării radiaţiilor y sau X în propagarea lor prin beton.

Determinarea poziţiei armăturilor, în elemente de beton armat, | metoda gamagrafică sc bazează pe atenuarea diferenţiată a radiaţiilor y t străbat betonul în dreptul şi în afara armăturilor, precum şi pe propriet< radiaţiilor emergente de a impresiona pelicula fotosensibilă prin efectele secundare, proporţional cu cantitatea de radiaţii căzută pc peliculă^/

Metoda este indicată ori de cîte ori este necesară determinarea cu prec a diametrului, tipului şi poziţiei exacte a armăturii în beton şi furniza unui document în această problemă. Metoda este de egală eficacitate, ii ferent de acoperirea cu beton a armăturii, de procentul de armare al elementu şi de tipul armării, bară (longitudinală sau înclinată). O condiţie este toi limitativă şi în acest caz. Nu trebuie ca grosimea de beton examinată să de şească 40—50 cm, pentru a rămîne în cadrul unor timpi raţionali de lucri unei sensibilităţi satisfăcătoare.

Elementele necesare pentru efectuarea unei gamagrafii sînt: — sursa de radiaţii y; — materialul fotosensibil; — - soluţiile necesare pentru prelucrarea lui. Sursa de radiaţii y folosită la determinarea poziţiei armăturilor în bel

este Co60 , ca urmare îndeosebi a energiei ridicate a cuantelor y pe care le em (Ey= 1,17—1,33 MeV) şi a unei durate de înjumătăţire medii ( T = 5,3 ai suficient de mare (v. cap, 5). Prima caracteristică asigură condiţiile exatnină unor grosimi relativ mari de beton, iar a doua utilizarea pe termen lung.

Pentru determinarea poziţiei armăturilor se pot folosi şi surse de radia X (v. cap. 5). Faţă de acestea, sursele de radiaţii y au avantajul unei cap cităţi de penetrare în beton crescute (de la 20—25 cm la 40— 45 cm), a uc uşurinţe dc manevrare superioare (greutate redusă) şi posibilităţii de luc fără alimentare cu energie electrică. în schimb, radiaţiile X sînt reglabile privinţa energiei cuantelor şi oferă astfel un contrast mai bun pe film.

Sursele folosite în gainagrafie au de obicei următoarele anexe: — un conteiner, cu pereţi din plumb, în care sursa este depozitată

timpul transportului şi care asigură protecţia necesară personalului care 1 crează cu ea;

— un cap de iradiere, în care sursa este fixată în timpul efectuării gam grafiei şi care are rolul de a marca şi delimita poziţia sursei şi de a asigui o uşoară protecţie. în jurul capului de iradiere trebuie realizate ecrane c protecţie, din cărămizi de plumb, pentru micşorarea dozei de iradiere exi tente în aer pe diferite direcţii;

— un dispozitiv care să permită scoaterea, de la distanţă, a sursei di conteiner şi fixarea ei în capul de iradiere.

Un ansamblu de asemenea elemente poartă numele de gamadefecloscoj Ţara noastră produce o serie de defectoscoape, tip IFA, pentru diferiţi izotoj şi diferite activităţi.

Activităţile optime pentru gamagrafia betonului sînt cuprinse intr 0,5 şi 2 c. Pot fi utilizate şi activităţii în afara acestui interval însă el vor avea fie dezavantajul unui timp de iradiere prea lung (pentru activitâţ

377 ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

ii mici), fie vor atrage dificultăţi de transport, manevrabilitate şi de reali-e a protecţiei în timpul iradierii (pentru activităţi mai mari).

Impresionarea se face pe un film sensibil la radiaţii y, aşezat între folii iltiplicatoare sau întăritoare, într-o casetă etanşă la lumină (v. cap. 5).

Caseta fotografică folosită trebuie să corespundă, ca dimensiuni, filmului foliilor utilizate şi mărimii cerute gamagrafiei. Ea trebuie să fie verificată privinţa etanşeităţii la lumină şi să nu fie deformată, datorită modului pâ-rtrare. De asemenea trebuie găsit un sistem de fixare al casetei pe beton.

Pregătirea şi efectuarea încercării cunoaşte următoarele etape: — alegerea secţiunii ce trebuie gamagrafiată; — alegerea filmului şi foliilor ce vor fi utilizate; — alegerea distanţelor sursă-element de încercare şi element de încer-

e-film; — calculul timpului de expunere; — încărcarea casetei; — fixarea casetei pe elementul de încercare; — pregătirea locului de fixare a sursei (ecranări); — aducerea sursei în" poziţia de expunere; — expunerea; — retragerea sursei în conteiner; — prelucrarea negativului obţinut; — copierea clişeului în pozitiv (dacă este cazul); — interpretarea rezultatelor. a) Alegerea secţiunilor gamagrafiate trebuie să ţină seama de următoarele

siderente: — să răspundă datelor problemei; — să cuprindă zonele de solicitări maxime în cimp sau pe reazem; — să dea posibilitatea

i interpretări ferme a re-iatelor (lipsite de anihi-late). în acest scop sînt icate de multe ori gama-fiile pe două direcţii di-te; — să se facă, pornind

a simplu la complex, adi-ie la secţiunile cu arma-edusă spre cele cu arma-'omplicată. b) Alegerea filmului se I I, I 4 tinînd cont de grosimea

mului în secţiunea cetre- 1 2 1 - L ât i m e a z o n e i d e p e n u m b r ă . ; gamagraf iată, de vite-le lucru necesară, de contrastul cerut clişeului şi bineînţeles de filmele •onibile. Utilizarea foliilor de plumb este totdeauna recomandabilă la agrafia betonului. Utilizarea foliilor fluorescente este indicată numai tru grosimi relativ mici de beton (sub 20—25 cm) şi atunci cînd este sară o viteză mare de lucru.

3 8 8 ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

c) Alegerea distanţei sursă-element de încercat se face ţinînd seama rezoluţia cerută clişeului şi de viteza necesară de lucru. In mod obişnuit este cuprinsă între 30 şi 70 cm. Distanţa element-clişeu l2 trebuie să fie min; pentru a obţine rezoluţia maximă. Aceasta rezultă clar din fig. 12.1, u se vede că lăţimea zonei de penumbră este dată de relaţia:

'1

în acest scop clişeul este de obicei lipit de element. d) Calculul timpului de expunere se face cu o relaţie de forma (v. cap.

ub~ —52— e * t 1

în care: Db este doza necesară impresionării filmului; A*y — doza specifică (ionizarea produsă de 1 c la distanţa de

în timp de 1 oră) şi este o constantă pentru fiecare izol A - activitatea sursei, în curii; t — timpul necesar de expunere, în ore; d — distanţa sursă-film; [i -— coeficientul liniar de atenuare în beton; c — grosimea stratului de beton care trebuie parcurs.

în fig. 12.2, 12.3 şi 12.4 sînt daţi, pe baza unor cercetări experimec efectuate de ÎNCERC, timpii de expunere specifici necesari la gamagra diferitelor grosimi de beton, pe filme Texo-S, Texo-R şi Duro cu şi folii multiplicatoare de plumb sau fluorescente (dacă este cazul).

Prin timp de expunere specific se înţelege timpul necesar efectuării gamagrafii cu o sursă avînd o activitate de 1 c situată la distanţa de faţă de film, la o anumită grosime de beton. Timpul specific (ts) o dată cu cut din figură, determinarea timpului efectiv (te) dc expunere în cazul activităţi a sursei A şi a unei distanţe sursă-film egală cu d, se face f< simplu cu relaţia (12.7):

(1

relaţie dedusă cu ajutorul formulei (12.6). e) încărcarea casetei trebuie să se facă într-o încăpere perfect obs

Se va acorda atenţie ordinei de aşezare a foliilor în casetă şi nu se va 1 în nici un caz un strat suplimentar (hîrtie neagră etc.) între film şi I Se va controla închiderea casetei după terminarea tuturor operaţiilor de îi care. Se pot face gamagrafii şi fără casete speciale. în acest caz filmele tn ambalate perfect etanş în hîrtie neagră.

f) Fixarea casetei la elementul de încercare trebuie făcută cît mai aţ* de acesLa (de obicei lipit) pentru a se obţine maximum de claritate pe ci în general pentru fixarea ei trebuie căutate puncte de rezemare şi sprij şi aceasta cere deseori un efort de improvizare. Caseta sau filmul tr< astfel fixate încît să se obţină maximum de informaţii, cu maximum de ritate, în legătură cu zona gamagrafiată.

3 9 0

g) Locul de fixare a sursei este determinat de distanţa adoptată în calculu de la pct. 4. în general sursa trebuie să fie centrată faţă de poziţia filmulu sau a casetei fotografice, pentru a produce o iradiere cît mai uniformă a strs tului sensibil.

Excepţia de la această situaţie o constituie gamagrafierea grinzilor und este necesară centrarea sursei în raport cu axa transversală a armăturile

longitudinale atunci cînd se dc ore reste determinarea lor. 42 ' . ,

j i In jurul poziţiei viitoare 3g I sursei, pe trei laturi, se ridică u 36 I i ecran din cărămizi de plumb, î

/ I I vederea micşorării dozei de iri 3Z / î / diere în spaţiul înconjurător. 30 j I JY h) Aducerea sursei în poziţi 2g j I I ^e expunere se face prin comand 2$ 7 I de la distanţă, dată fiind doza m; 2ţ / / re produsă de sursa y a defectosct 22 / f pului. La defectoscopul IFA î 2q / / ceasta se realizează cu ajutori

s*/ u n u i cablu spiral de la un pupiti ^ ^ ^ ^y ' comandă. El scoate sursa di

f / conteiner şi o duce în capul t iradiere. Controlul aşezării surs

12 P o z ^ i a prevăzută se poate fa< 10 ~~7 f ~~ prin mijloace electrice, mecanic 3 sau acustice. Este contraindicat ( 6 y y aceasta să se facă prin observaţ 4 — z . _ L directă. 2 ^ ^ ^ p i) în timpul expunerii, ca

5 10 15 20 25 30 35 w 45 â.cm durează conform celor arătate Fig. 12.4. Curbele de expunere ale filmului Agfa- P c t - d ' s e v a a s i g u r a securitate

Duro. instalaţiei şi paza zonei perie loase.

j) Retragerea sursei în conteiner după expirarea timpului de expune se face prin aceleaşi mijloace care au folosit la aducerea ei în capul de iradier Operaţia trebuie făcută în minimum de timp iar după terminarea ei şi încb derea conteinerului este util un control atent al finalităţii operaţiei cu debi metrul.

k) Prelucrarea clişeului obţinut se face după regulile generale ale prel crării negativelor fotografice. Fazele sînt următoarele:

— revelare; — spălare intermediară combinată eventual cu baie de oprire; — fixare; — spălare finală. Ceea ce este specific la prelucrarea gamagraf iilor sînt soluţiile folosi

la operaţiile de revelare şi fixare şi care trebuie să corespundă peliculei fol sensibile utilizate.

Î N C E R C Ă R I NEDESTRUCTIVE 3 9 1

n -.ecâ ce priveşte revelatorul pentru o gamă mare de filme printre care dud filmele Agfa-Duro, Texo-R, Texo-S următoarea reţetă dă bune ate:

metol sullit de sodiu anhidru hidrochinonă carbonat de sodiu anhidru bromură de potasiu apă distilată

tcvelarea se face în întuneric deplin sau la filtru roşu foarte intens, de 5 min, la o temperatură a revelatorului de 20°C. Pentru fiecare 23

nus sau în plus se adaugă respectiv se scade un minut la timpul de [5 min). upă revelare urmează o spălare energică în apă curentă combinată lai cu o baie de oprire care cuprinde acid acetic în proporţie de 1%. impui de spălare este de circa 1 min. rmează operaţia de fixare pentru care se utilizează de obicei următoarea

hiposulfit de sodiu 300 g metabisulfit de potasiu 150 g apă distilată completare pînă la 1 000 ml.

xarea este bine să dureze cel puţin 10—15 min. După ea urmează spă-iiială a negativului, în care scop, filmul trebuie ţinut cel puţin 30 min. curentă.

Ifarea filmului se face într-o încăpere, pe cît posibil lipsită de praf şi mperatură moderată. \ Copierea clişeului în pozitiv este o operaţie utilă în anumite împreju-tu>ita ei depinde mai ales de calitatea negativului realizat. Ca măsuri :>ntare care contribuie la îmbunătăţirea rezultatelor pot fi indicate ea hîrtiei contrast, a reţetelor de revelare specifice pozitivelor contrast real folos pentru obţinerea unor pozitive, în care barele de armătură contururi nete, este în primul rînd utilizarea foliilor multiplicatoare

>stbi a celor de plumb. în fig. 12.5 şi 12.6 este dat pozitivul gamagra-tcute cu şi fără folii de plumb asupra unei plăci de beton armat de osime, armată cu o reţea de armătură 0 14 şi 0 8 mm. magrafiile sînt făcute în laboratorul de încercări nedestructive al C. Interpretarea gamagrafiilor nu ridică probleme deosebite cînd se

i pe piese cu armări simple, cum sînt de exemplu plăcile. în toate este bine să se ţină seama insă de corecţia de mărire la măsurarea

elor şi a interspaţiilor între bare (v. cap. 5). buie remarcat faptul că armături care se află in planuri diferite apar în erit pe clişeu, şi anume cu un contur cu atît mai net, cu cît planul mai apropiat de planul filmului. a mai dificilă este descifrarea armăturii grinzilor. în acest scop se

£, ori de cîte ori este posibil, efectuarea a cîte două gamagrafii, recţii rectangulare, într-un acelaşi loc, pentru a se putea reconstitui

3,5 g 60 g

9 g 40 g

3,5 g completare pînă la 1 000 ml.

Fig. 12.5. Gamagrafia cu folii de Pb a unei plăci de beton armat.

3 9 3

poziţia barelor în spaţiu şi a stabili numărul lor pe un rînd. Următoarele indicaţii sînt folositoare în interpretarea rezultatelor:

— o bară cu diametrul variabil pe clişeu reprezintă o bară care se află la distanţe diferite faţă de planul filmului. De regulă o asemenea bară repre-zintă o bară ridicată;

— pentru identificarea diametrului barelor aşezate pe un rînd este bine ca sursa de radiaţii să fie aşezată cît mai centrat faţă de acest rînd.

12.1.3. Defeetoscopia construcţiilor metalice

Defectoscopia construcţiilor metalice prin metode nedestructive este una din formele răspîndite de control a calităţii execuţiei sau al stadiului de coroziune in exploatare a construcţiilor metalice. Cu ajutorul metodelor nedestructive pot fi stabilite defectele provenite din turnarea elementelor metalice ca: pori, inclu-ziuni de zgură sau gazoase, goluri, fisuri etc. Pot fi identificate defecte în executarea îmbinărilor prin sudură ca: suduri nepătrunse, arse, cu incluziuni gazoase sau de zgură, cu fisuri longitudinale şi transversale, cu cordoane incomplet umplute sau executate în exces etc. în sfîrşit, pot fi efectuate măsurări de grosimi, chiar atunci cînd o singură faţă a elementului este acce-sibilă, determinări ale gradului de coroziune al construcţiilor în condiţii grele de exploatare etc.

Metodele nedestructive care pot fi utilizate în aceste scopuri sînt numeroase: acustice sau ultraacustice, magnetice, electromagnetice, cu lichide penetrante vizibile sau fluorescente, sau metode bazate pe interacţiunea radiaţiilor pene-trante cu materia.

Din aceste categorii vor fi ilustrate aplicaţiile metodelor ultrasonore de impuls, din grupa metodelor acustice şi ultraacustice, precum şi aplicaţiile metodelor bazate pe atenuarea radiaţiilor X sau y din grupa metodelor care utilizează radiaţii penetrante. Acestea sînt de altfel metodele cele mai eficace şi mai răspîndite în defectoscopia construcţiilor metalice.

Metodele ultrasonore de impuls se bazează pe proprietatea suprafeţei de separare dintre defect şi materialul înconjurător de a reflecta impulsul incident pe această suprafaţă. Producerea impulsurilor incidente şi captarea şi vizualizarea celor reflectate a fost descrisă pe larg la cap. 5. în cadrul acestui paragraf vor fi examinate unele probleme practice legate de defectos-copia construcţiilor metalice.

Metoda ultrasonoră de impuls este indicată la examinarea pieselor de grosimi mari (peste 200 mm); la aceste grosimi atenuarea radiaţiilor y şi cu atît mai mult a radiaţiilor X este practic totală şi deci, utilizarea acestor tehnici de încercare este inoperantă. De asemenea, o dată cu creşterea grosimii piesei examinate, dimensiunea minimă a defectului detectabil prin metode de radiaţii creşte sensibil, în timp ce la metodele ultrasonore de impuls ea rămîne practic independentă de dimensiunea piesei. Metoda se pretează bine la con-trolul de serie, îndeosebi la piese imersate; ea este rapidă şi presupune chel-tuieli, minime, nefolosind peliculă fotosensibilă.

Nu identifică însă defectele de orice orientare, are o zonă moartă (v. cap. 5). in vecinătatea suprafeţei piesei, de ordinul a 3—5 mm, nu dă detalii amănun-

3 9 4 Î N C E R C Ă R I NEDESTRUCTIVE

ţite asupra formei şi mărimii defectului reperat, în schimb precizează pozi sa în piesă. Rezultatele sînt mai dificil de interpretat şi este mai greu de preci natura defectului decît la metodele de radiaţie.

în sfîrşit metoda ultrasonoră presupune un anumit grad de prelucrări suprafeţei corpului examinat îndeosebi la piesele neimersate, pentru a

putea realiza un bun a tact acustic intre soi sau palpatori şi piesă.

Metoda poate iden fica orice defect care caracterizează prinţ diferenţă de densitate ţă de metal. Nu poate } ne în evidenţă fisuri căror plan este paralel direcţia de propagare ultrasunetelor sau goli de acelaşi ordin de mă me cu porii în mater lele poroase.

Aplicarea palpatoi lui pe suprafaţa element lui presupune un conta

acustic bun pentru a permite unei părţi relativ însemnate din energia inciden să pătrundă în metal. în acest scop se iau două măsuri: prelucrarea suprafeţ (fig. 12.7) şi folosirea unui mediu cuplant (ulei de transformator, ulei aut glicerină, săpun lichid, chituri, amalgame etc.).

Pentru determinarea suflurilor (golurilor) şi fisurilor în metal se uti zează obişnuit emiţătoare drepte de unde longitudinale (v. cap. 5). Da dimensiunea defectului d este mai mare decît lungimea de undă X a ultras netului utilizat şi suprafaţa defectului aproximativ paralelă cu suprafa piesei, în metoda prin transmisie apare o zonă de tăcere iar în metoda pr reflexie un impuls de aproape aceeaşi înălţime cu impulsul iniţial. Dai suprafaţa defectului este perpendiculară pe suprafaţa piesei se impune uti! zarea emiţătoarelor prismatice.

Floculările, zonele de licuaţie (cu conţinut ridicat de S, P, O) şi inel ziunile nemetalice sînt defecte care se disting printr-o amplitudine mai mi» a semnalului reflectat ca urmare a suprafeţei curbe de delimitare a defectul (la incluziunile nemetalice) şi a diferenţelor mai reduse în proprietăţile acustic faţă de metalul de bază.

Controlul îmbinărilor prin sudură se face exclusiv cu emiţători prismatic generatori de unde transversale. Aceasta este necesar din cauza orientâr defectelor în sudură şi a neregularităţilor pe suprafaţa exterioară a sudur (v. cap. 5). Funcţie de distanţa la care se aşază emiţătorul faţă de sudui (fig. 12.8) şi de înclinarea transductorului faţă de suprafaţa piesei pot fi expl< rate sudurile la diferite adîncimi. O îngreunare sensibilă la defectoscopi

Fig.

0.001 0,0020,0030.006 00/ 0,02 0,03 0,06 î Grosimea stra/u/ui de u/ei c/e transformator, mm

12.7. Influenţa gradului de prelucrare a suprafeţei asupra transparenţei ultrasonore.

tNCERCARI NEDESTRUCTIVE 395

Sudura

Fig. 12.8. Poziţia emiţătorului prisma-tic faţă de sudură.

larilor o aduce reflexia la suprafaţa de separare a sudurii de metal provenită j d n e r e n ţ a de structură a celor două medii.

Metodele bazate pe interacţiunea radiaţiilor penetrante se asociază de ite ori cu metodele ultrasonore de impuls în vederea precizării mărimii, mei şi naturii defectului semnalat. Ele pot fi însă utilizate şi ca metode *pendente de control a calităţii con-icţiilor metalice.

Metodele de radiaţie sînt indicate n<. i cind se pune problema unui număr rte limitat de încercări, cînd sînt ne-are precizări riguroase de formă şi di-ns uni ale defectelor constatate, cînd t necesare documente permanente ale statărilor făcute, cind se dispune de ip pentru încercări şi atunci cînd costul u ulei fotosensibile nu concurează eficacitatea şi importanţa controlului ut.

Metoda radiaţiilor X se utilizează la examinarea pieselor metalice relativ iţiri. pînă la 60—80 mm, în general deplasabile sau uşor accesibile şi nci cînd se dispune de o sursă de alimentare cu energie electrică. Ea pre-lune cheltuieli de investiţie mai ridicate decît metoda cu radiaţii y însă nizează un contrast superior al imaginei pe pelicula fotosensibilă.

Metoda radiaţiilor y este recomandată la examinarea pieselor relativ ase (peste 50 mm), atunci cînd instalaţia trebuie să fie uşoară, manevra-ă şi să poată funcţiona fără racord la reţea.

Domeniile celor două metode pot fi ilustrate cu ajutorul fig. 12.9 în e este reprezentată variaţia dimensiunii defectului minim sesizabil, în cente din grosimea piesei de oţel, în funcţie de grosimea probei.

Ambele metode se bazează pe interac-nea radiaţiilor de natură electromagne-â cu materia, şi anume pe atenuarea lor metalul piesei examinate şi pe impre-narea peliculei fotosensibile de radiaţii-îmergente (v. cap. 5). însă în timp ce toda radiaţiilor X foloseşte radiaţiile ctromagnetice rezultate din frînarea ctronilor în cîmpul magnetic al nucleu-(v. cap. 5), deci o sursă intermitentă,

toda radiaţiilor y foloseşte radiaţiile ctromagnetice provenite din tranziţiile ^leelor excitate ale elementelor radioac-e spre nivelul de bază (v. cap. 5), ra-iţii mai dure decît cele precedente care reprezintă o sursă, controlabilă mai prin ecranări.

Ambele metode folosesc ca mijloc de detecţie filmul sensibil la radiaţii -t. Există şi o oarecare specializare, în sensul că filmul Duro este preferat îtru radiaţii X , filmele Texo R şi Texo S au întrebuinţări comune pentru bele radiaţii X şi y, iar filmul Texo F este destinat. în special radiaţiilor y.

$ <î Oi . «J-Ş-N A) H V ,

« N ,

V \ adie r/iiî \ d/a fax

20 40 60 60 700 720 740 Grosimea piesei de o/e/, mm

Fig. 12.9. Sensibilitatea metodelor de radiaţie.

3 9 6 ÎNCERCĂRI NEDESTRUCTIVE

La nevoie este posibilă însă intervertirea destinaţiilor fără mari prejudicii Caracteristicile acestor filme sînt descrise mai pe larg în cap. 5.

Pregătirea încercării presupune: fixarea peliculei fotosensibile de o parti a sudurii, a sursei de radiaţii X sau y de partea cealaltă, calculul timpilo de expunere şi asigurarea măsurilor de protecţie împotriva radiaţiilor p< timpul încercării.

La controlul sudurilor pe piese de grosime variabilă se fixează pene corn pensatoare de grosime pentru a putea obţine pe aceeaşi gamagrafie, cu aceeaş claritate, întreaga lungime a cordonului de sudură.

Calculul timpului de expunere pentru expunerea cu radiaţii y a fost descri pe larg la cap. 5. Se reaminteşte că funcţie de grosimea sudurii sau a piese examinate şi de densitatea de înnegrire a filmului, dorită, se determină u factor de expunere E care, ţine seama de elementele enunţate şi de tipu de radiaţii y utilizat. Apoi, cu ajutorul lui, în funcţie de activitatea surse şi de distanţa sursă-film, se determină timpul de expunere necesar.

Calculul timpului de expunere la utilizarea radiaţiilor X este puţin diferii Emisia de radiaţii a unui tub în unitatea de timp este proporţională c intensitatea curentului tubului (care se măsoară în miliamperi) după cum < vede în fig. 12.10 şi depinde într-un fel mai complicat de tensiunea de acceli rare a electronilor (care se măsoară în kilovolţi) după cum rezultă din fig. 12.1!

Complicaţia provine din faptul că o dată cu creşterea tensiunii de accelera se măreşte spectrul radiaţiilor X crescînd îndeosebi duritatea lor (v. fig. 12.1 deci se măreşte şi capacitatea lor de penetrare în material.

Cantitatea de radiaţii căzută pe pelicula fotosensibilă va fi bineinţe proporţională cu timpul de expunere şi invers proporţională cu pătratul d tanţei de la focar la peliculă.

Dacă se defineşte mărimea numită factor de expunere sub forma raportul

Lungime de undâ^X Lungime de undo, A.

Fig. 12.10. Intensitatea spectrului de emisie al tubului de radiaţii X la diferite

[miliamperaje.

Fig. 12.11. Variaţia intensităţii de ra-diaţii X sub influenţa modificării kilo-

voltajului.

E — J(mA)x /(timp)

d(distanţă)-

3 9 7

eea>tă mărime este funcţie numai de tensiunea înaltă aplicată tubului şi e grosimea de oţel care trebuie parcursă. în instrucţiunile de funcţionare le fiecărui tub sînt date diagrame care dau valoarea factorului de expunere uneţie de cele două elemente arătate mai înainte, (tensiunea înaltă şi grosimea ţelului). Curbele au alura generală arătată în fig. 12.12 şi arată care sînt

t.min

Fig. 12.12. Timpii de expunere la radiografia otelului cu instalaţia Liliput 200 la un curent al tubului de 5 mA şi pentru o distanţă focală de 50 cm, funcţie de grosimea

plăcii de oţel.

;ensiunile înalte optime pentru fiecare grosime de material. O dată factorul le expunere E cunoscut, determinarea timpului de expunere este imediată cu ijutorul relaţiei (12.8) in care / se alege conform indicaţiilor din instruc-iunile aparatului iar d în funcţie de contrastul dorit pe clişeu.

După terminarea pregătirilor urmează expunerea propriu-zisă, în timpul •ăreia trebuie asigurate măsurile de securitate corespunzătoare, apoi prelu-rarea filmului pentru evidenţierea imaginii (conform celor arătate la pct. 12.1.2) i interpretarea rezultatelor. în fig. 12.13 este arătată radiografia obţinută isupra înnădirii unui tirant din PC torsionat 0 28 mm cu eclise. îmbinarea ire atît cordoane laterale de sudură între tirant şi eclise cît şi sudură cap a cap pe tirantul înnădit. A fost folosită o sursă de radiaţii y de Co60 de tf)0 mc activitate, o distanţă sursă-film de 40 cm, film Duro între folii de >lumb şi un timp de expunere de 2 ore. Pe gamagrafie sînt vizibile umpleri ncomplete cu sudură ale cordoanelor laterale în spaţiul dintre bavuri precum i faptul că sudura frontală nu corespunde pe toată lungimea sa.

70 d.mm

3 9 8 Î N C E R C Ă R I NEDESTRUCTIVE

Cu ajutorul X - grafiei sau y - grafiei pot fi determinate defecte de execuţie în piese turnate sau laminate şi în suduri. Aceste defecte sînt:

— golurile produse de gaze, care apar pe radiografie (în negativ) ca supra-feţe întunecate cu contur net şi regulat, de suprafaţă relativ mare şi izolate.

Cînd aceste cavităţi sînt umplute cu zgură ele apar mai puţin închise şi cu contur mai puţin regulat;

— porozităţile gazoase, care apar pe ra-diografie ca pete rotunde, închise, de dimen-siuni relativ mici, numeroase şi grupate;

— porozităţile de contracţie, care apar pe film în mod asemănător cu porozităţile gazoase însă în loc să fie rotunde sau uşor alungite apar ca structuri conturate neregu-lat (cu asperităţi);

— cavităţile de contracţie, care apar pe radiografie ca suprafeţe închise cu contur ne-regulat;

— incluziunile, care apar pe radiografie ca pete mai întunecate sau mai clare după densitatea incluziunii in raport cu densita-tea metalului;

— segregările, care apar în radiografie sub forma unor pete luminoase şi întunecoa-se avînd de cele mai multe ori forme ase-mănătoare unor fulgi de zăpadă;

— fisurile, care apar în radiografie ca linii închise intermitente sau continue. Cînd planul lor coincide cu direcţia de propagare a radiaţiilor ele apar foarte net. în celelalte cazuri prezenţa lor este greu de observat şi din această cauză la identificarea fisurilor este bine să se utilizeze şi alte metode de control nedestructiv (ultrasonore, magnetice etc.). Cauzele fisurilor pot fi numeroase: forma tiparului, tensiuni interne produse de eforturile din tempe-ratură, contracţia, mişcarea tiparului în timpul solidificării, fisuri provocate la sudură etc. Analiza lor în detaliu nu intră însă în cadrul lucrării actuale.

Defectele de execuţie ale sudurilor identificabile cu ajutorul radiaţiilor X sînt următoarele:

— incluziunile gazoase, care formează de obicei băşici sferice iar imaginea radiografică este închisă, rotundă cu conturul neted;

— incluziunile de zgură (fig. 12.14), care sînt formate din oxizi de fier;; mai puţin opace decît fierul dar mai opace decît incluziunile gazoase ele au formă neregulată şi sînt identificabile relativ uşor pe X-grafie;

— liniile de zgură (fig. 12.15), care sînt de fapt un caz particular af incluziunilor de zgură şi sînt datorate curăţirii insuficiente a sudurii la avan-sare. Ele apar în radiografie sub forma unor linii închise întrerupte din cînd: în cînd de grosime neuniformă;

— lipsa de penetrare a sudurii (fig. 12.16 a şi b), manifestată prin umple-rea incompletă a tăieturii sudurii. Ea apare pe radiografie ca o linie închisă,, centrală în lungul sudurii şi de grosime practic constantă;

Fig. 12.13. Gamagrafia înnădirii unui tirant cu eclise şi prin sudură cap la cap: 1 — tirant; 2 -

la cap; 4 eclise; 3 — sudură cap

— sudură laterală.

Î N C E R C Ă R I N E D E S T R U C T I V E 3 9 9

— fisurile, care sint datorate de obicei eforturilor interne provocate de încălzirea neuniformă a materialului şi sînt orientate perpendicular sau înclinat pe suduri. Ele apar pe radiografie sub forma unor linii întunecate, continue şi nete, înclinate sau perpendiculare pe sudură;

Densitate * M c r e

de în negri re \\Mlcă ! } I i Densifate \^More I |j jj !

de Ponegrire \\ M,c$

Fig. 12.14. Incluziune de zgură. Fig. 12.15. Linii de zgură.

— topirea incompletă (fig. 12.17), care se datoreşte încălzirii insuficiente a electrodului şi neaderenţei cu metalul de bază. Ea apare pe radiografie sub forma

Densitote de innegrire \^M/cd

'D/recfia opti/nâde

/rad/ere

Fig. 12.16. Lipsă de penetrare: a — p e linie unică; b — pe linie dublă.

unei linii longitudinale întunecate şi continue, situată la marginea sudurii;

— umplerea incompletă a tăieturii sudurii cu electrod (fig. 12.18), care apare pe radiografie sub forma unei benzi întunecate pe lăţimea sudurii;

— muşcarea metalului (fig. 12.19), care constă în topirea metalului la mar- Qensitate ginea tăieturii şi scurgerea lui în su- deinnegr/re\ M,câ dură. Ea se reproduce pe radiografie t sub forma a două benzi întunecate Fig- 12.17. Topire incompletă, paralele cu sudura.

In acest paragraf au fost descrise elementele de bază cu ajutorul cărora poate fi organizat controlul nedestructiv al construcţiilor metalice. Para-

Densitate I * Mare

a'e înnegrireX^-7

Densitate de înnegriră \M)cd

Densitate I ^ ^are

de înnegrireIţ^

Fig. 12.18. Umplere incompletă. Fig. 12.19. Sudură cu muşcarea metalului

4 0 0 URMĂRIREA IN TIMP A CONSTRUCŢIILOR

graful a avut rolul de a arăta criteriile pe baza cărora trebuie făcută alegerea metodei de încercare, principiul ei, medul de lucru, prelucrarea şi unele ele-mente ajutătoare la interpretarea rezultatelor.

i

12.2. Comportarea în timp a construcţiilor

12.2.1. Necesitatea urmăririi în timp a construcţiilor. Scop, cazuri de aplicare

Urmărirea comportării în timp a construcţiilor reprezintă o încercare de tip special, generată în primul rînd dc necesitatea asigurării securităţii în exploatare; acest deziderat de bază este adeseori completat de scopuri ştiinţi-fice, dc cercetare, în vederea elucidării anumitor probleme legate de materialele de construcţie folosite, sistemele constructive adoptate, tehnologiile de lucru aplicate, influenţa unor defecţiuni constatate etc.

Necesitatea urmăririi în timp a comportării construcţiilor rezultă din mai multe motive dintre care se vor aminti numai cele mai importante.

Este un fapt cunoscut că toate materialele dc construcţic uzuale, într-o măsură mai mare sau mai mică, manifestă în exploatare anumite fenomene cu caracter evolutiv, cum sînt curgerca lentă, relaxarea, contracţia, tasarea, oboseala, îinbătrînirea etc. care fac să se schimbe cu timpul alît proprietăţile fizico-mecanice şi deci rezistenţele materialelor, cît şi distribuţia de eforturi între şi în clementele structurii de rezistenţă a construcţiei. Datorită acestui fapt, în cazul neglijării unor asemenea fenomene, cu timpul, construcţia poate manifesta abateri din ce în ce mai pronunţate în raport cu schema dc calcul şi ipotezele avute în vedere la proiectare.

Deşi prin proiectare se urmăreşte luarea în consideraţie a tuturor încăr-cărilor care pot apărea şi în combinaţia lor cea mai defavorabilă, acestea nu pot li totuşi prevăzute cu toată exactiLatea; în plus nu pot fi prevăzute schimbările în destinaţia conslrucţiei, schimbări care atrag după sine o repar-tiţie nouă a încărcărilor, care la rîndul lor pot varia şi ca mărime şi ca natură (statice sau dinamice).

Schimbări pot să survină în decursul timpului şi cu privire la factorii de mediu externi construcţiei, care să aibă influenţă asupra comportării acesteia. Astfel, se pot schimba condiţiile de agresivitate ale mediului in raport cu materialul din care este executată construcţia, datorită fie schimbării procesului de producţie care se desfăşoară în interiorul construcţiei, fie unor condiţii noi ce sc ivesc în împrejurimi şi care constituie surse de nocivitate; poate varia nivelul apelor subterane fapt care are drept consecinţă schimbări impor-tante în condiţiile de fundare ale construcţiei; pot avea loc cataclisme naturale, cutremure, inundaţii, incendii, vînturi sau zăpezi extraordinare, care să aibă influenţe asupra rezistenţei şi stabilităţii construcţiei, putînd duce la distru-gerea acestora şi uneori la catastrofe [12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6].

Necesitatea urmăririi comportării în timp a construcţiei poate să mai apară şi din dorinţa de a verifica o soluţie nouă constructivă, o tehnologie nouă de lucru, un material nou de construcţic în condiţiile de exploatare şi de a căpăta astfel siguranţa justeţei soluţiei alese sau eventual pentru a putea

COMPORTAREA IN TIMP A CONSTRUCŢIILOR 4 0 1

să i se facă corecţiile necesare în vederea satisfacerii în cele mai bune condiţii ÎI cerinţelor ridicate de exploatare.

Aspectele prezentate asupra cauzelor care pot determina necesitatea urmă-ririi in tiinp a comportării construcţiilor fac sa rezulte ca o concluzie firească t'aplul că o asemenea urmărire ar trebui aplicată tuturor construcţiilor existente, în realitate, urmărirea comportării în timp a construcţiilor nu este ceva prin-cipial nou; această activitate a fost desfăşurată şi în trecut prin servicii de întreţinere special create.

în prezent, urmărirea comportării în timp a construcţiilor iese din cadrul îngust al întreţinerii curente şi capătă un caracter ştiinţific, cu un pronunţat aspect economic de studiu şi verificare în exploatare a soluţiilor celor mai adecvate, care să satisfacă pe deplin şi într-un ritm mereu crescînd cele mai variate exigenţe ale oamenilor muncii, creîndu-le condiţii optime de viaţă si munca în deplină securitate.

Avînd în vedere acest aspect al urmăririi în timp a comportării construc-ţiilor se înţelege că desfăşurarea acestei activităţi trebuie organizată în mod sistematic, cu forţe calificate în mod corespunzător, spre a se putea atinge scopul urmărit; de asemenea apare ca un rezultat firesc faptul că această urmărire nu poate fi extinsă la toate construcţiile existente ci este necesară o selecţie a celor mai importante tipuri de construcţii sul) aspectul securităţii oamenilor sau a) nevoilor economiei naţionale.

Printre criLeriile de selecţionare a tipurilor de construcţii re ar trebui urmărite în timp pot fi amintite:

- construcţii la care se aplică soluţii noi sub aspectul proiectării, tehno-logiei de execuţie, materialelor folosite. Spre exemplu, unele construcţii din beton precomprimat, unele construcţii prefabricate din panouri mari şi elemente spaţiale, unele construcţii calculate prin metoda stărilor limită, unele construcţii din beton uşor etc.;

— construcţii care prin destinaţia lor sînt menite să suporte sau să adăpos-tească aglomeraţii mari de oameni sau care asigură transportul lor. Astfel de construcţii sînt sălile de spectacole, expoziţiile, halele industriale, căile de comunicaţie şi lucrările de artă — poduri, viaducte, tuncle etc.;

— construcţii de importanţă deosebită pentru economia naţională, cum .sînt marile baraje hidrotehnice, liniile de forţă din sistemul naţional energetic, marile centrale electrice etc.;

construcţii cu defecte ivite din proiectare, execuţie, exploatare, sau ca urmare a unor cataclisme naturale şi la care trebuie să se stabilească importanţa defectelor pentru siguranţa exploatării şi evoluţia lor 111 timp.

12.2.2. Obiectivele şi periodicitatea urmăririi în timp a construcţiilor

Urmărirea în timp a comportării construcţiilor se referă la schimbările de poziţie şi de formă ale ansamblului sau ale unor elemente ale sale, precum şi la sesizarea apariţiei unor fenomene evolutive, care toate ar putea afecta siguranţa construcţiei. Prin urmărirea comportării construcţiei se pot semnala la timp toate neregulile constatate şi se pot lua măsuri în vederea prevenirii accidentelor şi a pierderii de vieţi omeneşti.

4 0 2 U R M A R I R E A TN T I M P A C O N S T R U C Ţ I I L O R

în fond, urmărirea în timp a construcţiei este tot o încercare, la care încărcarea este chiar încărcarea reală de exploatare, insă durata încercării este mult mai lungă; de aceea şi obiectivele urmăririi în timp a construcţiilor sînt în general aceleaşi cu ale încercărilor cu încărcări de probă.

O atenţie deosebită se acordă la urmărirea în timp, apariţiei unor fenomene nedorite, denumite în continuare defecţiuni, şi care pot fi cauzate atît de solicitările produse de încărcări, cît şi de alţi factori caracteristici existenţei în timp a construcţiei. Aceste defecţiuni sînt legate in general de natura materialului de construcţic şi de modul de alcătuire a structurii, în special sub aspectul îmbinărilor şi rezemărilor.

In ccle ce urmează se va face o scurtă trecere în revistă a principalelor defecţiuni ce pot apărea în construcţii, indiferent de schema lor constructivă, legate doar de natura materialului şi care pot fi observate în mod curent cu ochiul liber. Cu alte cuvinte, se va trata aspectul fenomenologic, care se constată cu ocazia urmăririi comportării în timp a construcţiei, fără a analiza şi aspectul cauzal, care poate fi foarte complex şi variat dc la caz la caz şi a cărui descoperire revine specialistului însărcinat cu remedierea sau înlă-turarea defectelor observate.

Pămintul poaLe fi analizat din acest punct de vedere sub două aspecte diferite: ca teren de fundaţie şi ca material de construcţie.

Din punctul de vedere al urmăririi în timp a comportării construcţiilor principala caracteristică a pămîntului ca teren de fundaţie o reprezintă tasarea sa.

Tasarea terenului dc fundaţie este un fenomen normal, care apare sub orice construcţie; tasarea devine o defecţiunc în sensul indicat mai înainte abia cînd capătă valori peste cele admisibile sau cînd este neuniformă; în acest caz poate apărea o înclinare generală a construcţiei în ansamblul ei sau o denivelare între părţile ei, însoţită de o redistribuţie a eforturilor in elementele de construcţie, care să aibe drept consecinţă apariţia unor supraso-licitări locale ce pot duce chiar la distrugeri. De aceea, urmărirea tasărilor este în general recomandabilă, ca devenind obligatorie pentru anumite cazuri precizate în standarde şi instrucţiuni (STAS 2745-51 şi [12.7]). Tasarea tere-nului de fundaţie se poate observa după fenomenul de ^.scufundare" a construc-ţiei în pămînL însoţită de denivelări şi de apariţia de crăpături în teren, după înclinarea consLrucţiei faţă de verticală şi după anumite fisuri şi crăpături caracteristice ce pot apărea în pereţii clădirilor. Pentru construcţiile aşezate pe pante pot prezenta pericol alunecările de teren, care pot fi observate prin apariţia crăpăturilor la limita superioară şi laterală a masei cc alunecă, prin umflarea şi chiar îngrămădirea pămîntului spre piciorul pantei sau prin depla-sarea şi crăparea însăşi a construcţiei.

în terenurile de fundaţie loessoide pot să apară fenomene de prăbuşire, sau scufundare, datorită uinezirii lor excesive; în asemenea ocazii trebuie urmărită nu numai comportarea terenului, dar mai ales eventualele surs« de apă care pot duce la înmuierea loessului.

Construcţiile la care pămîntul serveşte ca material de construcţie pol de asemenea suferi cu timpul tasări în masa lor, independent de tasâr terenului de fundaţie; alături dc aceste tasări prezintă importanţă din pu.-de vedere al comportării în timp apariţia crăpăturilor datorită contracţiei

iscare, alunecările taluzurilor, umezirile excesive, fenomenul de afuiere, acţiunea distrugătoare a plantelor şi animalelor.

3 atenţie deosebită trebuie să se acorde infiltraţiilor de apă prin barajele tehnice din păinint, aceste infiltraţii putînd prevesti avarii grave care duce pînă la distrugerea construcţiei. La construcţiile din zidărie de piatră sau de cărămidă se urmăresc apariţia suri sau crăpături în corpul zidăriei, găuri, lipsuri de cărămidă, denive-, şirurilor de cărămizi, spălarea mortarului din rosturi şi infiltraţia apei frmarea igrasiei; apariţia acestor defecţiuni are influenţă asupra siguranţei Lrucţiilor, mai ales dacă este vorba de zidurile portante ale acestora. Construcţiile din beton, beton armat şi beton precomprimat pot avea :ţiuni legate de comportarea nesatisfăcătoare a betonului, a armăturii I conlucrării dintre aceste două componente. Betonul, ca material, poate enta fenomene de fisurare care sînt cele mai semnificative manifestări cu ire la nesatisfacerea condiţiilor de exploatare normale; coroziunea şi uzura nului trebuie de asemenea urmărite pentru a preveni din timp degradarea trucţiilor, care ar putea afecta şi rezistenţa acestora prin schimbarea •rietăţilor fizico-mecanice ale betonului. Armătura trebuie urmărită în special sub aspectul coroziunii şi al pro-

îei anticorozive, controlînd mai ales existenţa stratului de acoperire şi nd apariţia petelor galben-roşiatice de rugină la suprafaţa elementelor a armăturii însăşi. In ce priveşte armătura pentru beton precomprimat sînt importante

derile de tensiune, precum şi conlucrarea cu betonul. Elementele de construcţie din oţel sînt sensibile in special la rugină, de

sa trebuie să se ia toate măsurile de protecţie anticorozivă şi urmărită gritatea lor în timp. Un punct sensibil al construcţiilor metalice îl con-uie îmbinările, în special cele realizate prin nituire şi bulonare; datorită lunii forţelor, al variaţiilor de temperatură etc., aceste îmbinări pot să >ească şi să apară jocuri periculoase în timp. Utilizarea buloanelor de Itâ rezistenţă care lucrează prin presiune şi frecare impune de asemenea o lărire atentă a păstrării condiţiilor ce au fost considerate iniţial în calcul.

La construcţiile din lemn se urmăreşte apariţia fenomenelor de putrezire i ales în zonele de variaţie periodică a umidităţii, apariţia şi efectul du-cilor parazite şi al unor vieţuitoare, crăpăturile, găurile etc.

Defecţiunile enumerate mai înainte sînt în general vizibile cu ochiul er sau cu ajutorul unor instrumente optice simple ca lupa, binoclul.

în anumite cazuri speciale nu este suficientă urmărirea vizuală şi consta-ea apariţiei defecţiunilor enumerate ci se impune şi măsurarea unor mărimi acteristice cum ar fi deplasările, deformaţiile, rotirile, deschiderea fisurilor, rimea încărcărilor etc. în aceste cazuri se impune folosirea unei aparaturi ?ciale de măsurat, descrisă în cap. 3. Alături de aceste mărimi care caracte-ează direct comportarea structurii de rezistenţă a construcţiei, poate apărea x-sitatea urmăririi şi a altor mărimi fizice specifice condiţiilor de exploa-e şi care ar putea clarifica unele cauze ale particularităţilor de comportare Î construcţiei. Astfel de mărimi sînt: temperatura, umiditatea, presiunea viteza vîntului etc.

404

In timp re categoria defecţiunilor poate fi observată şi urmărită chiar de nespecialişli instruiţi în prealabil, urmărirea mărimilor ce trebuie măsurate se lasă in general pe seama specialiştilor.

Uneori, de urmărirea in timp a comportării construcţiilor se leagă ubser-varea unor fenomene cu influenţă doar potenţială asupra construcţiei cum ar fi: nivelul apelor subterane, nivelul apelor curgătoare, volumul precipitaţii-lor, agresivitatea mediului, defecţiunile instalaţiilor tehnico-sanitare, etc.

Avînd in vedere cele expuse, obiectivele urmăririi trebuie stabilite de la caz la caz, funcţie de condiţiile concrete ale proiecLului, execuţiei şi exploa-tării: cunoscînd obiectivele generale ale urmăririi comportării în timp a con-strucţiilor, se stabilesc în fiecare caz care sînt problemele specifice care pre^ zintă interes pentru urmărirea în tiinp a construcţiei şi locurile cele mai peri-clitate care trebuie controlate cu atenţie deosebită.

Periodicitatea controlurilor în cadrul urmăririi în timp a construcţiilor este o problemă care de asemenea se rezolvă de la caz la caz, funcţie de lipul de urmărire adoptat. Se recomandă ca efectuarea controalelor să se programeze în orice caz şi primăvara, după anotimpurile grele de toamnă şi iarnă a căror acţiune climatică este mai periculoasă; de asemenea, în mod obligatoriu după solicitări accidentale cum sînt cutremure, vînluri şi zăpezi extraordi-nare, incendii, inundaţii etc.

12.2.3. Metodica urmăririi în timp a comportării construcţiilor

Urmărirea în timp a construcţiilor se poate efectua în general pe două căi vizual, prin observarea directă a fenomenului şi prin măsurări efectuat* cu ajutorul unor instrumente şi aparate de măsurat speciale sau adaptat* nevoilor.

Pe baza acestui criteriu al aparatajului folosit ca şi după durata în timj a urmăririi, aceasta se poate împărţi în mod arbitrar în două tipuri: o uririărin curentă, care în fond este o supraveghere, continuă, vizuală a construcţiei, îi vederea descoperirii din timp a unor defecţiuni care i-ar putea periclita sigu ranţa în exploatare şi o urmărire specială, pe timp limitat la un anumit număi de ani, cu aparatele corespunzătoare, în vederea obţinerii unor rezultate di interes special.

în timp ce supravegherea se aplică majorităţii construcţiilor existente urmărirea specială se aplică numai construcţiilor deosebit de importante dii cadrul celor enumerate la pct. 12.2.1. cum ar fi unicatele, prototipurile, con strucţiile defecLuoase etc.

Supravegherea nu implică probleme deosebite din punct de vedere tehnic observatorul avînd obligaţia de a urmări şi semnala apariţia şi dezvoltare: defecţiunilor prevăzute şi neprevăzute, dintre care o parte au fost enumerat în paragraful precedent. In acest scop, trebuie să existe pentru fiecare tip d construcţie indicaţiile necesare cu privire la zonele probabile de apariţie defecţiunilor şi natura acestora, perioadele de control obligatoriu şi ordine efectuării controlului, măsuri de luat în caz de pericol.

COMPORTAREA ÎN TIMP A CONSTRUCŢIILOR 4 0 5

Urmărirea specială se foloseşte în general de aparatură specială de măsurat ţi de un personal calificat în executarea măsurărilor şi interpretarea rezulta-telor acestora.

Metodica folosită în urmărirea specială în timp a construcţiilor este aceeaşi ca la încercarea construcţiilor, de altfel şi obiectivele sînt aceleaşi, cu deose-birea că culegerea datelor se întinde pe o perioadă mai îndelungată de timp.

Cu toate acestea, există o serie de metode şi aparate de măsurat care sînt mai corespunzătoare urmăririi în timp a construcţiilor. Dintre acestea se amintesc în primul rînd metodele topografice descrise destul de amănunţit în lucrarea [128] (v. şi pct. 3.1.2).

în lucrarea citată sînt date indicaţiile necesare în privinţa construirii işezării reperelor ca şi a metodicii de lucru adoptate în măsurarea tasărilor nclinărilor construcţiilor civile şi industriale, urmărirea comportării căilor comunicaţie. a construcţiilor hidrotehnice şi a podurilor.

Se remarcă faptul că măsurările cu mijloace topografice pot fi extinse şi asupra zonei de amplasare a construcţiei şi a întregii regiuni care suferă defor-maţii.

Alături de metodele topografice, există o serie de metode la care apara-tele sînt legate direct de construcţie, fixate pe aceasta, înglobate în ea, sau venind în orice caz în contact cu aceasta cel puţin pe timpul efectuării măsu-rărilor.

Din categoria metodelor care folosesc aparate legate tot timpul de con-strucţie, se remarcă metodele tensometriei electrice. In cazul folosirii acestor metode, elementele fixate pe construcţie sau înglobate în construcţie sînt tra-ductoarelc electrice. în mod deosebit se pretează la urmărirea în timp a con-strucţiilor diferitele tipuri de traductoare electroacustice (cu coardă vibrantă) care au avantajul de a fi mai puţin influenţate dc condiţiile mediului extern; aceste traductoare au fost folosite mai ales la urmărirea comportării în timp a barajelor hidrotehnice şi metodica folosirii lor în aceste cazuri este descrisă în lucrarea [12.91.

Pentru construcţiile civile şi industriale se recomandă folosirea aparate-lor de măsurat amovibile de tipul deformetrelor cu lungimea bazei adaptată caracteristicilor materialului şi elementului de construcţie, clinomctrele amo-vibile, comparatoarele cu tijă prevăzute cu micrometru, şublerele etc. în cazul

. folosirii acestor aparate trebuie să se dea o atenţie deosebită montării repere-lor cărora trebuie să li se asigure o bună legătură cu elementul de construcţic astfel încît să nu poată fi deplasate; de asemenea trebuie să se prevadă măsuri eficace de protecţie împotriva lovirii sau deteriorărilor ca urmare a influenţei mediului înconjurător.

Pentru urmărirea tasărilor construcţiilor civile şi industriale se mai pot • folosi în afara aparaturii topografice şi o aparatură specială cu rigle, bazatn

pe principiul vaselor comunicante şi a cărei descriere şi mod de folosire se gă-sesc în lucrarea [12.7].

în cazul urmăririi speciale a^comportării construcţiilor este necesar să se prevadă modalităţile de acces spre punctele de fixare a reperelor şi spaţiul necesar aşezării aparatelor sau mirelor; se recomandă ca zonele supuse urmăririi speciale să fie eliberate de lucrările de finisaj astfel încît să fie vizibilă struc-tura de rezistenţă ce formează obiectul principal al urmăririi.

E R A T A

Pag. Rindul tu loc de Se va citi

84 6 de sus de zero citirii directe

89 14 de jos formula (3.29)

H> + 2 n(ofit> + o)i">= —D. w + 2 ntoxw+cofu) = — v

89 8 de jos formula (3.32)

V (or -- <of )2 -f 4 nWcof <o0=o2v0 V ( o 2 — <oj[)2 + 4 n2ojtof x iv0—(o2i>0

366 4 de jos formula (11.15)

- i i u(t) « ae in sin (w^+ip ) . u(t)mae sin ( t o ^ + 9 ) .

449 17 de jos N=nN-A; Mx = aMx-Wy;

My=<JMy WX •

N=aN-A; Mx = aMx-Wx; My=aMlJ - Wy.

4 0 6 ÎNCERCAREA PODURILOR

Urmărirea comportării în timp a construcţiilor a format pînă nu de mult o preocupare limitată la studiul tasărilor şi al podurilor, în această direcţie existînd o serie de studii şi prescripţii tehnice oficiale [12.7, 12.10].

Dată fiind importanţa problemei urmăririi comportării construcţiilor în timp, s-a luat măsura elaborării unui normativ general, al cărui proiect a fost elaborat la ÎNCERC [12.11], asigurîndu-se astfel un grad şi mai înalt de sigu-ranţă în exploatarea construcţiilor şi o sursă de informare ştiinţifică necesară dezvoltării teoriei construcţiilor.

Bibliografie 12.1. F i z (1 e 1, 1., Defectele construcţiilor din beton şi zidărie şi metode de înlăturarea lor.

Bucureşti, IDT. 12.2. G a n e, N., O l t e s c u , I., Deteriorări şi accidente tn construcţiile de beton şi beton

armat, Bucureşti, IDT, 1955. 12.3. H a m m o n d R o i t , Avarii xdanii i soorujenii, traducere din limba engleză, Moskva,

Gosstroiizdat, 1960. 12.4. K l e i n l o g e l , A. , Einflusse atiţ Beton und Stahlbeton, 1950. 12.5. L o s s i e r, H. , Nedostatkî jelezobetona t ih ustranenie, traducere din limba franceză,

Moskva, Gosstroiizdat, 1960. 12.6. Ş k i n e v, A. N. , Avarii na stroitelnlh obiektah, ih pricint i sposobt preduprejdeniia i

likvidatii, Moskva, Gosstroiizdat, 1962, 12.7. * * * Normativ experimental oentru urmărirea tasărilor construcţiilor civile si industriale,

Referat ÎNCERC. 12.8. M i h a i 1, D. , Aplicaţiile topografiei tn construcţii, Bucureşti, Editura tehnică, 1962. 12.9. R u s u, G h., Tehnica măsurătorilor tn construcţiile masive, Bucureşti, Editura Academiei

Republicii Socialiste România, 1958. 12.10. A n d r e i , S., B l r s e s c u , M., K e h a i a n , Z. , Studiu asupra conlucrării

dintre construcţie şi terenul de fundaţie. Concluzii asupra măsurătorilor de tasare efectuate în 1962, Referat ÎNCERC poz. VI-8-c/1962.

12.11. H a n n, F., V i e s p e s c u , D., Instrucliuni tehnice generale pentru urmărirea tn timp a construcţiilor, ÎNCERC, 1962.

13. ÎNCERCAREA PODURILOR

13.1. Generalităţi

Deşi obiectivele generale urmărite şi metodele de cercetare folosite pentru realizarea încercărilor sînt aceleaşi ca şi în cazul construcţiilor cu alt specific, particularităţile de alcătuire şi de funcţionare ale podurilor impun unele măsuri deosebite şi limitează uneori folosirea procedeelor curente descrise în capitolele precedente.

Particularităţile de alcătuire şi de funcţionare se referă la comportarea podurilor ca structuri spaţiale şi la modul de acţiune al încărcărilor utile, prin deplasare pe construcţie şi repetare la intervale scurte, rezultînd mişcări ale structurii în ansamblu şi vibraţii ale elementelor componente.

OBIECTIVELE ÎNCERCĂRII PODURILOR 407

Limitarea aplicării unor metode de cercetare sau utilizarea acestora prevă-zind măsuri speciale se datorează expunerii permanente a construcţiei la ac-ţiunea factorilor climatici cu efect perturbator — umiditatea şi variaţiile de temperatură.

în cazul podurilor, valorile încărcărilor şi ale eforturilor unitare admise în calculele de proiectare sînt în general apropiate de cele care se realizează curent în exploatare, iar pentru construcţiile mai vechi depăşirea acestora este frecventă din cauza sporirii continue a tonajelor vehiculelor feroviare şi rutiere, a modificării numărului osiilor şi a distanţei dintre ele.

Dezvoltarea industrială în general şi a anumitor zone în special face ca poduri construite pentru vehicule cu anumite caracteristici să nu mai cores-pundă după un timp siguranţei circulaţici în noile condiţii create.

Caracteristicile enumerate fac ca încercările podurilor să poată fi încadrate în clasificări avînd ca bază diferite criterii, cea mai generală fiind clasificarea după obiective,

13.2. Obiectivele încercării podurilor

Ţinînd seama de obiectivele urmărite, operaţiile de încercare efectuate pe construcţii de poduri pot fi grupate în trei categorii;

— încercări pentru recepţia lucrărilor noi urmărind obţinerea de date cu privire la comportarea sub sarcină a ansamblului şi a elementelor componente;

— încercări efectuate după o perioadă de exploatare pe construcţii im-portante şi cu scheme statice complexe în vederea întocmirii proiectelor de consolidare a acestora.

în aceeaşi categorie se încadrează şi încercările urmărind verificarea efi-cacităţii unor consolidări a căror soluţii au fost adoptate pe baze teoretice şi experimentale.;

— încercări cu caracter de cercetare ştiinţifică cu efect în timp, urmărind acumularea de date experimentale necesarc soluţionării teoretice a unor pro-bleme privind comportarea sub încărcări a elementelor componente şi a ansamblurilor de anumite tipuri.

La precizarea obiectivelor şi mai ales la stabilirea dezvoltării operaţiilor, sînt hotărîtoare consideraţiile economice şi nivelul informaţiilor ce se posedă cu privire la construcţia analizată la data efectuării încercării.

Consideraţiile economice sînt legate în special de intervalul de timp care poate fi afectat încercării ţinînd seama că operaţiile experimentale re-prezintă întîrzieri la darea în exploatare a unei construcţii noi, suspendări de circulaţie pentru construcţiile existente şi reţinerea din circuitul economic a vehiculelor ce servesc ca încărcări de probă.

Informaţiile care privesc construcţia se referă la stadiul metodelor de calcul utilizate la data proiectării, ipotezele avute în vedere la încadrarea schematică a fenomenelor în relaţii de calcul, date privind caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor folosite şi elemente din istoricul exploatării ei (metode de construcţie, avarii, consolidări anterioare încercării etc.) [13.1].

4 0 8

13.2.1. încercări pentru recepţia lucrărilor noi

Desfăşurarea lucrărilor de construcţie pentru poduri noi se face sub control teluric perma-nent, acesta refer in du-se la calitatea materialelor utilizate, Ia condiţiile tehnice de execuţie şi la toleranţele admise faţă dc proiect.

Recepţiilc parţiale pc faze dc lucrări şi recepţia provizorie a structurii de rezistenţă după executarea ei asigură realizarea lucrării conform normelor tehnice şi proiectului.

Ţinînd seama de aceste caracteristici, Încercările care se efectuează pe construcţie se limitează In general la măsurarea săgeţilor elastice şi a celor remanente după prima încărcare de probă, şi la măsurarea tasării reazemelor.

încercarea pentru recepţie se efectuează înainte de darea în exploatare a podului, măsu-rlinlu-se cu dispozitivele descrise în cap. 3 săgeţile grinzilor principale în dreptul nodurilor sau în cazul arcelor, în dreptul sfertului şi cheii.

Săgeţile remanente după prima Încărcare dau indicaţii generale eu privire la calitatea execuţiei îmbinărilor nituite la tablierele mctalice. Ele sînt rezultatul alunecărilor relative a barelor In îmbinări şi nu sînt. acceptate decît în limite reduse consumind de fapt din contra-săgeţile realizate conform proiectului.

Săgeţi remanente după Încărcările următoare nu sînl acceptate, acestea puţind proveni rlin deformaţiile plastice ale elementelor structurii.

Slnt indicate şi măsurări de deformaţii specifice cu metodele corespunzătoare prcciziei urmărite şi timpului afectat încercării (folosind tensometre mecanice, deformetre, tensometre electrice rezistive sau inductive) în secţiunile caracteristice.

13.2.2. încercări efectuate pe construcţii după o perioadă de exploatare

în cazul In care unor poduri proiectate pentru anumite scheme de încărcare li se cere să suporte încărcări mai mari, verificarea comportării în noile condiţii se face prin calcul, mai ales în cazul deschiderilor mici şi a schemelor statice clare.

In cazul construcţiilor importante şt cu scheme statice complexe, atunci cind din calcule rezultă necesitatea consolidării, este indicat să se efectueze incercări din care să rezulte distri-buţia reală a eforturilor în elementele importante ale structurii.

Uneori supravegherea tehnică a unei construcţii în timpul exploatării constată unele anomalii de comportare a ansamblului sau a unor elemente (deformaţii permanente inari, cedări locale etc.).

în aceste cazuri este indicată obţinerea prin încercare a eforturilor şi a distribuţiei eforturilor unitare în secţiunile barelor care pot genera anomaliile constatate, în vederea sta-bilirii măsurilor de remediere care pot merge de 1a consolidări locale plnă la înlocuirea podului cu o construcţie nouă.

încercările efectuate cu aceste obiective urrnărcsc obţinerea de informaţii privind caracte-risticile fizico-mecanice ale materialelor, solicitările elementelor importante şi deformaţiile ansamblului.

Caracteristicile fizico-mecanice se determină pe epruvete confccţionate din material extras din barele şi secţiunile care au fost supuse in timpul exploatării la solicitările cele mai mari, dacă este cazul oscilante sau alternante (v. cap. 9).

Dimensiunile probelor extrase trebuie să permită confecţionarea unui număr suficient dc epruvete pentru efectuarea încercărilor de tracţiune, rezilienţă şi oboseală.

Stabilirea numărului de probe şi alegerea regiunilor din care urmează să fie extrase se face avînd în vedere dificultăţile de acces In accste regiuni, fără să se omită numărul necesar pentru obţinerea unor valori medii concludente.

Extragerea se face, în intervale de suspendare a circulaţiei, acestea trebuind să permită ca timp tăierea probei şi nituirea ecliselor de consolidare pentru reîntregirea secţiunii slăbite.

în partea stîngă a fig. 13.1 se vede eclisa exterioară care acopcră zona din care s-a extras o probă de material la talpa superioară a unei grinzi cu consolc,

Informaţii privind caracteristica ciclului care solicită secţiunea s-au obţinut din fig. 13.25. In cazul podurilor din beton armat, stabilirea caracteristicilor materialului din construcţie

se face cu metodele nedestructive descrise la cap. 5.

409

Eforturile in secţiunile caracteristice se obţin prin intermediul deformaţiilor specifice surate in mai multe puncte ale acestora. Numărul secţiunilor depinde in afară de conside-îile economice enunţate la pct. 13.2 şi de aparâtajul şi personalul afectat lucrării. • Concentrarea posibilităţilor pentru lămurirea completă a unor aspecte prin mărirea Bâralui <ie secţiuni cercetate şi eventual prin repetarea operaţiilor este indicată în locul pefvârii pe mai multe probleme raite sumar.

Elementele calculate pe baza rimilor măsurate (săgeţi, eforturi, jjturi unitare) trebuie comparate cele ol.ţinute prin calcule efec-te pentru poziţiile şi valorile în-căriior utilizate la Încercare.

13.2.3. încercări cu carac-ter de cercetare ştiinţifică

Clasificarea incercârilor de po- ; " v T ^ j & î ^ , j y ^ l g Wrn^*' • J ^ S I i i r i făcută la Începutul capitolului ; schematică refer in du-se în spe-l l a o b i e c t i v e l e p r i n c i p a l e a l e a c . e s - ^ m ^ m ^ l.

In orice categorie s-ar încadra F i 1 3 1 . R e giune din care s-a extras o probă la .cercare. concluziile obţinute ex- u , s u p e r i o a r â a u n e i g r inzi cu zăbrele, imental nu servesc numai obiect î-»r imediate ci şi adincirii cuno ţelor privind comportarea sub încărcare a ansamblului şi a elementelor componente.

Această adincire este cu atît mai necesară cu cit, in stadiul actual, dezvoltarea şi perfec-area metodelor de calcul Împreună cu progresele realizate In cunoaşterea proprietăţilor erialelor de construcţie nu pot fi valorificate din cauza cunoştinţelor incomplete privind portarea sub încărcare a construcţiilor.

Efectuarea sistematică de Încercări şi acumularea de date privind anumite aspecte poate i drept consecinţe, după prelucrarea ştiinţifică a lor, îmbunătăţirea metodelor de proiectare i încadrarea mai strinsă a fenomenelor reale în relaţii de calcul.

în această categorie se încadrează probleme de interes general pentru poduri ca: eforturi ndare in barele grinzilor cu zăbrele, conlucrarea arcelor cu tablierul, conlucrări spaţiale istemc cu zăbrele, rezemările reale ale lonjeronilor pe antretoazc şi a antretoazelor pe zile principale, analiza factorilor care produc sporiri de solicitări în cazul sarcinilor mobile 113.2, 13.3, 13.4].

13.3. Tehnica măsurărilor in încercările podurilor

in general, pentru clarificarea unor aspecte privind comportarea unei strucţii există mai multe căi. alegerea celei mai potrivite şi sigure fiind :ţie de experienţa cercetătorului.

Alegerea metodei de lucru este funcţie de obiectivele urmărite şi de mări-p ce trebuie măsurate (deplasări, rotiri, deformaţii specifice, elongaţii, venţe etc.). Alegerea aparatajului depinde de numărul punctelor de măsură, de răs-

direa lor pe construcţie şi de gradul de precizie urmărit. Specificul operaţiilor efectuate pe construcţii de poduri impune aparate-

si legăturilor lor cu punctele de măsură condiţii grele de funcţionare atît

410 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

din cauza variaţiilor frecvente a condiţiilor climatice cît şi din cauza deselor schimbări de amplasament.

De aceea sînt indicate dispozitive şi aparate de măsură de construcţie simplă, care sînt şi mai robuste, renunţîndu-se la un grad ridicat de sensibi-litate în folosul fidelităţii şi stabilităţii.

Numărul operatorilor şi gradul lor de calificare pot influenţa desfăşurarea operaţiilor mergind pînă la eliminarea utilizării unor metode sau aparate.

De menţionat că stăpînirea unei tehnici privind efectuarea operaţiilor în laborator nu este suficientă pentru rezolvarea problemelor care apar obiş-nuit la lucrările efectuate în exterior.

Menţiunea se referă la funcţionarea dispozitivelor şi aparatelor de măsură în condiţii de variaţie continuă a temperaturii şi a umidităţii, la precauţiile ce trebuie luate pentru realizarea montajelor şi la efectuarea operaţiilor de citire şi de înregistrare într-un timp foarte scurt, impus de intervalul de închi-dere a circulaţiei afectat măsurărilor.

Deoarece posibilităţile de verificare a valorilor obţinute sînt limitate, este necesar ca aparatele de măsurat să prezinte garanţia fidelităţii mărimilor pe care le indică. Această fidelitate este controlată permanent în perioada efectuării măsurărilor prin metodele de etalonare descrise la cap. 3.

13.4. Măsurarea deplasărilor

Săgeţile obţinute prin măsurări după încercarea construcţiei reprezintă pentru podurile noi elemente considerate uneori suficiente pentru aprecierea

comportării de ansamblu, deşi cu-noaşterea lor şi compararea cu va-lorile calculate nu pot servi la sta-bilirea suprasolicitărilor locale.

în regim de solicitare statică, deplasările se pot măsura numai în raport cu repere fixe; descrierea me-todelor şi aparatelor care se utili-zează în acest caz s-au dat la pct. 3.1.

Uneori, dispozitivele pot fi rea-lizate cu mijloace locale urmărin-du-se transformarea deplasărilor în deformaţii de încovoiere ale unei lame elastice in consolă. Pentru în-registrarea deplasărilor unor apa-rate de reazem mobile, s-au utili-zat lame elastice încastrate în cu-zineţi pe feţele cărora, în regiunea încastrării, s-au fixat două traduc-toare tensometrice rezistive, unul funcţionînd ca element activ, celălalt

ca element de compensare termică. în fig. 13.2 se arată un asemenea dispo-zitiv în timpul etalonării sale cu ajutorul unui microcomparator.

MASUXAUEA DEFORMATIILOR. SPECIFICE 411

Pentru realizarea reperelor fixe, în cazul construcţiilor noi, pot servi mente ale eşafodajelor şi schelelor după asigurarea fixităţii lor.

tn cazul podurilor cu deschideri deasupra zonelor neinundabile şi cu Uţime mică deasupra solului, punctele fixe se realizează pe eşafodaje reze-ite pe sol.

In cazul înălţimilor mari sau pentru deschideri situate deasupra apei, le necesară legarea dispozitivului de măsurat fixat pe construcţie de un met fix pe verticala secţiunii cercetate sau pe maluri.

Legarea se face cu fire de invar menţinute întinse cu contragreutăţi şi marte, fiind necesară în aceste cazuri aplicarea de corecţii din cauza defor-aţiilor firelor menţinute sub tensiune. Un factor perturbator al acestor «raţii îl constituie vîntul.

tn cazul podurilor cu deschidere mare, transmiterea la distanţă a deplasă-lor introducînd erori neacceptabile, se utilizează aparate topografice de nivel-ent, valorile minime ale citirilor variind între zecimi de milimetru şi cîţiva ilimetri. Operaţiile sînt în mod obişnuit perturbate de vibraţii şi de variaţii

temperatură. în regim de solicitare dinamică se efectuează în mod curent măsurări

^plasări, de viteze şi acceleraţii fără reper fix (v. pct. 3.2. şi cap. 11).

13.5. Măsurarea deîormaţiilor specifice

Ca şi în cazul încercării altor construcţii, utilizarea tensometriei electrice zistive (v. cap. 3) este indicată în operaţiile de încercări efectuate pe poduri, ît pentru sensibilitatea dispozitivelor cît şi pentru posibilitatea utilizării iui număr mare de puncte de măsură cu citire sau înregistrare aproape si-qltană prin comutare.

Dificultăţile în aplicarea metodei, specifice construcţiilor în exterior şi special podurilor, se referă la necesitatea eliminării din valorile măsurate

efectului variaţiilor de temperatură, la condiţiile ce trebuie îndeplinite de lezivii de fixare a dispozitivelor şi la realizarea unor protecţii eficace contra ţiunii umidităţii.

Variaţiile de temperatură se manifestă ca efect perturbator atît prin troducerea de eforturi datorite încălzirii diferite a unor părţi de construcţie t şi prin diferenţele care nu pot fi în întregime eliminate între traductoarele ;tive şi cele de compensare.

In cele mai multe cazuri, plasarea traductoarelor de compensare termică : un element nesolicitat al construcţiei cercetate nu este posibilă din cauza nomenului de conlucrare care face să apară solicitări cu diverse valori în ate elementele.

Utilizarea compensărilor pe piese separate de construcţie fixate cu di-rite dispozitive în regiunea traductoarelor active pe care trebuie să le com-aseze poate introduce erori din cauza participării la deformaţie a barelor in intermediul suprafeţei de prindere.

Un factor care împiedică realizarea unei compensări termice sigure, mai es în cazul podurilor din beton armat, constă în masa redusă a elementului

4 1 2 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

de compensare în raport cu masa podului sau chiar a părţii la care se r< traductorul activ.

Aceasta se manifestă prin inerţia termică diferită a compensării urmăreşte mai repede variaţia de temperatură a mediului decît marca ac

Efectele perturbatoare se manifestă prin modificarea echilibrului pun in timpul operaţiilor, modificări care afectează valorile rezultatelor făi se poată prevedea sensul şi mărimea erorilor.

Perturbările sînt mult reduse in cazul înregistrărilor dinamice, trei unui convoi cu viteza normală reprezentind un interval care variază intre c secunde şi cîteva minute. în aceste cazuri, sensul şi valoarea dezechilibru! poate aprecia după marcarea lui, prin echilibrarea punţilor la ieşirea c< iu lui de pe pod.

în cazul măsurărilor statice una din căile de reducere a erorilor intn de compensarea termică imperfectă o constituie efectuarea operaţiilor de i rări noaptea sau in perioade cu temperatură constantă.

Intervalul scurt de închidere a circulaţiei, deci de nesolicitare a el< lelor, face ca adezivii obişnuiţi in lucrări de laborator cu timp de usca cîteva ore să nu poată fi utilizaţi decît dacă se poate garanta prin inc* prealabile fidelitatea transmiterii deformaţiilor după uscarea lor pe sup solicitate cu anumite frecvenţe şi durate.

Chiar în aceste cazuri, din cauza umidităţii atmosferice perma (80—100%) este necesară menţinerea în stare uscată a suprafeţelor s şi a mărcilor cu dispozitive care să per-

Fig. 13.3. Condiţii de lucru pentru traductoare ten- Fig. 13.4. Cabluri de legâ-sometrice in timpul unor operaţii efectuate iarna. tură expuse îngheţului.

locul adezivilor cu întărire prin pierderea "solvenţilor, primii peri protejarea imediată a traductoarelor.

Protecţiile sumare, uneori acceptate în încercări de laborator, n rezultate satisfăcătoare în cazul lucrărilor în exterior pe poduri din

INCARCARFA PODURILOR ÎN VEDEREA ÎNCERCĂRILOR 413

(iilor climatice grele la care sînt supuse (apă din ploi şi din condensări. pui etc.» (fig.13.3). «garea la aparate a traductoarelor trebuie făcută cu cabluri cu izolaţie rară de calitate fiind necesar uneori sa suporte umiditate ridicată şi |mi şi dezgheţuri succesive (fig. 13.4).

'_>. încărcarea podurilor in vederea încercărilor

6.1. încărcări cu grupări de sarcini staţionare

in general, la stabilitatea încărcărilor experimentale, se are în vedere itatea obţinerii solicitărilor maxime in elementele cercetate (eforturi le maxime în tălpi, în montanţi, în diagonale, momente încovoietoare ime în lonjeroni, în antretoaze etc.). tn cazul podurilor în are, este necesar să se realizeze eforturile maxime 'Cţiunile de la naşteri, sfert şi cheie. Nu se urmăreşte decît în anumite cazuri depăşirea încărcărilor verticale alcul. de cele mai multe ori nefiind posibilă nici atingerea acestora din a normativelor de proiectare care au în vedere scheme de vehicule care id in valorile sarcinilor pe osii şi coeficienţi de perspectivă. Chiar dacă, în cazul podurilor vechi calculate pentru vehicule mai uşoare, jrealizabilă încărcarea cu sarcinile verticale din proiect, celelalte solici-(temperatură, vînt, deplasări de reazeme) nu pot fi produse artificial,

onsecinţă neputîndu-se obţine eforturile unitare şi săgeţile maxime. In cazul construcţiilor de poduri cu scheme sLatice clare, deci avînd la

i calcule care exprimă analitic fenomene apropiate dc cele reale, se consi-i suficientă încărcarea experimentală cu sarcinile verticale care rezultă utilizarea vehiculelor de cel mai greu tip în circulaţie pe linia respectivă. Aprecierea încărcărilor pe baza schemelor tip, atît pentru vehicule ru-

e cît şi pentru locomotive şi vagoane, nu este indicată decît în cazurile » r e nu este posibilă determinarea lor prin cîntărire. Cîntărirea unui convoi de locomotive de circa 200 osii a arătat că pot exista

renţe între realitate şi schemă pînă la 15% la greutatea totală, 10%între ilurile pe cele două şiruri de roţi şi 22% între roţile aparţinînd aceleiaşi osii. La un convoi de autocamioane de 32 osii s-au găsit neconcordanţe cu schema

la repartizarea sarcinilor între osiile din faţă şi cele din spate cu circa 15%. Pentru podurile de cale ferată, încărcarea se realizează cu convoaie de

>motive sau locomotive şi vagoane. Convoaiele nu se fracţionează (fig. 13.5), dar se pot grupa vagoane încăr-

e alternind cu vagoane goale atunci cînd obiectivele urmărite şi linia de luenţă a mărimii măsurate are zone favorabile şi defavorabile,

in cazul podurilor de şosea se utilizează vehicule blindate sau autocamioane le încărcate cu balast.

Deoarece prin încărcarea experimentală a unui pod se urmăreşte în general Uzarea solicitărilor maxime în anumite elemente, sau săgeţi maxime în ;ptul unor secţiuni alese, gruparea sarcinilor în convoaie şi amplasarea lor construcţie este funcţie de schema statică şi de obiectivele urmărite.

4 1 4 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

Astfel, pentru un pod din beton armat, grinzi cu console*), momi încovoietoare maxime pozitive şi săgeţile maxime în cîmp s-au r< încărcarea din fig. 13.6.

Fig. 13.5. Convoi continuu de locomotive utilizat la încercarea po-dului peste Dunăre la Cernavodă.

Uneori, poziţia convoiului se stabileşte experimental deplasîndu-construcţie pînă la obţinerea prin citire directă a valorilor de eforti tare maxime în puncte caracteristice situate pe elementul studiat.

Fig. 13.6. încărcare în scopul obţinerii valorilor maxime în cîmpul unei grinzi cu console.

Momentul încovoietor maxim intr-o antretoază dintr-un panou de 7 a unui pod metalic s-a obţinut prin încercări aşezînd osia a 4-a motoare locomotive seria 142 000 în dreptul nodului corespunzător (fig. 13.7).

*) încercare efectuată în iulie 1962 de către Centrul de cercetări a Institutului strucţii din Bucureşti în colaborare cu Catedrele de Poduri şi Rezistenţa materialeloi

INCARCAREA PODURILOR IN VEDEREA ÎNCERCĂRILOR 415

Dacâ prin încercare se urmăreşte obţinerea de informaţii cu privire la iportarea sub încărcare a unor elemente cu poziţii şi funcţii diferite, se izeuzâ grupări de sarcini cu alcătuiri diferite şi cu amplasări corespunză-re obiectivelor urmărite.

Fig. 13.7. încărcare în scopul obţinerii reacţiunii maxime a unei antretoaze.

IC-20 LO

C'bLR

Jt T

ULR

LR

15 IR

4LR

5'

ULR

JLC+3LR

4 LR OLR

5' 3 IR

'70'07234 56 5'4'3'2Y0( f a z a / Convoi /

TWTTa

O'i i 1LC+3LR

. 5 LR

rM 2

2' 4LR

iML o j S Z

BLR'

5 4''

6

Tlr

3LR

o'y 6LR

Convoi 2 Convoi 3 Convoi 4 Convoi 5 Con voi 6 Convoi 7 Convoi 8 Convoi 9 Convoi W Convoi 11A Convoi 11B Convoi 11C Convoi 13 Con voi 14

FAZA n Convoi 44 Convoi l»5 Convoi 46 Convoi 47 Convoi 46

i Convoi 49

LR - locomotiva rece LC - iocomot/vâ ca ic/â

. 13.8. Grupări de sarcini folosite la Încărcarea podului peste Dunăre la Cernavodă.

416 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

în cazul încercării podului peste Dunăre la Cernavodă, grinzi cu coi (50+140+50 m) şi grinzi independente de 90 in deschidere, s-au uti 05 grupări de sarcini alcătuite din 1— 22 locomotive, o parte din acestea redate în fig. 13.8.

13.6.2. Încărcări cu <|rupări dc sarcini mobile

încărcarea unui pod cu convoaie de sarcini mobile, circulînd cu dh viteze între 5 km/h şi viteza maximă admisă, este necesară pentru înregi rea pe oscilograme a variaţiei mărimilor deformaţiilor specifice 111 pun< secţiunilor cu solicitări maxime în vederea stabilirii prin comparaţie a 1 telor totale produse de încărcări, de şocuri şi de rezultanta oscilaţiilor.

în fig. 13.9 se prezintă înregistrarea simultană a variaţiilor mărimii in patru puncte ale secţiunii din mijlocul unei deschideri de 13 m a unui jeron continuu şi în trei puncte din secţiunea unei tălpi inferioare din act panou, la trecerea unei locomotive cu viteza de 40 km/h.

Se remarcă pentru lonjeron salturile în variaţia deformaţiilor speci la trecerea roţilor locomotivei de probă peste un rost al şinelor.

Stabilirea caracteristicilor vibraţiilor în cazul elementelor asupra că acestea au efecte importante se efectuează cu dispozitive mecanice sau elecl fiind de asemenea necesară înregistrarea variaţiilor componentelor mişt în trei plane pentru diferite viteze de circulaţie (v. cap. 3 şi 11).

Fig. 13.9. înregistrare de deformaţii specifice sub convoi mobil de sarcini pentru <> M ţiune de lonjeron şi una de talpă inferioară.

Interesează frecvenţele şi elongaţiile mişcărilor elementelor importa în funcţie de vitezele convoiului mobil, frecvenţa proprie a construcţiei ansamblu fiind de asemenea un element util cunoaşterii comportării gener;

• ORGANIZARL.A ÎNCERCĂRII PODURILOR 417

la fig. 13.10 s-au înregistrat variaţia elongaţiilor şi a acceleraţiilor privind " a unei secţiuni situate pe o talpă inferioară a unei

13.7. Oryanizarea încercării podurilor

Specificul încercărilor efectuate pe poduri de cale ferată sau de şosea ipune o organizare şi o pregătire amănunţită a operaţiilor, deoarece în gene-il nu sînt posibile modificări sau adaptări pe parcurs.

Prin proiectul încercării se stabileşte pe baza obiectivelor urmărite modul ; realizare a acestora. El trebuie să mai conţină (v. cap. 6):

— alegerea metodelor de lucru şi în cadrul acestora a aparatelor şi dis->zitivelor;

stabilirea secţiunilor şi punctelor în care urmează să se efectueze aiurarea deplasărilor şi a deformaţiilor specifice, precum şi fixarea grupă-lor de sarcini pentru care se fac aceste operaţii.

Deoarece rezultă puncte în care sînt necesare măsurări pentru mai multe upări de sarcini, iar pentru unele situate pe elemente diferite (tălpi, lon-roni etc.) se impune o măsurare simultană, este indicat să se înscrie operaţiile lanificate într-un tablou centralizator (fig. 13.11).

în fig. 13.11 se vede o parte dintr-un asemenea tablou întocmit pentru >uă panouri ale unei grinzi cu zăbrele la care s-au folosit în total 65 grupări ? sarcini pentru circa 2 000 puncte de măsură.

Se remarcă simultaneitatea operaţiilor în secţiuni de tălpi (T t ) , lonjeroni şi contravîntuiri (CI) pentru anumite grupări necesare studiului con-

icrării acestor elemente precum şi repetarea unor măsurări necesare racor-ării determinărilor efectuate în intervale diferite;

defalcarea operaţiilor de măsurări pe intervale de lucru, aceasta ind funcţie de aparatajul afectat lucrării, de operatorii şi de posibilităţile e închidere sau de deviere a circulaţiei;

— organizarea punctelor de lucru. în cazul încercărilor pentru recepţia podurilor noi, existenţa eşafodajelor

tilizate la realizarea construcţiei uşurează accesul la secţiunile şi punctele tabilite prin proiect furnizînd şi baze pentru fixarea dispozitivelor de măsu-are a deplasărilor.

Pentru încercările din celelalte categorii, accesul la punctele de măsură e stabileşte după examinarea construcţiei şi a condiţiilor locale.

Fig. 13.10. înregistrare de elongaţii şi acceleraţii.

Fig. 13.11. Grafic de organizare a măsurărilor tensometrice pentru un pod cu număr mare de puncte de măsură.

E X E M P L E DE Î N C E R C Ă R I E X E C U T A T E 419

Pentru poduri situate la înălţime mică deasupra solului şi cu deschideri în zone neinundabile, schelele de acces la punctele de măsură se reazemă pe sol (v. fig. 13.6 şi 13.7).

Fig. 13.12. Schele suspendate la podul peste Dunăre de la Cer-navodă.

în cazul podurilor cu înălţime mare deasupra solului, sau a deschiderilor situate deasupra cursurilor de apă, accesul la punctele de măsură se îace pe. schele suspendate (fig. 13.12).

O dificultate o constituie accesul Ia punctele situate deasupra căii, din cauza gabaritului de trecere care împiedică realizarea de eşafodaje rezemate pe platelaj. în aceste cazuri sînt necesare scări şi platforme de lucru în con-solă, în afara gabaritului, cu accese de pe pile sau culei (v. fig. 13.20).

La realizarea platformelor de lucru se are în vedere asigurarea operato-rilor şi crearea de condiţii de lucru corespunzătoare, ca spaţii pentru aşezarea aparatelor, libertatea mişcărilor in timpul lucrului etc.

Concesiile care se fac uneori la realizarea construcţiilor auxiliare necesare efectuării operaţiilor de măsurări influenţează defavorabil ritmul de lucru şi calitatea operaţiilor.

Unele aspecte negative se văd şi în fig. 13.17, unde accesul şi platforma de lucru în secţiunea de la cheie a unui arc din beton armat sînt necorespunză-toare, şi în fig. 13.7 unde înălţimea de lucru este insuficientă.

13.8. Exemple de încercări exeeulate*)

Avîndu-se în vedere specificul lucrărilor în exterior, primele încercări cu caracter de cercetare ştiinţifică efectuate pe poduri în exploatare au fost

*) Studiile de laboratoî' şi încercările descrise au fost efectuate în cadrul Institutului de cercetări din Ministerul Transporturilor şi Telecomunicaţiilor.

4 2 0 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

precedate de studii în laborator şi pe construcţii. Prin acestea s-a urmărit precizarea factorilor care pot introduce erori în rezultatele operaţiilor experi-mentale, aprecierea ordinului lor de mărime şi stabilirea unei tehnologii de lucru care să le asigure o influenţă cît mai redusă. Aceste studii [13.5] s-au ocupat în special de metoda tensometriei electrice, aceasta fiind considerată de la început ca cea mai indicată în condiţiile specifice podurilor.

Studiile de laborator s-au referit la vitezele de uscare a diferiţilor adezivi la higroscopicitatea acestora, la erorile în preluarea şi transmiterea deforma-ţiilor, la curgerea lor sub deformaţii mari ale suprafeţelor suport etc.

Pentru sistemele de protecţie s-au analizat zonele de acces a umidităţii, viteza de pătrundere prin diverse straturi funcţie de grosimea şi suprafaţa lor, erorile generate de această pătrundere şi măsurile de împiedicare a ei.

Soluţiile adoptate, care au ţinut seamă şi de necesitatea asigurării efica-cităţii lor timp îndelungat, au permis realizarea de dispozitive de măsurat cu funcţionare asigurată în condiţii climatice dificile, cu umiditate permanentă, cu condensări zilnice, depuneri de zăpadă, precum şi îngheţuri şi dezgheţuri succesive.

a. încercarea unui pod metalic de cale ferată din fier pudlat (1960). C a r a c t e r i s t i c i : sistem multiplu static nedeterminat; două deschideri a

cîte 30,25 m. Obiectivul principal al încercării a fost stabilirea comportării reale a

celor mai solicitate elemente, sub circulaţie curentă pe o linie de mare trafic dar a fost utilizată şi pentru stabilirea distribuţiei reale a eforturilor unitare în secţiunile diagonalelor şi tălpilor în regiunea reazemelor in scopul evaluării eforturilor şi comparării lor cu valorile calculate în unele ipoteze simplifi-catoare.

S-a utilizat metoda tensometriei electrice cu traductoare liniare grupate cîte trei într-o secţiune, în total 102 puncte de măsură.

Fig. 13.13. Aspect de la încercarea unui pod metalic dc cale ferată.

încărcarea s-a realizat cu o locomotivă seria 50 000 aşezată în trei poziţii succesive, una din acestea fiind dată în fig. 13.13.

S-a efectuat înregistrarea variaţiei deformaţiilor specifice în punctele plasate în secţiuni caracteristice pe diagonale, tălpi şi antretoaze, la treceri

E X E M P L E DE Î N C E R C Ă R I E X E C U T A T E 421

ale locomotivei de probă cu viteze variind intre 5 şi 70 km/h, în scopul evaluării efectelor dinamice.

Rezultatele privind distribuţia eforturilor unitare pe secţiuni şi calcu-lele de eforturi au scos în evidenţă efectele secundare din încovoierea în ambe-le plane principale din cauza lungimii reduse a barelor şi a rigidităţii nodurilor.

Valorile acestora au reprezentat 30—40% din efortul unitar total pentru tălpi şi 25- 45% pentru diagonale.

După scăderea efectelor secundare din încovoiere, eforturile axiale rezul-tate din măsurări au reprezentat 0,9 din valorile calculate.

Evaluarea efectelor dinamice cu metoda obişnuită, prin efectuarea de rapoarte între valori de eforturi unitare măsurate în puncte la diferite viteze de circulaţie şi eforturi unitare sub convoi staţionar, au adus valori informa-tive între 1,2 şi 1,4 pentru diagonalele curente.

b . Încercarea unui pod metalic de cale ferată ( 1 9 6 0 ) . C a r a c t e r i s t i c i : grindă cu zăbrele cu tălpi paralele de 36 m deschidere (v . fig. 13.7)

Obiectivul principal al încercării a fost stabilirea eficacităţii unui mod particular de consolidare a antretoazelor printr-un ramfort triunghiular in-trodus la o dată anterioară experimentării (fig. 13.14).

l*"ig. 13.15. Traductoare tensometrice li-niare şi in rozetă aplicate pc ramforlu!

unei antretqaze.

Fig. 13.14. Antretoaiă consolidată cu ramfort triunghiular.

Ramfortului i s-a atribuit teoretic funcţiunea de descărcare a antretoazei de o parte din reacţiune prin nituri solicitate la întindere în tije pc lalura înclinată şi de transmitere a valorii preluate la grinda principală.

4 2 2 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

în secundar, s-a folosit încercarea şi pentru obţinerea de date privind conlucrarea elementelor situate la nivelul tălpii inferioare (tălpi, lonjeroni, contra v intuiri).

în paralel cu obiectivele enunţate s-a urmărit şi verificarea în condiţiile de exterior specifice lunilor de iarnă a unor metode de protecţie a dispoziti-velor de măsură care îşi dovediseră eficacitatea în aceleaşi condiţii reproduse în laborator.

S-au eliminat cu această ocazie unele procedee fiind necesară înlocuirea a circa 20% din traductoare ale căror straturi de protecţie au fost străpunse, dar s-au putut stabili o serie de factori care trebuie avuţi în vedere la reali-zarea unor protecţii eficace.

Astfel a rezultat nesiguranţa protecţiilor aplicate pe suprafeţe insuficient încălzite şi uscate, rolul negativ al conectorilor din bachelită cu contacte neprotejate şi o cale de pătrundere a umidităţii neprevăzută pînă atunci, prin oxidarea suprafeţelor metalice din zona traductoruiui şi continuarea oxidării pe sub stratul de protecţie.

Pentru atingerea obiectivelor privind comportarea sub sarcină a antre-toazei consolidate s-a folosit tensometria electrică rezistivă cu traductoare în rozetă dreptunghiulară aplicate pe inima unei antretoaze şi a unui ramfort şi traductoare liniare pe cornierele de prindere, în total circa 400 puncte de măsură (fig. 13.15).

Pentru încărcarea construcţiei s-a utilizat o locomotivă seria 142 000, poziţia care dă reacţiunea maximă fiind stabilită prin încercări (v. fig. 13.7).

Rezultatele au permis trasarea traiectoriilor eforturilor unitare prin-cipale pe inima antretoazei şi pe ram-fort (fig. 13.16), stabilirea condi-ţiilor reale de contur la contactul între ramfort, grinda principală şi antretoază şi calcularea solicitărilor niturilor.

Analiza rezultatelor a stabilit participarea insuficientă a ramfor-tului la descărcarea antretoazei (12% din reacţiune), încărcarea peste limi-tele admisibile a niturilor de prin-dere a antretoazei pe grinda prin-cipală şi realizarea unor legături între ramfort şi antretoază diferite (le cele presupuse iniţial, prin zone întinse şi comprimate.

Fig. 13.16. Traiectorii de eforturi unitare prin- încercarea a servit atît pentru ob-cipale obţinute experimental pe o antretoază ţinerea de informaţii interesînd sigu-

eonsoiidată. ranţa circulaţiei—podul fiind scos ul-terior din cale şi înlocuit — cîtşi pen-

tru aprecierea eficacităţii unei soluţii posibile de consolidare in cazuri similare. c. încercarea unui pod de şosea din beton armat (1961). C a r a c t e r i s t i c i : arce de 85 ni deschidere cu Încastrări elastice (fig. 13.17).

E X E M P L E DE Î N C E R C Ă R I E X E C U T A T E 4 2 3

Obiectivul principal al încercării a fost verificarea corespondenţei intre valorile eforturilor calculate în baza ipotezelor de proiectare în secţiunile caracteristice ale arcului, la naştere, sfert şi cheie, şi valorile efective care se dezvoltă sub încărcarea directă a construcţiei. Pentru stabilirea solicitării

Fig. 13.17, Vederea unei deschideri a unui pod de beton armat In timpul pregătirii încercării.

elementelor de susţinere a plăcii s-au aies secţiuni pe două antretoaze şi pe lonjeroni din două deschideri adiacente, în cîmpul şi în regiunile reazemelor acestora.

Pentru evaluarea solicitări-lor tiranţilor s-au fixat puncte de măsură pe cei plasaţi în sec-ţiunile sferturilor arcelor amonte şi aval.

Ca dispozitive de măsură s-au utilizat traductoare tensometrice rezistive cu baza de 12 cm pe su-port celulozic lipite înainte de aplicarea lor pe suprafeţele piese-lor, pe foiţă de aluminiu de 0,02 mm grosime, in total în 100 puncte.

încărcarea construcţiei şi mă-surările fiind programate noaptea, izolarea contra variaţiilor de tem-peratură a fost sumară pentru dis-pozitivele de măsură de pe arc şi de pe tiranţi şi nu s-au luat măsuri în acest scop pentru punctele de pe antretoaze şi lonjeroni. Fig. 13.18. Aspect din timpul tncârcării unui

pod de beton armat.

4 2 4 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

Operaţiile continuînd şi în cursul zilei nu s-au putut utiliza valorile obţinute pe tiranţi şi platelaj pentru încărcări statice din cauza încălzirii continue şi a compensării termice insuficiente.

încărcarea unei deschideri s-a efectuat cu 6 autocamioane cu balast, re-partizarea sarcinii totale pe osii fiind cea prevăzută în schema tip (fig. 13.18).

S-au utilizat patru grupări de sarcini staţionare funcţie de obiectivele urmărite (fig. 13.19) şi s-au făcut înregistrări sub sarcini mobile în 12 puncte pe lonjeroni şi antretoaze.

Rezultate concludente s-au obţinut pentru secţiunile de arc putindu-se calcula pentru acestea eforturile axiale şi eforturile secundare Mz şi My.

(

^ v §

H III IV w vn \ vn' vr v /v ur ir /"v * \8500m T

Fig. 13.10. Grupări de sarcini utilizate la încărcarea experiment tală a unui pod de beton armat.

Compararea valorilor obţinute cu rezultatele calculelor efectuate pentru aceleaşi încărcări şi poziţii şi explicarea unor neconcordanţe au furnizat atît elementele cerute de evaluarea siguranţei construcţiei cît şi de necesitatea verificării ipotezelor admise iniţial.

d , încercarea unui pod metalic de calc ferată ( 1 9 6 2 ) . C a r a c t e r i s t i c i : grindă cu zăbrele semiparabotică de 42 m deschidere; contra-

vintuiri la talpa superioară. încercarea face parte dintr-un complex dc operaţii care privesc consoli-

darea unui tip de tablier (fig. 13.20) în vederea sporirii capacităţii de trans-port a liniei pe care este plasat.

Podul fiind alcătuit dintr-un număr mare de tabliere identice, s-a consi-derat utilă efectuarea încercării înainte de consolidarea unei deschideri pilot, aplicarea unei soluţii de consolidare şi reluarea operaţiilor de încercare pentru verificarea eficacităţii acesteia în vederea extinderii ei.

în prima fază a operaţiilor, s-a urmărit în special distribuţia eforturilor unitare in secţiuni de tălpi inferioare, superioare, diagonale şi montanţi pentru obţinerea eforturilor de bază şi a celor secundare.

Soluţia de consolidare prevăzînd între altele introducerea unui tirant pretensionat la talpa inferioară, s-a determinat prin măsurări valoarea eforturilor unitare efective de întindere şi efectul pretensionării asupra tălpii inferioare.

După realizarea consolidării, încercările au urmărit precizarea condiţiilor in care materialul nou introdus colaborează cu vechile secţiuni la preluarea eforturilor, modificările valorilor eforturilor secundare şi efectul suprimării

E X E M P L E D E Î N C E R C Ă R I E X E C U T A T E 4 2 5

contravintuirii superioare asupra deplasărilor tălpii la trecerea unor convoaie mobile de sarcini.

S-au folosit în total circa 600 dispozitive de măsură, încărcarea făcîndu-se în ambele faze cu aceleaşi grupări de sarcini alcătuite din 1—3 locomotive seria 130 000 cintărite în prea-labil.

înregistrările pe oscilograme în cîte 13 puncte simultan, s-au efectuat pentru viteze de 5—70 km/h in secţiuni de lonjeroni, tălpi inferioare şi diagonale.

Concluziile încercărilor s-au referit atît la eficacitatea conso-lidării cit şi la unele aspecte de interes mai general privind efec-tul precomprimării tălpii inferi-oare, efectul de încărcare progresi-vă de la nod spre centru a unui element de consolidare nituit pe toată lungimea de materialul vechi, efectul suprimării contra-vintuirii superioare asupra efor-turilor secundare din montanţi şi efectul funcţionării necorespunză-toare a aparatelor de reazem mobile.

e. încercarea podului metalic de cale ferată peste Dunăre ia Cernavodă. C a r a c t e r i s t i c i : grinzi CLI console de 50 + 140 + 50 M şi grinzi independente de

90 m deschidere. încercările efectuate pe această lucrare fac parte dintr-un ansamblu de

studii teoretice şi experimentale, avînd ca obiectiv soluţionarea problemelor ridicate dc necesitatea sporirii capacităţii sale portante.

Dimensiunile şi complexitatea structurii au făcut necesare studiile ex-perimentale pentru obţinerea de date privind comportarea sub sarcină a unor ansambluri de elemente avînd în vedere că existenţa legăturilor dintre ele determină participarea lor in conlucrare.

în această categorie se încadrează studiul comportării ansamblului alcă-tuit din tălpi inferioare, lonjeroni, contravîntuiri, in vederea precizării canti-tative a părţilor din efortul total care revin elementelor componente pentru diverse poziţii ale încărcărilor.

Obţinerea de date cu privire la comportarea lonjeronilor ca grinzi con-tinue pe reazeme elastice, la gradul de încastrare a antretoazelor şi analiza facto-rilor care produc efecte dinamice au constituit o parte din obiectivele urmărite prin încercările efectuate în două faze 1962, 1963.

Stabilirea secţiunilor şi distribuirea punctelor de măsură în cadrul aces-tora s-a făcut în funcţie de obiectivele urmărite.

Pentru determinarea solicitărilor unei secţiuni s-au utilizat in general -l puncte de măsură plasate în colţurile secţiunilor iar pentru precizarea stării

4 2 6 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

de eforturi în secţiuni situate în regiuni de rezemare s-au utilizat rozete in stea cu cîte 3 direcţii.

în fig. 13.21 se văd rozetele fixate în regiunea prinderii antretoazei de grinda principală în scopul determinării eforturilor principale, a eforturilor

unitare tangenţiale maxime în inimă şi a încărcării ni-turilor de prindere.

în fig. 13.22 sînt mar-cate secţiunile şi punctele în care s-au efectuat măsurări statice şi înregistrări sub convoaie mobile în două pa-nouri ale grinzii cu console şi elementele situate la ni-velul tălpii inferioare (tălpi, lonjeroni, contra vîntu ir i, cadre transversale).

Numărul mare de puncte de măsură (circa 2 000) re-partizate în 500 secţiuni şi panouri diferite, numărul mare de grupări de sarcini (65) pentru care s-au efec-tuat măsurările, perioade de

lucru în exterior toamna şi iarna, intervalele scurte rezervate încărcării şi efectuării măsurărilor aproape exclusiv noaptea au creat probleme complexe atit de organizare şi coordonare a operaţiilor cît şi de ordin tehnologic.

în cadrul organizării lucrărilor s-a avut în vedere numărul de puncte de măsură care se refereau la studiul aceluiaşi fenomen şi necesitatea obţinerii de valori simultane.

Aparatajul afectat lucrării neacoperind acest necesar, operaţiile au fost fracţionate în intervale diferite, racordarea prin suprapunere rezultînd dintr-un plan de organizare din care s-a reprodus un fragment în fig. 13.11.

Compensarea termică a fost realizată satisfăcător pe grupuri de puncte. Ea s-a dovedit eficace în lucrările de noapte dar nu a dat satisfacţie în cîteva intervale de lucru ziua.

încărcarea construcţiei a fost realizată cu un convoi de bază alcătuit din 22 locomotive sau cu părţi din acesta aşezate in poziţii care să producă solici-tările urmărite în anumite elemente.

S-au utilizat în total 65 grupări diferite, o parte fiind redate în fig. 13.8. Operaţiile experimentale au produs circa 200 000 valori de deformaţii

specifice care au dus după prelucrarea lor la circa 15 000 eforturi (forţe axiale, momente încovoietoare) utilizate la explicarea unor fenomene rezultate din încărcarea cu grupuri de sarcini staţionare.

în acest fel s-au putut stabili pentru diferite grupări de sarcini relaţii între eforturile axiale în elementele situate la nivelul tălpii inferioare şi părţile ce revin fiecăruia din participarea la preluarea efortului total [13.6]. (fig. 13.23).

Fig. 13.21. Traductori tensometriei in regiunea reze-mării unei antretoaze pe grinda principală.

Legenda

o Secţiuni cu mărci tensome&ice iimare

Secţiuni cu mărci tensometrice \rozete |

ţ \Secfiuni cu înregis-trări pe osci/ograme, ia sarcini mobile

Fig. 13.22. Distribuţia punctelor de măsură In două panonri ale grinzii cu console.

428 Î N C E R C A R E A P O D U R I L O R

Deasemeni s-au obţinut informaţiile necesare cu privire la influenţa elas-ticităţii rezemărilor lonjeronilor pe antretoaze şi la gradul de încastrare a antretoazelor în noduri.

S-au putut stabili efectele secundare in elementele importante ale grinzii principale şi factorii geometrici şi statici care influenţează valorile lor etc.

Variaţia rti

Vana/io C

Variaţia r,

Fig. 13.23. Diagrame de variaţie pentru coeficienţii de distribuţie a forţei axiale in elemen-tele care conlucrează la nivelul tălpii inferioare.

r M = J & l . r i i + r i + ^ = l , 0 0 0 . 1 o o *a

Pentru urmărirea -apariţiei şi dezvoltării unor fenomene rezultate din acţiunea încărcărilor mobile precum şi pentru studierea efecLelor produse de mişcarea generală a ansamblului şi a elementelor componente a fost necesară înregistrarea simultană a variaţiilor mărimilor deformaţiilor specifice in diverse secţiuni, la treceri cu diverse viteze a unor convoaie de sarcini [13.7].

S-au efectuat în total înregistrări de 57 oscilograme pentru cca 450 puncte grupate cîte 3 pînă la 15 simultan, gruparea fiind făcută în funcţie de obiec-tivele urmărite.

In fig. 13.24 se redă înregistrarea variaţiilor mărimilor e in trei puncte ale unei secţiuni de lonjeron la parcurgerea grinzii cu console de către un con-voi de şapte locomotive, cu viteza de 50 km/h.

EXEMPLE DE Î N C E R C Ă R I E X E C U T A T E 4 2 9

Spoturile marginale aparţin unor puncte situate pe talpa inferioară şi superioară a lonjeronului iar spotul central, unui punct situat la nivelul cen-trului de greutate al secţiunii.

Variaţia înregistrată de spotul central se datoreşte încărcării secţiunii cu forţa axială provenind din conlucrarea lonjeronului cu tălpile inferioare.

Fig. 13.24. Variaţia mărimilor deformaţiilor specifice In secţiunea unui lonjeron.

Cele două poziţii in care spoturile sînt apropiate între ele reprezintă trecerea rezultantei forţelor peste reazemele care limitează cimpul grinzii cu console.

înregistrarea din fig. 13.25 se referă la cîte un punct situat pe o talpă superioară a grinzii cu console în panoul central, pe o antretoază şi un lonjeron din acelaşi panou la trecerea unui convoi alcătuit din şapte locomotive.

<vV»v.

Fig. 13.25. Variaţia deformaţiilor specifice in puncte situate pe un lonjeron, o antre-toază ţi o talpă superioară .

Se remarcă schimbarea de semn a efortului în talpa superioară şi posibi-litatea calculului coeficientului de asimetrie a solicitării alternante.

De asemenea este vizibilă intrarea în oscilaţie a grinzii marcată în special de spoturile aparţinind punctelor situate pe talpa superioară şi pe lonjeron.

Enunţarea de obiective care au stat la baza unor încercări efectuate pe poduri in exploatare permite realizarea unei imagini a diversităţilor proble-melor care pot fi rezolvate pe cale experimentală.

Măsurarea de eforturi unitare în diverse puncte ale structurii şi compa-rarea lor cu cele rezultate din calcule teoretice permite în general obţinerea de informaţii cu privire la siguranţa construcţiei analizate.

4 3 0 ÎNCERCAREA PODURILOR

Eficienţa ştiinţifică şi economică a încercărilor se manifestă însă in stu-diile sistematice efectuate pe cît mai multe construcţii de poduri în exploatare.

Rezultatele grupate pe obiective şi tipuri de construcţii precum şi analiza lor ştiinţifică pot duce la reconsiderarea şi adoptarea unor metode de calcul şi a unor prescripţii în scopul exprimării fenomenelor prin relaţii de calcul cît mai apropiate de realitate.

Bibliografie 13.1. R o c h a, M., Rapport general. Symposium sur l'observation des ouvrages, RILEM, 1955. 13.2. L a z a r d, A . , Essais en charge etjusqu'ă rupture d'tin pont rail en poutrelles enrobees,

RILEM, 1955. 13.3. D e h a n, E. , Auscultation du pont des Ardennes ă Namur, RILEM, 1955. 13.4. H e r b a n t , F. , Resullats de i auscultation de deux ponts-roule et d'un pont-rail metul-

liques, RILEM, 1955. 13.5. P e t r e s c u , M., încercarea suprastructurii podurilor metalice şi din beton armat cu

metoda tensometriei electrice, Bucureşti, Editura transporturilor, 1962. 13.6. P e t r e s c u , M., I 1 i e, G h. , Aspecte privind conlucrarea spaţială a elementelor

unei structuri cu zăbrele, Bucureşti, Buletinul ştiinţific al Institutului de con-strucţii, nr. 11, 1963.

13.7. P e t r e s c u , M., I 1 i e, G h. , încercarea dinamică a unui pod metalic, grindă cu zăbrele de deschidere mare, Bucureşti, Buletinul ştiinţific al Institutului dc construcţii, nr. 10, 1963.

14. PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE

14.1. €alr-iiîu] preciziei măsurărilor

14.1.1. Generalităţi

Cercetarea experimentală a comportării construcţiilor sau a elementelor de construcţie impune o prelucrare matematică a datelor experimentale. Prin această analiză se obţin o seric do valori caracteristice care reflectă însuşirile principale ale obiectului studiat fără influenţele unor factori accidentali neesenţiali. Această prelucrare foloseşte metodele şi rezultatele sLatisticii — ramură a matematicii aplicate — în cazul de faţă aplicată la evaluarea datelor experimentale [14.1, 14.2],

Datele experimentale reprezintă grupuri de valori corespunzătoare unor mărimi determinate nu numai de particularităţile caracteristice esenţiale şi stabile ale structurii studiate ci şi de factori neesenţiali, întîinplători şi a căror influenţă nu poate fi nici eliminată şi nici stabilizată^. De pildă, datele obţinute în timpul încărcării unei construcţii privind deformaţiiîe specifice într-un punct al ei, cu ajutorul tensometriei rezistive, nu depind numai de schema statico-geometrică studiată şi de proprietăţile materialelor din care este alcătuită structura, ci şi de eventuale variaţii locale dc temperatură, de per-turbaţii datorite unei rafale de vînt trecătoare sau trecerii oamenilor şi vehi-culelor prin apropiere etc. De asemenea, astfel de variaţii se datorese diferen-ţelor de comportare la încărcări şi descărcări succesive provocate de tasări inegale, de lucrul ncuniform al articulaţiilor, rotirilor reazemelor etc.

în cele ce urmează vor fi prezentate cîteva din mărimile şi metodele uti-lizate în prelucrarea statistică a rezultatelor. ,

. / 14.1.2. Reprezentarea datelor experimentale

Experimentatorul culege de obicei un mare număr de date cu un grad uneori destul dc ridicat de variabilitate. Este necesar să se reducă numărul lor înlocuindu-le cu cîteva mărimi caracteristice capabile să redea mai concis fenomenul studiat. Prima şi cea mai simplă metodă este gruparea datelor experimentale în clase şi construirea unei histograme. Histograma este un grafic ce indică frecvenţa cu care rezultatul unei măsurări se găseşte între două limite care definesc astfel clasa. De exemplu, dacă săgeata unei construcţii supusă aceleiaşi încărcări într-o serie de încercări succesive, a avut valori cuprinse între 2,5 şi 3,5 cm, se poate reprezenta histograma distribuţiei să-geţilor in următoarele clase: 2,5—2,7, 2,7—2,9, 2,9—3,1, 3,1—3,3 şi 3,3—3,5,

434

care se trec pe abscisă; pc ordonată se trece numărul dc măsurări corespunză-tor fiecărei clase. O asemenea histogramă dă o imagine generală a variaţiei în ansamblul de date experimentale şi pune in evidenţă tendinţa lor către o anu-mită valoare, dacă ea există. '

14.1.3. Măsura tendinţei centrale

^ în unele cazuri, analiza directă ;i histogramei este suficientă pentru ft da informaţii concludenLe. asupra distribuţiei valorilor experimentale. Uneori, însă, interpretarea datelor numai pe baza histogramei este mai dificilă, şi devine necesară determinarea unor caracteristici de ansamblu ale histogramei. Printre aceste caractcristici, cea mai simplă şi mai importantă este măsura tendinţei centrale a distribuţiei reprezentate prin histogramă. Tendinţa cen-trală a distribuţiei se exprimă prin una din valorile:

j " — media aritmetică x— — £ ( u t i l i z a t ă de cele m a i m u l t e o r i în a p l i -n ,

caţii); — media geometrică x~fxix2...xn;

— niedia pătratica x— ;

— mediana este valoarea echidistantă de valorile extreme; — modulul este valoarea cu frecvenţă maximă. Din definiţia mediei aritmetice rezultă proprietatea:

care serveşte la verificarea calculelor,

14.1.4. Măsura variahilităţii

Dacă tendinţa centrală este o caracteristică generală a distribuţiei valori-lor măsurate, este necesar uneori să cunoaştem modul şi măsura în care datele experimentale se abat de la tendinţa generală (variabilitatea) care se poate exprima prin:

— amplitudinea = — x m j „ ;

— abaterea medic e = — Sla^—d ; n i '

— abaterea medie pătratica sau deviaţia standard « ' = y _ ! _ S ( i j — a ; ) 2 ,

— - abaterea medie pătratică corectată s = j/— — DisLribuţia valorilor experimentale este afectată întotdeauna de orori

In comparaţie cu distribuţia reală a mărimii măsurate. Erori le amintite sînt cu atît mai importante, cu cît numărul de date măsurate este mai redus. Pen-tru a compensa aceste erori, în cazul unui număr relativ redus de măsurători, se utilizează în calcule abaterea medie pătratică corectată.

435

în multe cazuri este sugestivă utilizarea unei măsuri relative a varia-hilităţii, care poate da indicaţii asupra preciziei măsurătorilor, exprimată prin coeficientul dc variaţie

r;„ (care se poate exprima şi in procente).

Kxemplu. Se consideră că săgrata unui clement ile construcţie Încercai in areleaşi con-dijii de 8 ori <t nviM valorile indienii' în labela următoare:

Rezullă: 5 = 2,575.

Abaterea medie pătratică

1! (T3i¥

\ «

Ahaterea medie pătratică corecţii LA

1/ 0,318 ; 1/ =0,213.

Coeficientul de variaţie

, _ 0,213 _ J - 2,575

Nr. SSgeata «i Abaterea l'Atratni

abateri i

1 2,2 — 0,375 0,141 2 2,7 + 0,125 0,016 3 2,5 - 0,075 0,006 4 2,9 + 0,325 0,106 5 2,6 + 0,025 0,001 6 2,7 + 0,125 0;01ti 7 2,4 -0 ,175 0,031 8 2,6 + 0,025 0,001

0,318

14 .1 .5 . Curlm «Ic distribuţie a f r e c v e n ţ e l o r

în cazul cind intervalul de valori care defineşte clasa tinde către zero iar numărul măsurărilor tinde către infinit, histograma devine o curbă continuă exprimînd densitatea frecvenţei valorilor. Obţinerea curbei de distribuţie a frecvenţelor pe baza datelor experimentale este mai rar posibilă pentru că numărul acesLora este în general prea mic.

într-un număr marc de cazuri, printre care şi acela al erorilor de măsurare, densitatea distribuţiei valorilor mtîmpiătoare este dată de legea normală a lui Gauss,

m-i (* -* ) '

- - - - f 2a' oV2ir

unde x reprezintă valoarea medie,

- c "

x— \ x f(x) da'

iar rs reprezintă abaterea medie pătratică a distribuţiei teoretice (x— X)* f(x) d.T.

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

Datorită avantajelor de utilizare practică, curba f(x) este adoptată de multe ori iu aplicaţii, chiar cînd nu există certitudinea că ea coincide cu dis-tribuţia reală a caracteristicilor fenomenului cercetat.

Cîteva din proprietăţi-le. distribuţiei normale de frecvenţe sînt indicate în fig. 14.1.

Datorită utilizării sale frecvente în aplicaţii, dis-tribuţia lui Gauss este stu-diată într-un număr mare de cărţi si sînt date tabele re-* V» leritoare la funcţia dc repar-tiţie corespunzătoare,

F(*>=f fa)ds. J —X

Pentru a elimina nece-sitatea unui număr mare de tabele, valorile sînt date în li-teratură pentru cazul parti-cular x = 0 şi a = l (notînd va-riabila independentă cu xt).

Trecerea de la acest caz la orice alt caz, se face prin relaţiile

x=axt-\-x

F(X)=F* (xt).

Î xt

x f(x) d.r reprezentată geometric prin aria cuprinsă sul) curbă între abscisele xx şi x2 prezintă importanţă deoarece ea permite pre-vederea frecvenţei datelor experimentale cuprinse între abscisele xx şi rr0.

în unele cazuri, ca de pildă cînd se urmăreşte să se stabilească semnifi-caţia diferenţei dintre, două valori medii obţinute cu ajutorul unui număr redus de. măsurări, se foloseşte o altă lege de distribuţie, distribuţia / (sau Student). Dacă se notează

s

în care: x este media aritmetică pentru un număr de maximum 30 valori; x x — valoarea exactă a mediei aritmetice pentru un număr mare de

valori,

98% din cazuri 95 X d/n cazuri

/. o 6 \

i% / 1S6G 2.335 \ 2.5% _ , TTtrrrrZ/ - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4

Fig. 14.1. Distribuţie normală pentru cazul mediei .r=0 şi a deviaţiei standard o—1.

CALCULUL PRECIZIEI MĂSURĂRILOR 137

ulunci distribuţia / este dată de expresia

+ ^ Pentru a stabili dacă diferenţa Intre mediile a două şiruri de. valori măsu-

rate are vreo semnificaţie sau este întîmplătoare, se procedează în felul următor. Se determină cu ajutorul tabelei (14.2), probabilitatea ca în ipoteza x2—() diferenţa datorită unei variaţii întîmplătoare să fie egală sau mai mare decît diferenţa reală. Dacă această probabilitate este mică, atunci diferenţa dintre valorile medii este semnificativă.

Dacă se notează:

i ^ + i i j - 2

Valori le lui t * T a b e l a 14 .1

Gratie de

liber-tate

n 0,5 0.4 o,:) 0,2 0,1 0,05 0,02 0,01 0,001

1 1.000 1 ,376 1,963 3 , 0 7 8 6 ,314 12 ,706 31 ,821 63 ,657 636 ,619 2 0 ,816 1 ,061 1 ,386 1 ,886 2 , 9 2 0 4 , 3 0 3 6 ,965 9 ,925 31 ,598 3 0 , 7 0 5 0 ,978 1 ,250 1 ,638 2 , 3 5 3 3 , 1 8 2 4 ,541 5 ,841 12,941 4 0 ,741 0 ,911 1 ,190 1 ,533 2 , 1 3 2 2 , 7 7 6 3 ,747 4 , 6 0 4 8 ,610 5 0 ,727 0 ,920 1 ,156 1 ,476 2 , 0 1 5 2 ,571 3 , 3 6 5 4 ,032 6 ,859 ti 0 ,718 0 ,906 1 ,134 1 ,440 1,943 2 ,447 3 , 1 4 3 3 , 7 0 7 5 ,959 7 0 ,711 0 , 8 9 6 1 ,119 1 ,415 1 ,895 2 j365

0 0 6 2 ,998 3 , 4 9 9 5 ,405

8 0 ,706 0 ,889 1 ,108 1 ,397 1 ,860 2 j365 0 0 6 2 ,896 3 , 3 5 5 5 ,041

9 0 , 7 0 3 0 ,883 1 ,100 1 ,383 1 ,833 2 ,262 2 ,821 3 , 2 5 0 4 ,781 10 0 , 7 0 0 0 ,879 1 ,093 1 ,372 1 ,812 2 ,228 2 , 7 6 4 3 , 1 6 9 4 ,587 11 0 ,697 0 ,876 1 ,088 1 ,363 1 ,796 2 , 2 0 t 2 ,718 3 , 1 0 6 4 ,437 12 0 , 6 9 5 0 ,873 1 ,083 1 ,356 1 ,782 2 ,179 2 ,681 3 , 0 5 5 4 ,318 13 0 ,694 0 , 8 7 0 1 ,079 1 ,350 1 ,771 2 ,160 2 , 6 5 0 3 , 0 1 2 1,221 14 0 ,692 0 , 8 6 8 1 ,076 1,3-15 1 ,761 2 , 1 1 5 2 ,624 2 ,977 1,140 15 0 ,691 0 , 8 6 6 1 ,074 1 ,341 1 ,753 2 ,131 2 ,602 2 , 9 4 7 4 ,073 IC» 0 ,690 0 , 8 6 5 1 ,071 1 ,337 1 , 7 4 6 2 , 1 2 0 2 ,583 2 ,921 4 , 0 1 5 17 0 ,689 0 , 8 6 3 1 ,069 1 ,333 1 ,710 2 , 1 1 0 2 , 5 6 7 2 , 8 9 8 3 ,965 Î S 0 ,688 0 , 8 6 2 1 ,067 1 ,330 1,73-1 2,101 2 , 5 5 2 2 , 8 7 8 3 ,922 19 0 ,688 0 ,861 1 ,066 1 ,328 1 ,729 2 ,093 2 ,539 2 ,861 3 ,883 2 0 0 ,687 0 , 8 6 0 1 ,064 1 ,325 1 ,725 2 , 0 8 6 2 ,528 2 , 8 4 5 3 ,850 3 0 0 , 6 8 3 0 , 8 5 4 1 ,055 1 ,310 1 ,697 2 ,042 2 , 4 5 7 2 ,750 3 , 6 4 6 •10 0 ,681 0 ,851 1 ,050 1 ,303 1 ,684 2 ,021 2 , 4 2 3 2 , 7 0 4 3 ,551 6 0 0 , 6 7 9 0 , 8 4 8 1 ,046 1 ,296 1 ,671 2 ,000 2 ,390 2 ,660 3 , 4 6 0

120 0 , 6 7 7 0 , 8 4 5 1,041 1 , 2 8 9 1 ,658 1 ,980 2 ,358 2 , 6 1 7 3 , 3 7 3 ao 0 , 6 7 1 0 , 8 4 2 1 ,036 1 ,282 1 ,615 1 ,960 2 , 3 2 6 2 , 5 7 6 3 ,291

Probabilitatea de[);iţ?irii unei valori ilale a Iul (suma ariilor liaşunile)

•)DU|IH A . .1. D u r r e l l i , K . A . P h i l l i p s , C . II . T s a o Tntroduc l io i i ta> thc T b e o r e t i c a l and E x p e r i m e n t a l A u a l y s i s o f Slress and S t r ă i n , \le H * i w l l i l l B o o k C o m p a n y , I N C , N e w Y o r k , T o r o n l u , L o u d o u , 1958.

4 3 8

Şi

atunci diferenţa .r1 x2=0 este semnificativă dacă

K >/« unde / , se obţine din tabela 11.1 pe rindul // /»,-' nt '2 şi coloana a procente din valoarea medie (pentru o distribuţie Student).

Exemplu. Să se analizeze dacă diferenţa intre mediile valorilor ohlimite pentru efortu-rile de Încovoiere la partea superioară şi la cea inferioară a unor grinzi de beton este semni-ficativă sau are caracter intlmplălor.

încercările au condus la valorile din tabela următoare:

n X| u,=x,—200 X, u.=x,—200

1 227 27 729 252 52 2 704 2 258 58 3 364 308 108 11 664 3 232 32 1 024 226 26 676 4 225 25 625 183 - 17 289 5 192 - 8 64 321 121 14 641 6 203 3 9 296 96 9 216 7 234 34 1 156 8 255 55 3 025

s 226 9 996 386 39 190

» ! = — = 28,25 ^ = 2 0 0 + 28 = 228 O

— 386 — u., = - -- = 64,33 x2 = 200 + 64 = 264

226 2 [x } ]=9 996 — = 3 611

[xŞ] = 39 1 9 0 - - ^ = 14 357

3 011+14 357 8 + 6 - 2

.,o „ , 228-261 s = 38,6; / „= , = - 1 , 7 3 • 3 8 , 6 1 / 1 , L

8 6

439

pentru îi = 8 j-ll — 2 = 12 corespunde:

pentru a = 1 % ( a = 3,055

5 % / t t -a ,179

1 0 % tx = 1,782

2 0 % ' « = 1,336.

De obicei se folosesc două grade de apreciere, a = l % şi a — 5%. In cel de-al doi Ion caz exislă o probabilitate de 5";, ca o variaţie intimplătoare să fie considerată ca semnificativă. Primul grad dc apreciere este prea dur şi exist;! pericolul ca o variaţie semnificativă să fie considerată intimplătoare.

14.1.6. Corelaţia dintre variabile

De obicei între mărimile care se put determina pe cale experimentală există o dependenţă funcţională. Această dependenţă se poate exprima ori printr-o ecuaţie ori prin graficul funcţiei. Determinarea acestei funcţii pe baza datelor experimentale este în general foarte complicată dacă nu se admite o anumită formă a graficului funcţiei. Diferitele grade de aproximare sînt suge-rate chiar de reprezentarea grafică a punctelor care sintetizează rezultatele măsurătorilor experimentale.

în cazul cînd se dispune de măsurări pentru dună mărimi între care există o dependenţă funcţională, .Tj şi x2, se poate considera că între ele pot fi relaţii de forma

^ = « 4 bx2 + cxl

. •• etc. Considerînd că într-o reprezentare plană după două axe perpendiculare

fiecare punct M(xv x2) este definit de cele două mărimi x1 şi se poate re-prezenta sub forma unei mulţimi de. puncte rezultatele măsurărilor experi-mentale. Uneori această reprezentare grafică este suficientă pentru a indica una din formele de dependenţă funcţională între variabilele xl şi xz.

Pentru determinarea valorilor coeficienţilor numerici a, b, c, se utilizează metoda celor mai mici pătrate. Sc admite câ .r, este variabila dependentă iar x2 cea independentă şi că este valoarea dedusă din calcul pentru x1 cînd so consideră că dependenţa funcţională se exprimă prin:

xir—a+bx3+cx%.

Se admite condiţia de minim pentru expresia:

S(a ; 1 - x i r ) 2 — — b x 2 cxţ)3

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

adică 5!)(.<•, -x i r )

c)«

"c)l> = 0

Qc 0

şi se obţin trei ecuaţii care permit să se determine valorile constantelor a, b, c

Dacă dependenţa funcţională ar fi putut fi luată liniară, atunci sistemul conţinea doar două ecuaţii pentru cele două constante a şi b:

na + b , L x 2 = ' £ x 1

n^jX.y -J— b x2=== S x j x2 •

în cazul în care se poate admite o dependenţă funcţională între mai mult de două variabile sistemul conţine mai multe ecuaţii si expresia depen-denţei funcţionale cuprinde un număr mai mare de constante. Astfel dacă:

zir=a+b2x2-\-b3x3-\ 1- bkxk

sistemul de ecuaţii este:

Pentru a aprecia numeric gradul abaterii funcţiei de la ansamblul de valori determinate experimental se poate calcula coeficientul de corelaţie definit prin expresia:

na -f- b^x2 -(- x^jx'2 — li.r,

(/X.r2 + /)li x\+c £ .t| = £ x! x.

a Hx | - f b 2 x§+c S x\ — X x^x\ l x 2 •

na+b2I,x2+b3I,x3-] h bkXxk=

allx2-j- b2lLx\-\- b32,x2x3-\ \-bk2,x2xk= hx^

a2,x3+b2I,x2x3+b3Ilx^ h bkI,x3xk=Ilx1x3

aLxk+6gEsax*+ bzI,x3xk-\ Zx1xk;.

unde s-a notat cu 2

L.VAUJAREA M A R I M 1 I . O R D E R I V A T ! - C A R A C T E R I S T I C E 441

în cazul cînd k—2 i •

"2 . . . S'1 - G**) Coeficientul de corelaţie r2 trebuie să fie cel puţin 0,8 adieă 80%, pentru

a se putea considera că dependenţa dintre variabile este semnificativă. Kxi-inplu. Se consideră un ciclu de experienţă asupra fisurării unor grinzi de beton armat

alcătuite din beton uşor şi oţel superior (14.3). în cursul experienţelor s-a determinat pentru

fiecare grindă raportul x - — (cm) (unde d reprezintă diametrul armăturii, iar jjt, procentul t*

de armare) şi mărimea y = Xf (cm) (valoarea medie a distanţei dintre fisuri). Datele experimentale xi şi m permit să se determine: valorile medii, x şi y, abaterile

medii pătratiee s(x) şi s(j/) şi coeficientul de corelaţie r(x, y), aşa cum rezultă din tabela următoare:

Nr. ert. xi »t Xş X Bt-U ( S f - 3 ) ' (ffi -»)" (x f - -a) <1^ u)

1 314 16,8 + 114,2 + 3,84 13,000 14,8 + 438 2 314 17.5 + 114,2 + 4,54 13,000 20,7 + 518 3 221 13,6 + 21,2 + 0 , 6 4 400 0,4 + 14 4 217 15,1 + 17,2 + 2 , 1 4 300 4,6 + 3 7 5 273 11,2 + 73,2 - 1 , 7 6 5,300 3,1 - 1 2 9

6 272 14,9 + 72,2 + 1,94 5,200 3,8 + 142 7 71 8,7 - 1 2 8 , 8 — 4,26 16,600 18,2 + 548 8 07 9 0 - - 132 ,8 - 3 , 9 6 17,600 15,7 + 526 9 130 10,0 - 6 9 , 8 - 2 , 9 6 4,900 8,7 + 2 0 7

10 119 12,8 — 80,8 - 0 , 1 6 6,500 0,0 + 13

£ 1 9 9 8 129,6 0 0 82,800 90,0 + 2 314

£ = 1 9 9 , 8 ; y—12,96; «(a) = 288 ; s(j,) = 9 ,48 ; r{x, = = 0,848

Coeficientul de corelaţie depăşeşte valoarea 0,8, deci corelaţia intre raportul — şi des-I*

chlderea fisurilor trebuie considerată semnificativă.

14.2. Evaluarea mărimilor derivai»1 cnraetejistice pe baza datelor experimentale corectate

14.2.1. Evaluarea tensiunilor, Ito/etu tensiunilor

^ ' T e n s i u n i l e corespunzătoare deformaţiilor specifice măsurate (v. cap. 3) se determină, în domeniul legii lui Hooke, în cazul unui efort axial, utilizînd relaţia:

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

îu afara acesLui domeniu, toi în cazul stării de eforturi axiale, determi-narea tensiunilor sc facc pe baza diagramei n s, stabilită experimental pentru materialul daL sau pe baza unei relaţii analitice corespunzătoare*).

Pentru a cunoaşte starea de deformaţie, într-un punct dintr-un corp solicitat spaţial, este necesară cunoaşterea «lungirilor în şase direcţii, într-adevăr, alungirea specifică E pe o direcţie avînd drept cosinuşi directori pe: I, ni, n, (în raport cu sistemul dc axe ortogonale Oxijz) este dată de relaţia:

în care e< sînt alungirile specifice ale segmentelor paralele cu axele de coor-donate, iar yt) sînt unghiurile de lunecare corespunzătoare aceloraşi axe de coordonate.

Prin măsurarea alungirilor pe şase direcţii care. trec prin punctul studiat se obţin şase ecuaţii cu şase necunoscute: z%, zv, yxll, yxz, Rezolvarea sistemului de ecuaţii şi deci găsirea celor şase valori dă posibilitatea obţinerii alungirilor principale pe baza formulelor cunoscute din teoria elasticităţii.

Cum măsurări de acest fel se execută cu mare dificultate în interiorul unui corp, măsurarea se face aproape numai pe punctele de ia suprafaţa piesei. Este însă important de observat că în majoritatea problemelor, cele mai mari deformaţii şi tensiuni au Ioc la suprafaţă.

Dezvoltarea tehnicii de măsură în interiorul unui solid prezintă totuşi mult interes, nu numai pentru cazurile în care deformaţiile şi tensiunile sînt mai mari în interior, dar şi pentru măsurări în vecinătatea sarcinilor. (în acest scop se folosesc metodele de rontgenotensometrie).

Pentru un punct de pe suprafaţa unui solid sau pentru un punct al unei piese plane în stare dc tensiune plană, alungirea specifică după o direcţie oarecare din planul tangent la suprafaţă, respectiv din planul piesei este dată de:

e a = eynii+yx,Jlm= zx cos2a.+ zv sin2a+Ys;/ s'n « cos ®

unde Oxy este planul tangent sau planul piesei. Rezultă că dacă se cunosc alungirile specifice după trei direcţii a ' , a.",

a" (rozeta deformaţiilor) se vor putea obţine trei ecuaţii cu trei necunoscute zx, zv, care definesc starea de deformaţie în punctul respectiv.

Cunoscînd cele trei componente ale deformaţiei într-un punct: zx, z,h Y«îf> se pot obţine, aplicînd formulele cunoscute, valorile alungirilor princi-pale precum şi direcţiile principale:

Pentru control se fac insă măsurări şi după o a patra direcţie, iar rezul-tatul sc foloseşte la compensarea citirilor.

S g - j - S g Sl.2 2

*) O trecere îu revista a diferitelor relaţii In domeniul plastic este dată de W. II. O s-g G o i l , Proc. J. Aerouaut. Sci, v. 13 (1916), 45,

I V A I . U A R L A M Ă R I M I L O R D E R I V A T E C A R A C T 1 RISTICI 44;)

Folosind cercul deformai iilor 1"' Mohr sc pot obţine direct, pornind de la valorile E măsurate pe trei direcţii, valorile şi direcţiile deformaţiilor principale [14.4].

Dacă în fig. 14.2, u sînt reprezentate direcţiile deformaţiilor specifice măsurate ea\ sa™, în lig. 1 1.2, I) se duce axa y/2 paralelă cu una din direcţii, aleasă, de exemplu a™.

Se duc apoi paralele cu această axă la distanţele e«', z*", z*", luate la o scară aleasă. Sc notează aceste paralele respectiv cu I\, P2 şi Dintr-un

punct arbitrar M de pc dreapta P3, se duc paralele la direcţiile a' şi a". Aceste operaţii sînt justificate de faptul că M joacă rolul punctului principal al cercului [14.4], Kie K şi L punctele de intersecţie ale acestor direcţii res-pectiv cu dreptele P1 şi P2. Aşadar M, K şi L sînt puncte de pc cercul căutat. Centrul C al cercului se va găsi la intersecţia perpendicularelor pe mijloacele coardelor ML şi MK. Axa perpendiculară pe axa yj2 se va duce trecînd prin C. Se obţin astfel valorile alungirilor specifice principale Sj= OA şi z2=(JJl precum şi direcţiile lor: MA şi MB respectiv. O dată construit cercul, rezultă alungirile şi lunecările specifice pe orice direcţie.

Problema este simplificată în cazul particular al unei rozete dreptunghiu-lare (două direcţii de măsurare perpendiculare, iar o a treia la 45°—s0, E80, s.JS -): într-adevăr, în acest caz, centrul cercului se va obţine la intersecţia dintre paralela dusă la jumătatea distanţelor ew, şi perpendiculara dusă pe mijlocul segmentului ML paralel cu direcţia lui s4S (dacă axeiu a şi y/2 sînt paralele respectiv cu E„şi e„„) (fig. 14.3, « şi b).

b Pi fi

Fiy. 14.2. Direcţiile deformaţiilor liniare specifice măsurate in ca-zul general (a): construcţia cercului lui Molir corespunzător (ii).

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

Alte rozete utilizate curent sînt: rozeta echilaterală avînd direcţiile de măsurare:

« ' = 0 ; <x"=60° ; a * = 1 2 0 °

şi rozeta simetrică r f\. ir _

OL = 0 ; a = t p ; « <p.

Fig. 14.3. Direcţiile deformaţiilor specifice liniare măsurate In cazul unei rozetc dreptunghiulare (a); construcţia cercului

lui Mohr corespunzător (b).

Valorile tensiunilor principale pe baza alungirilor principale obţinute rezultă din relaţiile:

Pentru trecerea de la cercul deformaţiilor la cel al tensiunilor ca şi pentru stabilirea unor convenţii de semne unitare pentru T şi y se poate folosi lucrarea [14.5].

In domeniul elastico-plastie, măsurările de deformaţii se efectuează tot cu ajutorul rozetei deformaţiilor folosindu-se traductoare speciale (v. cap. 3); rezultatele măsurărilor necesită însă o prelucrare deosebită de cea utilizată in domeniul elastic.

Fie R0, iî45 şi R,M cele trei citiri obţinute prin intermediul unei rozete de deformaţii dreptunghiulare şi trebuie să se determine valorile eforturilor unitare principale t^ şi G2.

Dacă această determinare s-ar face fără a jine seamă că s-a intrat în domeniul plastic, erorile cu care se determină <r, şi <t2 ar putea fi foarte mari. De exemplu [14.GJ, pentru un oţel avînd rezistenţa maximă 19 50U kgf/cm2

4 4 5

şi deformaţii specifice obţinute cu rozeta dreptunghiulară de 0,006—0,007, pot apare valori cx şi cu circa 2 0 % mai mari.

în cele ce urmează se vor considera valabile următoarele ipoteze: — materialul este izotrop; — deformaţiile sînt mici ( < 3 % ) ; — direcţiile tensiunilor principale nu se schimbă apreciabil în cursul

procesului de deformare; — raportul dintre tensiunile principale rămîne acelaşi, cînd valorile

lor cresc. Din cele trei citiri de mai înainte şi efectuînd, dacă este cazul, corecţiile

datorită sensibilităţii transversale a traductoarelor, se obţine respectiv eM ei5 %t Ş' aP°i folosind relaţiile caracteristice rozetei dreptunghiulare, valorile deformaţiilor principale:

e i = Y ( £ o + £90)+ V ( s o — e 9 o ) 2 + (2 £ 4 5 — S f l o ) 2 O4-1)

S 2 = \ ( e 0 + %,) - V( e o s9o)2+ (2 e ^ - e o ^ ) " 2 . (14.2)

Se menţionează că aceste relaţii se bazează numai pe consideraţii geome-trice şi deci faptul că o parte din deformaţii sînt permanente nu alterează valorile obţinute.

Expresiile tensiunilor principale, în cazul problemei plane, sînt [14.7J:

c i = f = ^ ă ( s i + v s2) 04 .3 )

î ~ t ( s 2 + V £ I ) (14.4)

unde v este un coeficient variabil al lui Poisson

v = = 4 " — — 2 M " ) (14-5)

în care: E este modulul de elasticitate al materialului; Es — modulul secant, iar y. coeficientul lui Poisson in domeniul

elastic.

Discuţii purtate în revistele de specialitate [14.8], [14.9] au scos în evidenţă importanţa utilizării în calcule a unui coeficient variabil al lui Poisson v pentru domeniul plastic.

Valoarea lui Es poate fi determinată din diagrama caracteristică a mate-rialului CT—e obţinută în urma încercării la întindere simplă, deoarece aceeaşi diagramă se admite r i

TfcVa"pe mire intensitatea tensiunilor si intensitatea deformaţiilor e*:

V « î + o\ — axc2 (14.6)

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

Pentru determinarea expresiei modulului sccant, deoarece, in calcule este necesara o expresie analitică, se poate utiliza fie una din relaţiile m- ti cunoscută din literatură, fie orice relaţie corespunzătoare curbei caracteristice reale sau naturale.

Este insă necesar a se utiliza o relaţie unică valabilă atît pentru domeniul elastic cit şi pentru cel plastic. în ce priveşte curbele caracteristice, nu se va folosi curba convenţională, ci cea reală pentru cazul deformaţiilor transversale mari şi cea naturală pentru cazul cînd şi defnrmaţiile longitudinale sînt mari.

Spre exemplu, expresia dată de Ramberg Osgood pentru curbii carac-teristică este:

unde fru-7 este tensiunea definită de secanta avind panta 0,7 E iar n este o constantă care sc determină astfel încît relaţia (14.8) să reprezinte curba obţinută prin încercări la întindere (în acest caz ţr,- =Cj).

Modulul secant rezultă deci din (14.8):

Expresiile (14.3), (14.4), (14.5), (14.6) şi (14.9) formează un sistem de cinci ecuaţii cu cinci necunoscute: alt <T2, V, Es şi <T; cârc sc poate rezolva printr-un proces de aproximaţii succesive, ccl mai bine la o maşină de calculat digitală.

în cazul deformaţiilor elastice neliniare, v rămîne constant şi egal cu p., iar sistemul este format numai din patru ecuaţii (14.3), (14,4), (14.6) şi (14.9), cu patru necunoscute tra, Es şi a,-.

Prin metoda prezentată prelucrarea, rezultatelor măsurărilor se poate efectua şi aplica:

— în domeniul clastico-plastic, pentru construcţii metalice, sau din polimeri;

— în domeniul elastic neliniar, pentru experimentarea în construcţii a articulaţiilor sau reazemelor moderne din neopren sau cauciuc.

14.2.2. Evaluarea altor mărimi derivate earaeteristfee

în aprecierea stării de eforturi ale unei structuri alcătuite din bare, scopul încercării nu sc limitează de obicei la găsirea eforturilor imitare în anumite puncte ale elementului cercetat şi nici chiar la trasarea numai a diagramelor de eforturi unitare în anumite secţiuni; de obicei se urmăreşte şi determinarea eforturilor interioare totale • forţă axială, moment încovoietor, moment de torsiune — în diferile secţiuni caracteristice şi variaţia acestora în lungul barelor.

în acest scop aparatura tensometrică se dispune într-un anumit fel în secţiune şi in lungul barelor spre a sc obţine maximum de indicaţii cu mini-mum de mijloace materiale.

(14.8)

E (14.9)

E V A L U A R E A M Ă R I M I L O R D E R I V A T E C A R A C T E R I S T I C E 4 4 7

în cazul elementelor de construcţie alcătuite din materiale omogene care se supun legii lui Hookc şi pentru care se poate admite ipoteza lui Bernoulli a secţiunilor plane, cum este în general cazul construcţiilor metalice, s-a arătat la pct. 9 modul cel mai economic de dispunere a aparatelor de măsurat şi posibilităţile care re-zultă în determinarea eforturilor pentru diferite forme dc alcătuire a sec-ţiunilor.

In aceste cazuri, de-terminarea eforturilor to-tale pe baza valorilor de eforturi unitare normale c calculate cu ajutorul de-formaţiilor specifice mă-surate în punctele de apli-care ale aparatelor teuso-metrice se bazează pe ipo-teza repartiţiei liniare a tensiunilor între două puncte ale secţiunii şi pe descompunerea tensiuni-lor globale măsurate, în tensiuni componente, după natura efortului carc le-a dat naştere. în felul acesta, metoda de calcul se bazează pe determinarea în primul rînd a eforturilor unitare datorate forţei axiale <r.\ , a eforturilor unitare datorate momentului încovoietor am, a eforturilor unitare o ce pot apare în cazul unei răsuciri împiedicate, res-pectiv eforturi unitare din bimoment a\fB, şi apoi cu ajutorul acestora a eforturilor globale N, Mt însuşi [14.10]

Modul de calcul analitic şi grafic al eforturilor unitare componente se poate urmări pe exemplul unei secţiuni dreptunghiulare supusă unei solicitări compuse (fig. 14.4).

îu secţiune au fost dispuse 4 traductoare elcctrice rezistive — orientate în lungul axei barei ceea ce reprezintă minimum necesar determinării complete a stării de eforturi de tip a pentru această formă a secţiunii. Pe baza valorilor calculate în dreptul dispozitivelor tensometricc <rl, Gt, a3, <r4 şi a ipotezei repartiţiei liniare a eforturilor imitare se determină valorile acestora în extremităţile secţiunii, respectiv la colţuri ba, o/J, ac, ap şi în dreptul axei de simetrie care trece prin centrul de greutate al secţiunii, res-pectiv Gj.; şi Gp

Fig. 14.4. Exemplu tle stare de eforturi tntr-ci secţiune dreptun ghiulttrft.

Gg = + <?c + 0.0

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

Cu ajutorul acestor valori se poate determina valoarea efortului unitar clin centrul dc greutate al secţiunii care este datorat numai forţei axiale, respectiv:

GE + GF — j -

precum şi valoarea eforturilor unitare de la limita secţiunii, datorate numai componentei Mx a momentului încovoietor, respectiv:

« w = ± uE — ap

Pentru determinarea efortului unitar din încovoierea datorată compo-nentei My se procedează în mod similar, respectiv se calculează valorile efor-turilor unitare an şi o l situate pe axa de simetrie orizontală ce trece şi prin centrul de greutate G al secţiunii:

şi apoi °h=—5—; —

„ . I aH-~aL

Ca o verificare rezultă r'i: +aF _ aB+°L r,A+aB+tsc+aD

«TA = 2

in cazul existenţei răsucirii împiedicate sub acţiunea momentului încovo-ietor în planul orizontal se calculează:

ITÎ& 6r

A

4.

4

- S U S J 1 " B m + ' w „ ~ ± 2

SI

" I R F * / = ± "m " y C~"D

de unde rezultă: sus

SI

' B m l M u l - " B m + M g

^J;,„ = ± - — 5

Determinarea grafică a eforturilor Fig, 14.5, Determinarea grafică a efor- ., . „ „ , • „ lurilor unitare componente pe baza efor- u m t a r e c o m p o n e n t e rezultă d . n analiza

turilor deduse din măsurări. l i g . 14.5.

F.VAl.UARFA MĂRIMII.OR Dl RIVATF CARACTF.RISTICF. 4 4 9

La o distanţă suficientă faţă dc conturul secţiunii se trag liniile de refe-rinţă faţă de care se construiesc diagramele de eforturi la o scară convena-bilă, de exemplu: 1 m m = 2 kgf/cm2.

în dreptul punclelor / , 2, 3, 4 se construiesc valorile determinate prin calcul pe baza măsurării deformaţiilor specifice în aceste puncte şi capetele segmentelor de dreaptă desenate se unesc printr-un alt segment de dreaptă, astfel încît acesta determină valoarea eforturilor ga, şi oc> g f Pr*n

lungimea segmentelor cuprinse între linia de referinţă şi dreapta trasată în dreptul punctelor A, B, E, C, D, F.

Cu ajutorul valorilor ge şi a^ astfel determinate se construieşte în dreapta figurii o nouă diagramă, ţinînd seama şi de semnul lor. Pe această diagramă se trage o paralelă la linia de referinţă prin punctul de intersecţie a axei de simetrie ce trece şi prin centrul de greutate al figurii cu linia diagramei si se obţin valorile aJV şi GTJW .

în mod analog se procedează pentru a se obţine valorile e>//, rr şi a^ cu c>My prin construcţii grafice pe cealaltă latură a secţiunii.

Keducerea numărului de dispozitive tensometrice în cazul studiat duce la reducerea posibilităţilor de separare a eforturilor unitare simple. Astfel, cu două dispozitive tensometrice situate în punctele E şi F se poate determina <*Y şi GMx, iar dacă se situează în punctele H, L se poate determina AX şi OMY-De aceea fiecare formă de secţiune necesită o analiză minuţioasă a numărului de dispozitive tensometrice necesare a se dispune în funcţie de amploarea şi precizia datelor ce se urmăreşte a se obţine.

Trecerea la eforturile globale pe secţiune se face în baza relaţiilor cunoscute din statica construcţiilor:

N=aN'A; MX=GMX-Wy\ My=oMy'Wx.

în cazul în care nu se poate conta pe distribuţia liniară a tensiunilor în secţiune, este necesară amplificarea numărului punctelor de măsurare pentru determinarea completă a diagramei variaţiei eforturilor unitare în secţiune. în aceste cazuri, cu cit creşte numărul punctelor de măsurare, cu atît creşte precizia de determinare a diagramei de repartiţie a tensiunilor in secţiune, iar valoarea eforturilor globale in secţiune se obţine prin însumarea diagramelor după relaţiile:

N=Y,g'AA ; Mx=ha-AA-y; My=Za-AA-x.

Exemplul următor [14.11] va contribui la o mai bună înţelegere a metodei de determinare a eforturilor unitare componente.

Se consideră profilul metalic de forma şi cu dimensiunile indicate în fig. 14.6.

Măsurările s-au executat în 4 puncte dispuse ca în figură şi pe baza defor-maţiilor specifice găsite s-au calculat următoarele valori de eforturi unitare normale:

44 kgf/mm2; 24 kgf/mm2; ct3=—7,5 kgf/mm2; cr4=—28,5kgf/mm2.

-140 P R E L U C R A R E A D A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

Se determină efortul unitar în dreptul centrului dc greutate la partea superioară şi inferioară a profilului, în ipoteza repartiţiei liniare a eforturilor unitare pe secţiune:

Fig. 14.6. Exemplu de determinare a eforturi-lor unitare pe un profil metalic.

_ 4 4 _ 2 4 cr.4= = —34 kgf/mm2;

G B = — 7,5 — 28,5 18 kgf/mm2.

Cu aceste două valori se con-struieşte diagrama de eforturi in axa de simetrie a profilului (în stin-gă figurii). Axa Or care trece prin centrul de greutate G al figurii de-termină în punctul C valoarea efor-tului axial(7.v= —27 kgf/mm2. Dacă prin punctul C se duce o paralelă la axa Oij, se obţin valorile as}\s si n'l'f

care se pot determina şi ana l i t i c :

+ = |o.4 —<sB\ = 16 k g f / m m 2 ;

Tsus cr.4—gb

0>°S = <7.4— GB\

1 6 | = - 7 kgf/mm2 ;

45

A(i AU

= = l « i = 9 k g f / m m » .

Efortul unitar din forţa axială va fi:

gn=GA—a*"* = o B —aioş = — 3 4 — ( — 7 ) = - 18- -9=—27 kgf/mm2

deoarece : Ga — - — =777

f 7 2 V = ^ — b g •

Eforturile unitare datorate momentului încovoietor My se determină ulînd întîi eforturile î

ale axei de simetrie Oy: calculînd întîi eforturile unitare corespunzătoare gb„-\~wy la cele două extreme

Tsus Bm+Uy

- 4 4 + 24 = =F10 k g f / m m 2 ;

JOS <*Bm+M

12 —( — 24) V

= Ţ 6 kgf/mm2

şi care sînt reprezentate în dreapta figurii (eforturile unitare <75 şi <rc au fost determinate grafic).

E V A L U A R E A M Ă R I M I L O R D E R I V A T E C A R A C T E R I S T I C E 451

Axa 0:r determină în diagrama segmentul DE care reprezintă valoarea efortului unitar CIM s respecLiv

cr.v,( = kgf/mm*

astfel încît efnrtul unitar de întindere revine fibrei 2-6, iar cel de compre-siune fibrei 1 f>.

Şi acest efort, poate, fi determinat analitic:

TAI, , AG 35

- = ± 1 0 - 1 6 ^ = ± 3 k g f / m m 2 .

în punctele 3 şi 4 eforLurilc unitare din momentul încovoietor Mv vor fi însă mai mari, respectiv

, -> 70 = ±5 .25 kgf/mms.

Eforturile unitare datorate bimomentului vor fi: tn punctele 1 şi 2

<rx£=±(10—3) = ± 7 kgf/mm2; în punctele 5 şi 6

+ = kgf/mm»; şi în punctele 3 şi 4

± ^ - • 9 = ± 1 5 . 7 5 k g f / m m 2 .

în felul acesta se obţine un tablou final de repartiţie a eforturilor unitare în secţiune, astfel:

Kfort unitar In punctele (kgf/mm1)

Din efort axial

Din moment. încovoietor M x

Din moment încovoietor M'v

Din bimoment

Total:

-27

-44

- 2 7

- 7

4 3

+ 7

- 2 4

- 2 7

+ 9

-5,25

+ 15,75

-27

+ 9

+ 5,25

—15.7&

-28J

Bibliografie

14.1. O n i c t u n , V „ M i h o c, G. Calculul probabilităţilor şi aplicaţii, Bucureşti, Edi-tura Academiei, 1964.

14.2. O n i c e s t u , V „ M i h o c , G., Lecţii de statistică matematkâ, Bucureşti, Editura tehnicâ, 1958.

4 5 2 I N T E R P R E T A R E A R E Z U L T A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

14.3. S U n c u l c s c i i , O., Studiul statistic al fisurilor la grinzile din beton armai supuse la Încovoiere, Sesiunea ştiinţificii a Institutului politehnic, Timişoara, 1964.

14.4. R n 1> i n i n M, V., Krug deformaţii i eoo ispolzovanie pri experiinenlalnom opredetenii napriajenii, lnjenernii stmrnik, Tom X , Moscova, 1951.

14.5. A r c a n, M., Despre unificarea convenţiitor de semne ale tensiunilor tangenţiale tn Rezis-tenţa materialelor si Teoria elasticităţii, Buletinul Institutului politehnic, liucu-

" ' i " ' ' reşti, Tom X I X , ' 1957, Fişe 1 - 2 . 14.6. A d e s , C. S., Reduci ian <<f Străin Roseftes in the I'laslic Hange, Experimental Mecha-

nics, Nov., 1902, 14.7. N a d a i, A . , Ttieary of Flow am! t'racturr. of Sotids, Mc Graw-Hill Book, New-York,

voi. 1, lid. II, 1950. 14J8.I A d e s , C. S., • Beduction of Străin ftoselles in the Plastic Range, Journal Aerospace

Science, 26, nr, 6, 392, June 1959. 14.9. P i a n , T. H. H., Beduction of Străin Rosettes in the Plastic Range, .luurnaI Aero-

space Science, 20, nr. 12, 842, Dec. 1959. 14.10 H a n n, F,, Tensometrie electrică rezislivă. 4. Hxeciitarea mftsarărilor ţi prelucrurea rezultatelor, Metrologia aplicată, 12, nr. 9, 1965. 14.11, R u s ti a. 7.., Eteklriceskie tenzomelrl soprolivteriiia (Traducere din limba cehft), Mos-

kva — Leningrad,' Gosehergoizdat, 1961,

15. INTERPRETAREA REZULTATELOR EXPERIMENTALE

15.1. Criterii de apreciere a rezultatelor încercărilor

Aprecierea rezultatelor încercărilor este funcţie de scopul încercării, iar acesta la rîndul său este funcţie de concepţia care stă la baza calculului şi implicit la baza încercării.

Utilizarea în proiectare a metodelor de calcul la stări limită, dă posibi-litatea proiectantului şi celui care efectuează încercarea să stabilească scopul încercării în mod ştiinţific; acest scop poate consta în verificarea comportării construcţiilor în exploatare, decelarea pe baza încercării pînă la epuizarea capacităţii portante, a condiţiilor deapariţie şi dezvoltare a stărilor limită etc. Funcţie de stadiul pînă la care se duce încercarea (cerut de scopul încercării) se stabilesc mai întîi prin temă (v. cap. 6) valorile încărcărilor respective maxime; în acelaşi mod se stabilesc şi criteriile de apreciere a rezistenţei construcţiilor.

După cum s-a arătat şi în cap. 1, caracterizarea globală a unei construcţii se face cu ajutorul coeficienţilor; astfel, normativele de calcul la stări limită prevăd coeficienţi ai condiţiilor de lucrif al construcţiei, m, coeficienţi de omogenitate a materialelor k etc. lîn coeficient deosebit de important este cel care caracterizează, de exemplu, capacitatea dc rezistenţă a construcţiei sau a elementului de construcţie (coeficientul c), definit şi analizat la pct. 7.6. Prin stabilirea limitelor valorice ale coeficientului c pentru care o construcţie este corespunzătoare din punctul de vedere al rezistenţei şi economicităţii, se defineşte şi criteriul de apreciere a rezultatelor încercărilor; indicarea acestor limite are însă în stadiul actual de cunoştinţe privind siguranţa construcţiei numai un caracter indicativ. De asemenea, rapoartele dintre rezultatele încer-cărilor (săgeţi, deschideri de fisuri, încărcări corespunzătoare apariţiei fisurilor

CRITERII DE APRECIERE A REZULTATELOR tNCERCARILOR 4 5 3

etc.) şi valorile dc control respective, obţinute prin calcul, trebuie să fie cuprinse în anumite limite; stabilirea acestor limite reprezintă dc asemenea definirea unor criterii de aprcciere a rezultatelor încercărilor.

Criteriile actuale de apreciere a rezultatelor încercărilor sînt oficializate în standarde şi normative funcţie dc tipul de structură, materialele din care este alcătuită şi condiţiile de exploatare ale construcţiei. Avînd în vedere cele arătate mai înainte asupra stadiului nesatisfăcător de cunoştinţe priviild definirea siguranţei construcţiilor, oficializarea acestor criterii este cu totul incompletă. De aceea multe dintre criterii sînt diferite, în diferitele normative, pentru acelaşi tip de construcţic.

O categorie de criterii are valabilitate generală; astfel, în timpul încărcării şi descărcării construcţiei (pînă la încărcările normate), după un anumit numiăr de încărcări şi descărcări, trebuie să apară o dependenţă proporţională, repe-tabilă, între încărcări şi deformaţii.

Abaterile de la această dependenţă proporţională nu sînt însă întotdeauna suficient de mari pentru a se putea decela apariţia unor plastifieri loeale periculoase; în scopul unei asemenea decclări şi a punerii în evidenţă a zonei de plastifiere, se fac (atunci cînd există indicii ale unei astfel de plastifieri) încărcări repetate, eventual în trepte, însumîndu-se săgeţile; remanente în cît mai multe puncte ale construcţiei [15.1 j. .> . .

Trecînd acum la o sistematizare, se poate arăta că aprecierea rezultatelor încercărilor se va putea face din punctul de vedere al:

— capacităţii portante; — comportării în exploatare. Se consideră, în spiritul normativelor privind calculul 'construcţiilor la

stări limită, că epuizarea capacităţii portante, respectiv ruperea, oboseala şi pierderea stabilităţii formei sau poziţiei se atinge atunci cînd se realizează una din situaţiile următoare;

— distrugerea propriu-zisă a elementului sau a unuia din elernenţele structurii;

— apariţia unor deplasări foarte mari (prevăzute de norme specifice); —• apariţia unor deschideri de fisuri mari, în cazul betonului armat,

sau a unor deformaţii locale importante, în cazul construcţiilor metalice (prevăzute de asemenea de norme spccifice);

— apariţia de deformaţii sau deplasări mari, care cresc rapid în timp, Iară creşterea încărcării (n), sau în cazul pierderii stabilităţii pentru creşteri foarte mici ale încărcării.

în ce priveşte stabilirea limitelor în care o construcţie este corespunză-toare din punctul de vedere al capacităţii portantei, se subliniază ca interesant şi eventual de luat în consideraţie în mod informativ, modul dc definire şi analiză, prezentat Ia pct. 7.6., privind construcţiile din beton armat, în orice caz, metoda trebuie utilizată cu precauţie, iar coeficienţii bine justificaţi, întrucît există un număr mare de factori care pot influenţa atît modul de definire, cît şi limitele valorice ale coeficientului c.

Din punctul de vedere al comportării în exploatare (sub încărcări normate), se pot lua în consideraţie criteriile asupra deformaţiilor şl cele asupra fisurării, în cazul betonului armat.

454 INTERPRETAREA REZULTATELOR EXPERIMENTALE

în ce priveşte deformaţiile, se consideră că o construcţie este corespunză-toare dacă se încadrează în unui sau în mai multe din criteriile:

— deformaţiile nu depăşesc anumite limite; — • deformaţiile remanente după prima încercare nu depăşesc anumite

limite; — de asemenea cele de după a doua încercare se încadrează 111 anumite

limite; — la repetarea încărcărilor, deformaţiile remanente tind să dispară, şi

se constată proporţionalitatea acestora cu încărcările. în ce priveşte regimul de fisurare, se consideră că o construcţie de beton

armat este corespunzătoare dacă se încadrează in unul sau 111 mai multe din criteriile:

— nu apar fisuri; -— deschiderea fisurilor nu depăşeşte o anumită valoare admisibilă. Avînd în vedere împrăştierea relativ mare a rezultatelor, se permite

depăşirea valorilor de control, dar numai local şi în anumite limite prevăzute in norme.

Referitor la ansamblul problemei criteriilor de apreciere a rezultatelor încercărilor, este necesar să se sublinieze importanţa prelucrării statistice a rezultatelor pc de o parte şi pe de altă parte importanţa stabilirii pe baze ştiinţifice, statistice, a tuturor criteriilor prevăzute în norme [15.2, 15.3j.

15.2. Indicaţii privind interpretarea rezultatelor încercărilor dinamice

Ca şi în cazul încercărilor statice, obiectivul final al încercărilor dinamice este acela de a furniza informaţii cu privire la pericolul de depăşire a dife-ritelor stări limită.

Rezultatele încercărilor dinamice pot să se refere in general la două cate-gorii de date:

— caracteristici ale construcţiei examinate (caracteristici ale vibraţiilor liniare, ca pulsaţiile proprii, formele proprii de vibraţie sau capacitatea de amortizare pe de o parte şi caracteristici ale capacităţii portante în regim de solicitare dinamică, pe de altă parte);

— încărcări şi efectele lor asupra construcţiei (deplasări, acceleraţii, tensiuni etc.).

încercările dinamice pot fi organizate fie ca încercări izolate ale unei construcţii, fie sub forma unui control experimental periodic avînd drept scop de a pune în evidenţă modificarea în timp a caracteristicilor structurale sau a încercărilor dinamice şi a efectelor lor.

Pentru a putea interpreta rezultatele încercărilor dinamice, este util să se aibă în vedere cap. 11 al lucrării, precum şi [15,4].

Rezultatele experimentale referitoare la caracteristicile dinamice specifice vibraţiilor liniare pot fi utilizate la rindul lor în două scopuri: fie pentru

INDICAŢII PRIVIND INTERPRETAREA REZULTATELOR ÎNCERCĂRILOR DINAMICE 4 5 5

verificarea calităţii execuţiei construcţiei, fie penLru o mai corectă prevedere a efectelor încărcărilor. Pentru a concretiza lucrurile, se vor discuta pe rînd principalele cazuri de interpretare a acestor rezultate.

Determinarea experimentală a pulsaţiilor proprii poate servi la aprecierea calităţii unei structuri şi la depistarea unor eventuale dcfecte grave de execuţie. O pulsaţie proprie mult diferită de valoarea determinată printr-un calcul corect indică în mod categoric o structură cu altă schemă reală decît cea avută în vedere la proiectare sau o calitate a materialului de construcţic mult diferită de cea proiectată. In majoritatea cazurilor, scăderea pulsaţiilor proprii poate să indice lipsa unor legături (de exemplu, nerealizarea unor monolitizări) sau o alterare microscopică a materialului de construcţic datorită coroziunii, oboselii, efectelor termice etc.

O pulsaţie proprie prea ridicată poate să indice în schimb prezenţa unor legături nedorite (de exemplu, realizarea necorespunzătoare a unor articulaţii proiectate).

Determinarea experimentală a formelor proprii de vibraţie deşi arc deza-vanlaju.1 de a fi mai coinplicaLă decît deLerminarea pulsaţiilor proprii, poate să dea informaţii suplimentare. Astfel, alura unei forme proprii de vibraţie poate să dea indicaţii mai precise referitoare la localizarea anumitor defecte, depistate prin măsurarea pulsaţiilor proprii. O formă proprie de vibraţie dife-rită apreciabil de forma proprie calculată permite să se determine locul unde legăturile diferă de cele prevăzute la proiectare. Se pot astfel localiza absenţele unor monolitizări, realizarea incorectă a unor articulaţii etc.

Determinarea experimentală a decremeutului logaritm ic poate să dea indicaţii asemănătoare cu determinarea pulsaţiilor proprii. Pentru aceasta, este suficient să se observe că, de exemplu, în cazul planşeelor prefabricate, capacitatea de amortizare a vibraţiilor este mult mai ridicată după monoliti-zare, dccît înainte de accasta.

Datele experimentale referitoare la caracteristicile dinamicc ale structurii pot fi de importanţă capitală în cazul verificării periodice a unei structuri prin încercări dinamice. Evoluţia în timp, la intervale de ordinul anilor, a caracteristicilor dinamice, poate să pună în evidenţă în mod categoric alterări microscopice ale materialului sau degradări ale unor legături ale construcţiei, arătînd momentul în caic apare necesitatea unor reparaţii. Este greu de a da valori numerice pentru interpretarea acestor rezultate, datorită marii varietăţi a structurilor întîlnite în practică.

Experimentatorul trebuie să facă uz, de la caz la caz, de elementele şi cunoştinţele necesare din dinamica construcţiilor. Totuşi, pentru a arăta cît de grăitoare pot fi aceste încercări, trebuie reamintit că pulsaţiile proprii ale unui element de construcţie alcătuit dintr-un material omogen sînt proporţio-nale cu rădăcina pătrată a modulului de elasticitate. O reducere cu 25% a pulsaţiei proprii fundamentale indică astfel o reducere cu 44% a modulului de elasticitate, fapt care indică o alterare gravă a materialului de construcţie.

în cazul cînd determinările experimentale sînt efectuate în scopul preve-derii efectelor dinamice» se. pot trage concluzii preţioase referitoare la şansele dc atingere a rezonanţei în regim de exploatare sau referitor la amplificarea dinamică datorită valorilor pulsaţiilor proprii sau decrementului logaritmic şi aiurii formelor proprii de vibraţie. Dată fiind utilitatea acestor determinări

4 5 6 I N T E R P R E T A R E A R E Z U L T A T E L O R E X P E R I M E N T A L E

experimentale, în tnnlte cazuri, după executarea anumitor construcţii şi înainte, de montarea unor maşini sau utilaje generatoare de vibraţii, se determină experimental caracteristicile dinamice ale construcţiei, pentru a se stabili dacă este necesară prevederea unor măsuri suplimentare de diminuare a vibra-ţiilor (elemente vibroizolante, amortizoare dinamice, modificări ale schemei structurale etc.).

Determinările experimentale ale capacităţii portante în regim dc solicitare dinamică ridică probleme mai dificile în vederea interpretării şi, întrucît aceste rezultate apar numai în cazul activităţii de cercetare, nu vor fi discutate mai pe larg aici.

Rezultatele experimentale referitoare la încărcările dinamice furnizează de obicei date carc permit să se precizeze valorile utilizate în proiectare. Rezultatele referitoare la efectul încărcărilor asupra structurilor dau date mai directe asupra şanselor de atingere a stărilor limită pentru construcţia avută în vedere. Aceste rezultate trebuie interpretate sub două aspecte principale, ţinînd seama de stările limită din punctul dc vedere al capacităţii portante în regim de solicitare dinamică sau din punctul dc vedere al caracteristicilor de exploatare normală.

Referitor la problema depăşirii capacităţii portante, datele cele mai concludente sînt indicate de acceleraţiile punctelor materiale (care determină forţele de inerţie), şi de tensiuni. Acceleraţiile nu pot fi deduse întotdeauna cu suficientă precizie pe, baza deplasărilor dinamice, de aceea, măsurarea lor directă este de obicei de preferat; de asemenea, trebuie remarcat faptul că forţele de inerţie pot fi deduse de obicei cu o bună precizie, utilizînd accele-raţiile, pe cînd tensoinetria în regim dc solicitare dinamică este uneori mai puţin concludentă, datorită incertitudinilor referitoare la distribuţia tensiuni-lor; aceşti factori pledează pentru o măsurare directă a acceleraţiilor într-un mare număr de încercări dinamice. Cunoaşterea forţelor de inerţie sau a tensiunilor reale, pe bază experimentală, permite o verificare mai precisă a siguranţei structurii (în calculele de verificare urmează să se considere, după caz, rezistenţa Ia oboseală, rezistenţa la şoc etc. pentru materialele de construcţie utilizate).

Referitor la problema nesatisfacerii condiţiilor de exploatare normală, trebuie avute în vedere efectele vibraţiilor asupra oamenilor şi asupra utilajelor, după cum este arătat la pct. 11,1. Criteriul de apreciere a efectului vibraţiilor asupra oamenilor este dat de amplitudinea acceleraţiilor pentru frecvenţe joase (0—10 Hz) şi de amplitudinea vitezelor dc vibraţie pentru frecvenţele înalte (10—100 Hz). Criteriul de aprecicre a efectului vibraţiilor asupra utila-jelor sensibile este dat de obicei dc amplitudinea vitezelor dc vibraţie. Com-parînd valorile acestor amplitudini cu valorile prescrise în funcţie de natura procesului tehnologic, se poate stabili norma în care exploatarea este împie-dicată de vibraţii şi în care sînt necesare măsuri de remediere.

La pct. 11.2 s-a arătat că tehnica încercărilor dinamice este in general inai complexă decît aceea a încercărilor statice. Pe de altă parte, în cazul în care se dispune de. aparatura şi cunoştinţele necesare, încercările dinamice pot fi efectuate uneori mai uşor decît cele. statice, datorită atît uşurinţei de aplicare a unor solicitări dinamice simple (şocuri sau forţe cu variaţie în

BIBLIOGRAFIE 4 5 7

treaptă), cît şi a uşurinţei dc măsurare cu aparatura dc tip seismometric, care nu necesită repere fixe. Aceste avantaje ale încercărilor dinamice, ca şi bogăţia informaţiilor pe carc ele le furnizează, pledează pentru organizarea unor încercări cu caracter periodic la intervale de tiinp dc ordinul anilor, pentru construcţiile importante.

Bibliografie 15.1. S a p o v i t li, A . D. , Nnndestructioe Tesling of Complex Slruclures Utidcr Bending,

Experimental Meelianics, Ian. 1961. 15.2. B a r c ş, R . , încercarea elementelor de rezistenţă iile cunstrucţiitor, proiect de standard

cehoslovac, 1964. 15.3. II a u H, F., Studiai criteriilor de apreciere a rezistentei construcţiilor pc baza rezulta-telor încercărilor tn vederea elaborării normativului pentru încercarea construcţiilor, Refer uf ÎNCERC, 19S3. 15.4. B u z d u g a n , G h., Măsurarea vibraţiilor mecanice, Bucureşti Editura telmică, 19(54,

D E Z V O L T A R E A A C T I V I T Ă Ţ I I

D E S T U D I I

E X P E R I M E N T A L E Ş l Î N C E R C Ă R I

16. PROBLEMELE DEZVOLTĂRII ACTIVITĂŢII ÎN DOMENIUL EXPERIMENTAL

16.1. P«rspei*tivu

Progresul tehnic în construcţii necesita pe lîngă măsurările clasice specifice şantierului, efectuarea unor măsurări (lin ce îii ce mai complexe cu caracter tehnic şi ştiinţific cum sînt: stabilirea caracteristicilor elastice (de rigiditate) în domeniul static şi în special dinamic, determinarea stărilor limită, a capa-cităţii portante, a caracteristicilor privind posibilitatea pierderii stabili-tăţii etc.

Întrucît tehnica măsurărilor în domeniul încercării construcţiilor permite astfel de determinări, iar necesităţile tehnice le impun, proiectanţii vor solicita în viitor într-o măsură din ce în ce mai mare, unor unităţi specializate, să verifice valabilitatea ipotezelor de calcul adoptat, calitatea şi caracteristicile materialelor puse în operă de executanţi, eficacitatea tehnicii de monolitizare (în cazul construcţiilor prefabricate), gradul de deteriorare al unor construcţii care au avut dc suferit avarii în timpul execuţiei (îngheţ, greşeli în compo-ziţia betonului) sau în timpul exploatării (supraîncărcări, incendiu, coroziune).

Dezvoltarea în ţara noastră a activităţii experimentale în domeniul rezis-tenţei structurilor de construcţie trebuie să se facă prin:

— introducerea tehnicii moderne de încercări ţinîndu-se seama de tendin-ţele actuale în lume, privind aparatura de solicitare a construcţiilor, aparatura dc măsurare şi cca de prelucrare a rezultatelor;

— organizarea unei reţele de laboratoare de încercări pe structuri (la scară naturală), reţea care. să acopere teritorial şi cantitativ necesităţile ţării noastre (v. pct. 16.2);

— introducerea pe scară largă a utilizării încercărilor pe modele în perioada de studiu şi proicctare a structurilor (în cazul cînd insuficienţa cunoaşterii modului de lucru al structurii impune astfel dc încercări).

în cele ce urmează se prezintă tendinţele actuale ale tehnicii moderne de încercări, din care rezultă şi perspectivele de dezvoltare cu consecinţe importante pentru întreg domeniul încercării construcţiilor:

— apariţia unor instalaţii de solicitare statică şi dinamică care pot da încărcări sau deformaţii reglate după un program apropiat de modul real de aplicare, a încărcărilor. Astfel dc instalaţii prezintă importanţă atît pentru încercarea materialelor cît şi a clementelor sau structurilor de construcţie, avînd în vedere sensibilitatea acestora la viteze diferite dc încărcare sau defor-maţie în special în apropierea stărilor limită (v. şi pct. 2,2);

462 PROBI.Î MI.L.T-. DEZVOLTĂRII ACTIVITAŢIÎ IN DOMENIUL EXPERIMENTAL

— dezvoltarea instalaţiilor de încărcare cu mijloace pneumatice sau cu ajutorul sistemelor de prese comandate centralizat în vederea uşurării tehnicii de solicitare şi reducerii timpului de încărcare;

- - apariţia unor noi tipuri de traductoare rezistive cu caracteristici tehnice îmbunătăţite şi cu destinaţii noi, şi anume: traductoare imprimate pe folie, care au o flexibilitate mărită, asigură hidroizolarea spre obiectul pe care se aplică şi mai ales admit un curent mai mare, fapt care permite uneori elimi-narea unor etaje de amplificare; traductoare cu semiconductoare, caracterizate printr-un coeficient de sensibilitate tensometrică ridicat (k—120—140) ceea ce permite de asemenea eliminarea unor etaje de amplificare; traductoare pentru deformaţii mari, care au coeficientul de sensibilitate tensometrică scăzut (A-=0,015), astfel că pot fi legate la punţile tensometrice obişnuite; traductoare cu autocompensare de temperatură confecţionate special pentru diferitele metale pe care se aplică;

.— tranzistorizarea punţilor tensometrice, respectiv înlocuirea tuburilor electronice din circuitul de amplificare cu tranzistoare; în felul acesta se obţin soluţii constructive mai robuste, de forme reduse şi greutate mică, foarte con-venabile penLru lucrul pc şantiere;

— mărirea preciziei şi stabilităţii punţilor tensometrice ca şi a domeniu-lui de măsurare, existînd unele încercări reuşite de a se construi punţi tenso-metrice pentru măsurarea deformaţiilor mari (s = 10...1o%);

—• perfecţionarea continuă a comutatoarelor prin introducerea sistemului dc echilibrare in fază şi modul, a posibilităţii dc egalizare automată a nive-lului de citiri iniţiale;

— dezvoltarea sistemelor de înregistrare concomitentă pe mai multe canale şi creşterea numărului de canale ce pot fi urmărite simultan: osciloscripte, oscilografe magnetoelectrice; oscilografe catodice, multiscoape etc.;

apariţia sistemului de înregistrare pe bandă magnetică şi a înregis-trării statistice a frecvenţei dc apariţie a unei anumite caracteristici variabile;

apariţia sistemelor de indicare cifrică şi sub formă dc cartele perforate în vederea posibilităţii folosirii datelor la calculul cu maşinile electronice;

— automatizarea procesului de măsurare tensometrică: punţi cu auto-echilibrare, comutatoare automate, aparate automate de înregistrat şi control;

Alături de aparatele din această categorie, prezintă interes dezvoltarea aparatelor bazate pe principiul corzii vibrante, care permit efectuarea măsu-rărilor la distanţe foarte mari. fără ca lungimea cablurilor să influenţeze pre-cizia măsurărilor, precum şi urmărirea în- timp a construcţiilor; în această categorie de aparate intră şi dozele de măsurarea presiunii în terenul de fundaţie.

Progresele deosebite privind aparatura de măsurare şi solicitare apărute în ultimii ani conduc la consecinţe deosebit de importante in perspectivă;

a) Datorită dezvoltării tehnicii de solicitare se vor realiza în cursul încercării uu număr mare de ipoteze de încărcare, posibile în exploatare, ceea ce nu se face astăzi decît 111 cazul unor încercări cu scop de cercetare; va rezulta deci o cantitate mare de. date preţioase caro trebuie prelucrate.

b) Dezvoltarea mijloacelor de măsurare şi a tehnicii încercărilor nede-structive va permite luareă în consideraţie a proprietăţilor materialului şi rigidităţii fiecărui element al structurii; va rezulta şi de aici o cantitate mare

ORGANIZAREA UNU! LABORATOR DE ÎNCERCARE A CONSTRUCŢIILOR 4 6 3

de date privind omogenitatea construcţiei, dnte ce trebuie de asemenea pre-lucrate.

c) Numărul marc dc date obţinute trebuie să fie prelucrate statistic cu ajutorul maşinilor electronice, singurul mijloc capabil să prelucreze o ase-menea cantitate de valori, sintetizindu-lc în indicii de apreciere a rezistenţei structurii respective (v. cap. t şi 15),

d) Organizarea urmăririi în timp a comportării construcţiilor necesită un consum mare de muncă; de aceea, în condiţiile tehnice de astăzi această organizare, este greu de realizat. Automatizarea proceselor de măsurare şi dez-voltarea aparaturii stabile va conduce la o urmărire în timp, deosebit de pre-ţioasă atît pentru siguranţa în exploatare cit şi pentru experienţa generală a constructorilor (valori realizate ale încărcării într-un interval mare de timp efectele acţiunii climatice, ale tasărilor inegale, ale temperaturilor tehnolo-gice, ale coroziunii etc.).

e) Dezvoltarea metodelor de încercări dinamice va [termite ca, în multe cazuri dc structuri complexe, în care „solicitarea statică nu poate fi aplicată să se utilizeze, acţiunea dinamică a microseismelor sau a unor mici explozii, pentru determinarea caracteristicilor elastice ale structurii respective(v.cap. 11).

, f.) Amploarea problemelor legate de domeniul încercării construcţiilor conduce la necesitatea organizării unor laboratoare de specialitate dotate corespunzător şi încadrate cu personal calificat (v, pct, 16.2.),

înainte de a încheia acest scurt paragraf privind perspectivele experimen-tale în domeniul rezistenţei structurilor, este necesar să se sublinieze şi o latură a acestora, încercările pe modele, care nu intră in obiectivele lucrării de faţă dar care prezintă o importanţă deosebită pentru domeniul .respectiv.

încercarea-pe model şi încercarea pe construcţie în mărime naturală nu se înlocuiesc una pc alta ci. dimpotrivă, se completează reciproc: prima serveşte la precizarea concepţiei privind modul'în care lucrează construcţia şi dă posi-bilitatea ca proiectul să fie corectat in consecinţă, iar a doua (încercarea în natură), folosind dimensiuni şi materiale reale, permite, verificarea siguranţei în condiţii similare cu cele din exploatare, iar in cazul continuării încercării dincolo de încărcările de exploatare, permite determinarea stărilor limită. De aceea, în perspectivă, dezvoltarea domeniului experimental în ansamblu cuprinde şi introducerea pe scară largă a utilizării încercărilor pe modele.

16.2.v Organizarea unui laborator de încercare a construcţiilor

a, Generalităţi, Laboratorul de încercare a construcţiilor ca formă orga-nizatorică aparte constituie o apariţie relativ nouă nu numai în ţara noastră dar şi peste hotare, determinată mai ales de amploarea deosebită pe care a luat-o activitatea de verificare experimentală a noilor construcţii executate într-un volum deosebit de. marc după cel de-al doilea război mondial.

înf iinţarea laboratoarelor dc încercare a construcţiilor este determinată în special de necesitatea existenţei unor organizaţii de specialitate, dotate şi încadrate în mod corespunzător, care să fie capabile să execute încercări pe

4f)4 PROBLEMELE DEZVOLTĂRII ACTIVITĂŢII tN DOMENIUL EXPERIMENTAL

construcţii în natură şi sa furnizeze datele necesare aprecierii comportării în exploatare a construcţiilor din partea unor comisii de recepţie sau de expertiză [16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5].

Datele pe care urmează să le prezinte se obţin pe baza prelucrării rezul-tatelor măsurărilor şi a observaţiilor efectuate în cadrul studiului preliminar şi pe timpul încărcării de probă şi constituie date oficiale care pot fi folosite la nevoie şi în faţa instanţelor judecătoreşti.

După cum s-a văzut în cap. 6, activităţile care se desfăşoară în vederea atingerii obiectivelor unei încercări sînt multiple şi ele necesită o anumită specializare bine definită care se poate obţine numai în cadrul unui labora-tor organizat şi dotat în mod corespunzător şi care să-şi formeze o experienţă de lucru multilaterală.

în cele ce urmează se va arăta pe scurt modul cum poate fi concepută organizarea unui laborator de încercare a construcţiilor care să fie capabil să execute încercări de amploare cu mijloace proprii şi în mod independent.

b. Organizare. Schema organizatorică a unui laborator de încercare a construcţiilor depinde în primul rînd de amploarea sarcinilor pe care urmează să le îndeplinească. în funcţie de acestea încadrarea şi dotarea laboratorului poate fi mai bogată sau mai redusă, iar importanţa sa poate fi de ordin repu-blican —• laboratorul central de încercare a construcţiilor — sau regional, constituit pe lîngă sfaturile populare regionale sau trusturile regionale de con-strucţii locale (T.R.C.L.).

Caracteristica principală a laboratoarelor de încercare a construcţiilor, care le deosebeşte de altfel de laboratoarele uzuale de încercare a materialelor de construcţie, constă in faptul că activitatea lor principală se desfăşoară pe teren, la construcţiile care urmează să fie încercate; cu alte cuvinte, labora-torul de încercare a construcţiilor nu primeşte epruvete spre încercare în labo-rator ci pleacă la încercări.

Această caracteristică esenţială face ca baza organizării unui asemenea laborator să-1 constituie echipele mobile de încercare dotate cu mijloace de deplasare adecvate. Echipele mobile de încercare nu pot avea o structură orga-nizatorică fixă, compunerea lor depinzînd de obiectivele şi amploarea fiecărei încercări în parte.

în perioada dintre deplasări, membrii echipelor mobile de încercare lu-crează în cadrul laboratorului pe specialităţi la cunoaşterea, asimilarea şi perfecţionarea metodelor de măsurare şi încercare depunînd în acest sens o muncă de cercetare ştiinţifică.

Prin urmare, activitatea unui laborator de încercare a construcţiilor îmbracă o dublă formă organizatorică:

— echipe mobile de încercare alcătuite ad-hoc după specificul încercării care urmează să se efectueze;

— grupe permanente de lucru alcătuite in cadrul şi la sediul laborato-rului pe specialităţi.

Principalele grupe permanente de lucru necesare Ia un laborator de în-cercare a construcţiilor ar trebui să fie următoarele:

— grupa de încărcări de probă, carc să se ocupe de studiul şi perfecţio-narea mijloacelor de realizare a încărcărilor şi să le folosească practic în re-zolvarea sarcinilor laboratorului;

O R G A N I Z A R E A UNUI L A B O R A T O R DE Î N C U R C A R E A C O N S T R U C Ţ I I L O R

grupa de măsurări, caro. iri mod similar să se ocupe de. studiul şi perfec-ţionarea metodelor de măsurare a deplasărilor, a deformaţiilor specifice, a rotirilor, a acceleraţiilor etc., în vederea cunoaşterii perfecte a aparaturii specifice, şi mai ales domeniilor şi modului de folosire optim a acesteia, funcţie de necesiLăţi;

— grupa de proiectare-cercetare, care să se ocupe de elaborarea pro-iectelor de încercarc şi să studieze metodele de perfecţionare a activităţii de încercare a construcţiilor sub toate aspectele, inclusiv aspectul organiza-toric;

— grupa serviciilor auxiliare care ar cuprinde atelierele de mecanică fină optică şi electronică, serviciul auto, serviciul administrativ, secretariatul etc.

Schematic această organizare ar puLea fi reprezentată astfel:

Şef de laborator

Grupa de Încărcări Grapa de măsurări ! Grupa de proiectare-1 cercetarc I

Echipă mobilă de Încercare

Ectiipă mobilă de încercarc Şef de echipă

Grupa servicii auxiliare

Şef de echipă

Desigur că această schemă ar putea fi amplificată în funcţie de amploarea sarcinilor laboratorului şi posibilităţile financiare existente, astfel încît fie-care specialitate din cadrul grupelor să formeze o grupă sau chiar laborator aparte, fapt recomandabil pentru un laborator central de încercare a con-strucţiilor de profil republican.

c. Dotare. Indicaţiile care urmează cu privire la necesităţile de dotare ale unui laborator au de asemenea un caracter principial, tipul şi cantitatea de aparate şi dispozitive putînd fi aleasă şi amplificată după nevoi.

Grupa de încărcări ar trebui să aibe în dotare următoarele tipuri de apa-rate şi dispozitive:

— prese hidraulice de diferite capacităţi pînă la 50 tf; — platforme de încărcare de inventar, demontabile şi prevăzute eu ca-

bluri şi dispozitive de suspendare; — platforme dc lucru demontabile şi schelă metalică demontabilă cu

scări de acces, eventual din frînghie; — cîntar roman pentru cîntărirea materialului folosit la încărcare; — pompă de apă aspiratoare-respingătoare pentru realizarea încărcării,)r

cu apă;

4 6 6 PROBLEMELE D E Z V O L T Ă R I I A C T 1 V 1 T A Ţ 1 1 IN D O M E N I U L E X P E R I M E N T A L

schelet metalic demontatul şi prelată impermeabilă pentru realizarea încărcărilor cu apă;

dinamometre mecanice sau doze electrice pentru controlul forţelor realizate la încărcare;

— excitatoare-vibratoare pentru crearea încărcărilor dinamice de diferite intensităţi şi frecvenţe variabile.

Grupa de măsuri ar trebui dotată cu: aparate topografice şi speciale (comparatoare, vibrometre) pentru mă-

surarea deplasărilor liniare şi unghiulare (rotiri) în regim de solicitare statică şi dinamică, pentru circa 50 puncte de măsurare;

— aparate tensometrice pentru măsurarea şi înregistrarea deformaţiilor specifice, în special aparate pentru tensometria electrică rezistivă, inductivă şi cu coardă vibrantă, pentru circa 2 000 puncte de măsurare;

— aparate de control al mărimilor electrice (ampermetre, voltmetre, megohmmetre);

— aparate pentru verificarea şi calibrarea aparatelor de măsurat folosite; - banc pentru confecţionarea şi calibrarea traductoarelor electrice re-

zist ive; aparate pentru defectoscopie cu raze y, ultrasunete şi pulberi magnetice; grup electrogen pentru alimentarea aparatelor electrice.

In alegerea tipurilor de aparate de măsurat se va ţine seama de principala caracteristică pe care acestea trebuie să o îndeplinească, şi anume robusteţea, chiar în detrimentul preciziei lor, ţinînd seama de faptul că aceste aparate se folosesc în condiţii grele de lucru, fiind adeseori supuse intemperiilor, şocurilor, vibraţiilor etc.

Grupa de proiectare-cercetare trebuie să aibe în dotare: planşete pentru desen; maşini de calculat electrice.

Grupa servicii auxiliare trebuie să aibă: — maşini special amenajate pentru deplasarea echipelor mobile la obiectul

încercării; utilaj pentru obţinerea probelor de material din structurile cercetate; maşini-unelte (strunguri, freze, raboteze, maşini electrice de găurit

etc.) pentru confecţionarea unor dispozitive simple şi a epruvetelor din pro-bele de control extrase;

— utilaj pentru încercări mecanice ale rezistenţei materialelor de con-strucţie şi determinarea modulului de elasticitate;

— aparate electronice de control pentru verificarea aparatelor electrice de măsurat;

— materiale şi dispozitive de protecţie a muncii. d. Funcţionare. Laboratorul de încercarea construcţiilor ar urma să func-

ţioneze pe bază de gospodărie chibzuită, încheind în acest scop contracte de asistenţă tehnică cu beneficiarii.

De la beneficiar se va primi de obicei sarcina de încercare, respectiv obiec-tivele care se urmăresc prin efectuarea încercării.

Pe baza acestor obective laboratorul execută studiul preliminar şi tematica încercării, alcătuind în acest scop o echipă de cercetare compusă dintr-un inginer responsabil şi 2—3 tehnicieni membrii ai grupului proiectare-cercetare.

BIBLIOGRAFIE 467

Tematica încercării sc disculă în cadrul grupului de proiectare-cercetare şi se cere avizul beneficiarii lui, expert, u lui sau grupei de experţi numit de acesta în vederea verificării faptului ducă tematica întocmită corespunde obiecti-velor urmărite.

După avizarea tematicii, acelaşi colectiv întocmeşte proiectul încercării,, sfătuindu-se in acest scop cu şefii grupelor de încărcări şi de măsurări asupra cotor mai eficiente şt indicate metode care urinează să fie folosite.

Proiectul încercării se discută în grupa de proiectare-cercetare şi se. aprobă de şeful laboratorului.

Pe baza prevederilor proiectului se alcătuieşte echipa mobilă de încercare, dotată cu toate mijloacele materialo necesare executării încercării. Şeful echipei mobile de încercare este inginerul responsabil de încercarc care a condus lu-crările de studiu preliminai1 şi sub a cărui conducere s-au întocmit tematica si proiecLul încercării.

în cazul în care amploarea încercării necesită colaborarea cu un trust de construcţii în vederea executării schciclor şi platformelor, precum şi pentru manipularea greutăţi lor pe timpul inccrcârii, laboratorul urmează să con-tracteze această lucrare, cu trustul.

După terminarea încercării, datele se prelucrează în cadrul grupului de proiectare-cercetare cu aceeaşi echipă cu care s-a executat studiul preliminar şi se întocmeşte un referat cu concluzii asupra rezultatelor încercării.

Referatul cu concluzii trebuie să răspundă obiectivelor încercării şi ser-veşte în general experţilor ca împreună cu alte cercetări şi informaţii să elu-cideze complet problema pentru caro s-a cfectuat încercarea.

Sub accst aspect, activitatea laboratorului are un caracter oficial, docu-mentele elaborate de acesta servind ca bază tehnică cu valabilitate juridică.

Bibliografie 16.1. L ' l l e n u i l e, R. Methodes generales d'essai ei de contrate en laboratoire. Livre 1.

Mesures geometriques et m^caniques, Paris, liyrolles, 1955. 16.2, M u 1 I c r, E., Consfr'ocfi™ et umenatjenwnl des laboratoires, Construction, Franţa, IH,

nr. 8, august 1963. » „ „ Institute of Serbia for testing ina/eriats, Belgrade, .iugoslavia, Buletin RILEM,

ur. 19, iunie 1963. 16.4. # , * Institut Stroilelnoi tehniki, Kratkie svedeniia Varşovia, ITB, 1963. 16.5. * » „ I.S.M.E.S. - Islituto Sperimentale Jlodelli e Strutture 1951-1961, Bergamo,

I.S.M.E.S., 1901.

A N E X E

STANDARDE ŞI PRESCRIPŢII LEGATE DE ÎNCERCAREA CONSTRUCŢIILOR

Simulările privind încercarea materialelor <lc construcţie şi a terenului

STAS 4203-53.

105-58. 493-58. 492-58.

1552-50. 1660-55.

STAS 5878-58. STAS 6638-62.

STAS STAS STAS STAS STAS

STAS 6623-62.

STAS 6596-62.

STAS 1100-59. STAS 200-61. STAS 2172-62. STAS 6605-62. STAS 1060-61.

STAS E 4775-55. STAS 6652-62. STAS 1275-62, •

STAS 2414-62. STAS 5585-62. STAS F. 5511-57 STAS 1759-50.

STAS 456-62, STAS 6291-61. STAS 86-51. STAS 1348-50. STAS 1038-50. STAS 1651-50. STAS

STAS AVO i-JU. 336-51.

STAS 1956-50.

DIN 1048 —11143.

BS 1881-1952. BS 3500

Analiza metalograt'ieă a mclahTor şi aliajelor. Luarea şi pregătirea probelor motalpgrafice. încercări mecanice ale metalelor. încercarea de duritate Brinell. — încercarea de duritate Rockwell — încercarea de duritate Vickers — încercarea la compresiune. — încercarea la încovoiere a tontei. — încercarea la oboseală prin încovoiere rotativă, încercările metalelor. Determinarea limitei de curgere tetinică a oţelului la catd.

încercarea de duritate a straturilor şi pieselor subţiri. Metoda Vickers cu sarcini mici. încercarea de fluaj a oţelurilor Ia temperaturi ridicate, fără Întreruperea încercării.

— încercarea de rezilienţă. — înccrcarea la tracţiune. — încercarea la tracţiunu a cablurilor dc oţel. — încercarea la tracţiune a oţetului beton. Terenul de fundaţie. încercarea la compresiune cu deformare laterală liberă a pămînturUor. — Modulul de deformaţie. Determinarea prin Încărcări directe, înccrcarea nedestriictivă a betonului. Condiţii generale, încercări de laborator ale betoanelor. Confecţionarea epruvetelor şi deter-minarea rezistenţelor mecanice pe epruvete. — Determinarea densităţii şi a compactităţii betonului întărit. — Determinarea modulului de elasticitate static la compresiune a betonului. — Determinarea rezistenţei mecanice la aderenţa prin smulgere. Metode de încurcare pe şantier a betoanelor şi a materialelor componente. Prescripţii. Cărămizi de construcţie din argilă arsă. Verificări şi încercări. Lemn. Determinarea rezistenţei la tracţiune perpendicular pe fibre. — încercarea *la compresiune paralel cu fibrele. — încercarea ta compresiune perpendicular pe fibre. — încercarea la despicare. — încercarea la forfecare. — încercarea la încovoiere prin lovire. — încercarea la Încovoiere statica. — încercarea la răsucire. — încercarea la tracţiune paralel cu Tibreie. Proprietăţile şi Încercările mecanice şi tehnologice aie metalelor. Termino-logie. Bestimmungen des Deutsctien Ausschusses fiir Stahfbeton, Teii D. Bestim-mungen fiir Betonprilfungcn bei Ausfiilirung von Bauwerken aus Beton und Stalilbeton.

Methods of testtng concrete. Metliods for creep and rupture testing of metals.

470 ANEXII

ISO/R 82. Tensile testing of steel ISO/R 83. Charpy impact Lest ISO/R 85. Bend test for steel ISO/R 148. Beam impact test V - notcli for steel. ISO/R 167. Bend test on steel tubes ISO/R 190. Tensile testing of light metals and their alloys.

Standarde privind controlul îmbinărilor STAS E 6606-62. Metale feroase. Controlul cu radiaţii X şi -v al îmbinărilor sudate. STAS 5540-57. încercări mecanice ale sudurilor. încercarea sudurilor cap la cap executate

prin topire. STAS 5976-58. — încercările sudurilor de colţ executate prin topire. VSM 14055. Soudure; Methode de contrOle. Controle des soudures sur Ies constructions. \ S.M 14050. — Table des maticrcs, remarques g.ntrales. \ SM 14051. — Controle des soudures bont â boul. \ S.M 14052. — Essais des soudures d'angle. \ SM 14053. — l£ssais des soudures d'apport. \ SM 14054. — Controle de la matiere d'apport.

Standarde privind coiilrolul şi inccrcarca construcţiilor şi elementelor dc construcţie

STAS 1336-62. Construcţii din beton armat. încercarea construcţiilor prin Încărcare. STAS 761-60. Lucrări de zidărie din cărămidă. Controlul execuţiei şi condiţii de recepţie STAS 4065-59. Coşuri independente. Prescripţii generale de execuţie şi de recepţie. STAS 1910-61. Poduri de beton armat. Controlul execuţiei şi recepţia suprastructurilor. STAS 1483-61. Poduri de lemn. Controlul execuţiei, recepţii şi revizii ulterioare. STAS 3461-52. Poduri metalice nituite. Prescripţii de execuţie şi recepţie la uzine. STAS 2920-61. Poduri de şosea. încercări, supravegheri tehnice. STAS 4860-55. Fundaţii. încărcarea dinamică şi statică a piloţilor de probă. STAS 2745-51. Terenul de fundaţie. Urmărirea mişcărilor construcţiilor. MSz 16030-54. Elorcgyârtott vasbeton es feszitet beton szerkezeti elemek. Vizsgălat es

minosit<Ss. MSz 2509-61. Utpâlyaszerkezetek teherbiro kepessdgenek vizsgâlata. DIN 1076-12.59. Strassen und WegbrQcken: Richtlinien l'iir die Uberwachung und Prufung. GOST 5686-51. Svai probnie. Metodi ispltaniia. CSN-Pg 1/63-ZP încercarea elementelor dc construcţie ale podurilor. CSN-Ns 11/63-ZD încercarea elementelor de construcţie prefabricate. CSX- * * * încercarea elementelor de rezistenţă ale construcţiilor. Primul proiect preli-

minar de standard de stat cehoslovac, 1964. * * * National Building Code — National Research Council of Canada. ACI-318-51. America Concrete Institute — Building Code-British Standard Code of

Practice. Uniform Building Regulations — Melboume Australia. Model Building Regulations of South Africa. New Zealand Standard Code of Building By-Laws — New Zealand Standards Inst.

Standarde privind perscripţii generale, încărcări, rezistenţe admisibile. STAS 504-49. — Construcţii civile şi industriale. Sarcini lu construcţii. Sarcini permanente. STAS 506-59. — Sarcini în construcţii. Sarcini utile. STAS 502-55. — Sarcini in construcţii. Greutăţi tehnice. STAS 2843-58. — Maşini de ridicat. Acţiunea vlntului. STAS 946-56. — Sarcini climatice. STAS 1489-60. — Poduri de cale ferată. $TAS 3220-60. — Poduri de cale ferată. Convoaie tip.

* * * * * * * * *

ANEXE 471

STAS 1545-52. — Porturi (ie şosea şi paserele. STAS 3221-52. — Poduri de şosea şi paserele. Clasele de încărcare şi convoaiele tip. STAS 3503-52. Terenul de. fundal ie. Presiuni admisibile. STAS 190 1-50. Rezistenta materialelor. Terminologie. STAS R0f88-tit. Solicitări oscilante. Terminologie şi simboluri. STAS 3451-52. Statica construcţiilor. Terminologie.

Standarde privind mijloacele dc măsurare şi ulilajul dc solicitare [_STAS_2933-60.

STAS 2872-59. STAS 4447-54. STAS 4293-57.

STAS «660-62. STAS 4010-61. STAS 4186-53. STAS 1805-50.

STAS 1510-60.

BS 1610,

ISO/R 147. VSM 58060.

GOST 9696-61. GOST 55X4-61, GOST 577-60. GOST 9500-60. GOST 9409-60. GOST 7855-61. GOST 8905- 58

GOST 9810-61 GOST 9829-61

Comparatoare ou cadran precizia de citire

Mijloace de măsurare. Terminologie. Erori de măsurare. Terminologie şi simboluri. Dinamometre. Clasificare. Măsuri şl aparate de măsurat 0,01 mm. Condiţii generale. Miră de nivelment obişnuită. Aparale de măsurat clcctrice indicatoare. Condiţii generale. fAparale dc măsurat presiuni. Clasificare. [Maşini de Inccrcat la tracţiune. Verificarea prin metoda eprnvetelor com-parative . Verificarea maşinilor de Încercări mecanice staticc la tracţiune, compresiune şi încovoiere. Verification of testing machines —Part I; 1958. Metliods of load verification requirements for clastic proving devices, and verification of machines for tension and coniprcssion Lesting. t.oad catibration of testing machines lor tensile testing of steet. Montres comparateurs. Unites dc graduation: (1,01 mm et 0,001 mm. Con-ditions tccliniques de livraison. Indlkatori mnogooborotuîc s ţeuoi deleniia 0,001 i 0,002 nun. Indikatori riciajuo-zubciat ie s ţenoi deleniia 0,01 mm. Indikatori ceasovogo tipa s ţenoi deleniia 0,01 mm. Dinamometri olirazţovte perenosnie. Dinamometri obşccgo naznaceniia. Tipî i osnovnle parametri. Maşini ra/.rivnie i utiiversalnîe dlca ispîtaniia metnllov.

. Presî ghidravliceskie dlea ispîtaniia sLandarlnlh obrazjov slroitelnîh mate riatov, Osuovtiie parametri i tehniceskie trebovaniia.

. Osţilograft elekLromio-luccvic. Tehniceskic trebovaniia.

. Osţilografî svetolucevie. Obşcie telmiceskie trebovaniia.

STAS ISO DIN DS VSM MSz GOST CSN ACI

N O T Ă . Semnificaţia indicativelor este: Standard de stat H.P.H. Standarde elaborate de Organizaţia Internaţională pentru Standardizare. Standarde şi norme germane. SLandarde britanice. Standarde franceze. Standarde, maghiare. Standarde sovietice. Standardele cehoslovace. Normele Institutului american pentru beton.

Rcdactor responsabil: E M I L I A ILIE Tehnoredactor : G R I G O R E I .ECA

Dat la culei 27.02.1965. Bun de tipar 07.09.1965. Aparul 1965. Tiraj 4000 41140 ! -W, legate. Hirtie velină ilustraţii de HO gim 700X1000/16. Coli editoriale 3$,50. Coli de tipar 29.10. A. S13I196S. C. Z. pentru bibliotecile mau 620.1 : 624 C. 2

pentru bibliotecile mici 620.

Tiparul executat la întreprinderea Poligrafică Sibiu, str. N . Bălcescu nr. Î7 .

Republica Socialista România