ISPITIVANJE KONSTRUKCIJA
UVOD
Ispitivanje konstrukcija obuhvaa niz postupaka kojima se utvruje ponaanje konstrukcija pri razliitim djelovanjima.
fizikalna (mehanika) djelovanja (optereenja vlastitom teinom, uporabnim optereenjem, izvanredna djelovanja poput potresa, poara, eksplozija, udara) kemijska djelovanja (korozija, agresija plinova i kemikalija)
u osnovi prouavanja ponaanja graevinskih konstrukcija nalazi se eksperiment
UVOD
ispitivanje konstrukcija je nauna disciplina koja se razvija paralelno s razvojem teorijskih znanja
intenzivni razvoj u 19 i 20. st.
pogodovao je razvoj mjerne opreme i razvoj raunarstva
razvoj suvremenih metoda ispitivanja
UVOD
u okviru ispitivanja razvijeni su razni postupci koritenjem i objedinjavanjem znanja iz raznih podruja:
fizike matematike reologije mehanike krutog i mehanike deformabilnog tijela automatike digitalne tehnike ...
UVOD
ispitivanje konstrukcija i modela jedina je mogunost dobivanja pouzdanih podataka o ponaanju konstrukcije (stvarno stanje konstrukcije)
statiko (pomaci, deformacije) dinamiko (periodi, frekvencije)
eksperimentima mogu biti obuhvaena:
izotropna, anizotropna, homogena, nehomogena, kontinuirana, diskontinuirana, plastina, elastina, viskozna, itd. stanja
UVOD
esto se ispitana konstrukcija ne ponaa u skladu s teorijskim postavkama odgovor na to treba traiti u nedostacima konstrukcije ili u manjkavostima teorijskih postavki
UVOD
mjerenje relevantnih parametara i njihova usporedba s teorijskim veliinama izraunanim analitikim ili numerikim putem
korigiranje teorijskih matematikih modela (badarenje matematikih modela)
odreivanje stanja postojee konstrukcije
UVOD
proraunske se metode temelje se na odreenim pretpostavkama koje esto nisu dovoljno dobre da bi mogle u svim elementima vjerno prikazati stvarno ponaanje konstrukcije
linearna zavisnost siladeformacija pretpostavke o vrstoi materijala i dr.
UVOD
izrada realnih matematikih modela za proraun konstrukcija mogua je samo nakon prouavanja ponaanja stvarnih objekata ili elemenata
ispitivanjem konstrukcija mogue je odrediti ponaanje materijala pod optereenjem (reologija) - posebno kod novih materijala
UVOD
eksperimenti imaju veliki znaaj u sluajevima kada se zbog sloenosti problema javljaju tekoe pri teorijskoj analizi konstrukcije
do kvalitetnih rjeenja u sloenim sluajevima moe dovesti kombinacija prorauna i eksperimenta
UVOD
metodama eksperimentalne analize dobivaju se podaci potrebni za ocjenu stanja konstrukcije ili nekog njenog dijela na taj nain mogue je ustanoviti postojanje oteenja na konstrukciji, lociranje oteenja i procjena veliine oteenja (degradacije nosivih svojstava)
UVOD
eksperimenti se izvode na
originalnim konstrukcijama (prototip)
modelima
problem "prijenosa" podataka s modela na stvarnu konstrukciju
teorija modelske analize teorija slinosti
UVOD
suvremena graevinska regulativa i nacionalne norme i pravilnici zahtijevaju permanentno praenja kvaliteta proizvoda, pa tako i graevinskih konstrukcija
vana uloga ispitivanja konstrukcija
POVIJESNI RAZVOJ
ispitivanje konstrukcija je starije od teorijskih postavka mehanike gradnja graevina u davnini je bila utemeljena na naelu pokuaja i pogreke iskustvo se stoljeima stjecalo i prenosilo iz generacije u generaciju
POVIJESNI RAZVOJ
novi koncepti bazirani su na poznatim uz uvoenje malih preinaka visine i vei rasponi poveavani su za male vrijednosti gradnja uspjela temelj za novi napredak ruenje vee dimenzije elemenata, odabir kvalitetnijeg materijala, razrada novog koncepta
POVIJESNI RAZVOJ
prvi temelji tehnike literature postavljeni su prije 2000 godina. I. stoljee prije Krista
Vitruvije je u I. st. prije Krista napisao "Deset knjiga o arhitekturi" o gradnji kua, hramova, vodovoda i dr. u Rimskom carstvu Heron iz Aleksandrije pisao je o gradnji mehanikih strojeva
I. stoljee
POVIJESNI RAZVOJ
Leonardo da Vinci (1452-1519. g.)
ispitivao razliite oblike konstrukcija ispitivao je vlanu vrstou ice, savijanje greda i nosivost stupova
POVIJESNI RAZVOJ
16. stoljee
razdvaja se vojna i civilna tehnika
civilna se nastavlja baviti konstruiranjem strojeva i gradnjom
POVIJESNI RAZVOJ
Galileo Galilei (1564-1642. g.)
konstruirao je bagere, vitla, pumpe i mlinove prouavao zakone mehanike postavio naelo za prirodne znanosti : "Mjeriti sve to je mjerljivo, a uiniti mjerljivim sve to nije mjerljivo". smatrao je da se pokusima i ispitivanjem tehnikih naprava mogu dobiti odgovori na prirodne zakone u knjizi Due nuove scienze (1638). pisao je o
mehanikim svojstvima graevnih materijala otpornosti greda
POVIJESNI RAZVOJ
Galileo Galilei smatra se utemljiteljem eksperimentalne znanosti i ispitivanja konstrukcija
provodi eksperimente vezane uz: slobodni pad i gibanje niz kosinu mjeri vlastitu frekvenciju i vrijeme titranja njihala savijanje i rastezanje tapova
POVIJESNI RAZVOJ
Galileo Galilei
pokus ispitivanja vlane vrstoe i vrstoe na savijanje
POVIJESNI RAZVOJ
Galileo Galilei
na temelju vlastitih eksperimenata (ispitivanj) pokuavao je pronai proraunske metode koje bi opisivale ponaanje konstrukcija pod optereenjem metode koje je postavio Galilei sadravale su brojne netonosti iako su bile, principijelno, pravilno postavljene
uzrok: u to vrijeme jo nije bio poznat zakon o elastinosti (teorija elastinosti)
POVIJESNI RAZVOJ
kraj 17. i 18. stoljee
eksperimentalno utvreni modeli ponaanja konstrukcija i konstrukcijskih elemenata razvoj ispitivanja na manjim modelima konstrukcija znaajni radovi objavljeni su ve 1773.g. uspostavljena veza izmeu utjecaja sila konstrukciju i njene stabilnosti bila je dana u obliku koji je slian dananjem
POVIJESNI RAZVOJ
Robert Hooke (1635-1703. g.)
radi niz eksperimenata iz podruja ponaanja materijala postavlja tzv. Hooke-ov zakon 1676. g. o linearnoj vezi izmeu sila i deformacija temelj znanosti o otpornosti materijala i mehanici elastinih tijela zakon elastinosti koristio je kasnije Coulomb kod ispitivanja konstrukcija
POVIJESNI RAZVOJ
Charles Coulomb (1736-1806. g.)
analizira problem trenja i smicanja mjeri torzijske oscilacije metalnih cilindara ispituje lukove i postavlja teoriju sloma i oblika sloma
POVIJESNI RAZVOJ
18. stoljee
istraivanja Mariottea, Bernoullija, Leibnitza, Eulera i Lagrangea - matematiara, fiziara i istraivaa Razvoj inenjerskih struka naglo zapoinje nakon Francuske revolucije kad je 1795. u Parizu osnovana Ecole Politechnique. Ponaanje konstrukcije pod optereenjem istraivalo se, uglavnom, na modelima.
POVIJESNI RAZVOJ
Francuski istraiva Duhamel 1776.godine proveo je ispitivanje drvene grede
tri tipa greda: punu gredu (prvi), sa vertikalnim otvorima u gornjoj zoni (drugi), sa istim otvorima, ali popunjenim ploicama od tvrdog drveta (trei). proveden dokaz da su pri savijanju grede povrinski (gornji) slojevi su izloeni pritisku optereenje, koje je dovelo do loma grede prvog i treeg tipa priblino je isto, dok je za gredu drugog tipa bilo znatno nie (zbog oslabljenog presjeka)
Skica ispitivanja grede
POVIJESNI RAZVOJ
primjer modelskog ispitivanja konstrukcije
Kulibin je 1776.godine razradio tri varijante projekta drvenog lunog mosta raspona 297m provjera osnovnih pretpostavki na modelu u mjerilu 1:10 model ispitan pri razliitim kombinacijama optereenja analiza rezultata ispitivanja potvrdila projektne pretpostavke
eksperimentalno odreivanje ponaanja konstrukcije u eksploataciji i razrada osnovnih pretpostavki modeliranja objekta
POVIJESNI RAZVOJ
19. st. uspostavljena veza djelovanja i naprezanja u konstrukciji
Navier, Cauchy, Poisson samo su neka velika imena toga razdoblja. na Londonskom Sveuilitu 1847.god., u Petrogradu u 1853.god. osnovani laboratoriji (u poetku ispitivanje materijala, a kasnije ispitivanje konstrukcija)
osnivanje laboratorija
odrana prva meunarodna konferencija o ispitivanju materijala 1884.
POVIJESNI RAZVOJ
19. st.
U Engleskoj 1846.godine ispitan je jednotraniki eljezniki most "Britanija most"', na modela u mjerilu 1:6. na temelju rezultata ispitivanja usvojena kontinuirana sanduasta elina konstrukcija raspona 72m+2x141.7m+72m umjesto viseeg mosta koji je bio predvien
POVIJESNI RAZVOJ
20. st.
dinamika ispitivanja konstrukcija Prva ispitivanja provoena radi utvrivanja granine nosivosti konstruktivnih elemenata ili njihovih sklopova. Kasnija eksperimentalna istraivanja provoena su u cilju istraivanja ponaanja konstrukcija kao i za razradu osnovnih pretpostavki modeliranja konstrukcija
POVIJESNI RAZVOJ
20. st.
Willis
slom u konstrukciji izaziva mnogo manji intenzitet pokretnog tereta od statikog optereenja progibi od pokretnog optereenja vei od statikih progiba za isto optereenje
Stokes
veliina dinamikog progiba od pokretnog optereenja ovisi o odnosu perioda osnovnog oblika osciliranja grede i vremena prelaska grede rezonantne pojave mogu dovesti do znatnih poveanja progiba
POVIJESNI RAZVOJ
20. st.
Cox
koristi energetske metode i dolazi do zakljuka da dinamiki progibi ne mogu prijei dvostruku statiku vrijednost
Inglis
istraivanje eljeznikih mostova - prelazak ritminog pokretnog optereenja (lokomotiva u kretanju) opasno ako nastupi rezonancija, tj. ako se frekvencija poremeajne sile po
