- Opte i lokalne deformacije -
- Opte i lokalne deformacije -- Pod uticajem spoljanjih sila
telo se deformie, tj. menja svoj oblik i zapreminu. Meutim, telo se
moe deformisati i zbog raznih drugih faktora. Materijal od kojeg je
izraena konstrukcija moe da se deformie iz vie razloga: dejstvo
optereenja,
dejstvo temperature,
skupljanje usled starenja.
Poto elimo da merenjem deformacija doemo do naprezanja u
materijalu konstrukcije, potrebno je da razluimo koja je
deformacija elementa konstrukcije praena naprezanjem, od one koja
to nije. Paljivom studijom i analizom deformacija, vodei rauna o
zavisnosti napona od deformacije u razliitim sluajevima naprezanja,
moemo odrediti naponska stanja u nekom posmatranom preseku.- U
nastojanju da se odredi stepen naprezanja konstrukcije izloene
uticaju optereenja u eksploatacionim uslovima, ili da se odrede
koeficijenti njihove sigurnosti, vre se ispitivanja koja za cilj
imaju da se merenjem (eksperimentalno) utvrde opte i lokalne
(specifine) deformacije. - Opte deformacije- Pod ovim terminom
podrazumevaju se pomeranja i obrtanja (pomeranja konstrukcije u
celini). Na osnovu dovoljnog broja tih podataka mogu se nacrtati
deformacione linije ili deformacione povri konstrukcije izloene
uticaju optereenja. Za merenje optih deformacije pri radu u
laboratoriji ili na terenu koriste se razliite vrste mehanikih
instrumenata, a neki od tih su:
precizni nivelmani
deflektometri (u graevinarstvu ih zovu i ugibomeri) - pomou njih
se mere sve vrste pomeranja (vertikalnih-ugibi i dr.)
klinometri - instrumenti koji mere promenu nagiba tangente na
deformacionu liniju. Postoji nekoliko tipova. krivinometri
- Lokalne (specifine) deformacije- Pod ovim terminom
podrazumevaju se dilatacije (relativna pomeranja bliskih taaka -
primicanje ili razmicanje) na osnovu kojih se, posrednim putem,
odreuju veliine napona. To su deformacije vlakana sa uzajamnim
smicanjem pri rotaciji konstruktivnih elemenata. Mehaniki
instrumenti za merenje lokalnih deformacija se mogu podeliti u dve
osnovne grupe, prema tome kako se uspostavlja kontakt ovih
instrumenata sa vlaknima ispitivanog elementa na kojem se meri
skraenje ili izduenje, pa imamo:
tenzometre - ekstenzometri kod kojih se kontakt instrumenta
uspostavlja sa povrinom ispitivanog elementa trajno, u toku celog
ciklusa ispitivanja: optereenja i rastereenja, deformetre -
ekstenzometri kod kojih se kontakt instrumenta uspostavlja sa
povrinom ispitivanog elementa samo za vreme dok se uzme - odmeri
promena razmaka repera koji ograniavaju mernu bazu.Pored mehanikih
instrumanata za merenje lokalnih deformacija, u zavisnosti od
konstrukcije koriste se jos i: optiki,
elektronski (merne trake),
akustini (ureaji tipa TSR i TSRT) instrumenti.
- Probno statiko i dinamiko optereenje -
- U zavisnosti od zadatka ispitivanja konstrukcija, ispitivanje
se sprovodi na: realnim konstrukcijama,
maketama i
modelima.
Cilj ispitivanja sastoji se najee u tome da se na osnovu
rezultata doe do zakljuaka o nosivosti, krutosti konstrukcije i
objekta u oblastima elastinosti, elastoplastinosti i plastinosti.
Metode nanoenja optereenja zavise od zadatka koji je postavljen pri
sprovoenju ispitivanja.
Kod ispitivanja realnih konstrukcija (izvedene konstrukcije)
najei je zadatak ispitivanja ocena dejstva i stanja konstrukcije u
eksploataciji. Za ovu vrstu ispitivanja primenjuju se metode koje
ne oteuju (ne rue) konstrukciju. Meutim, pri ispitivanju
konstrukcija u cilju dobijanja stvarnog koeficijenta sigurnosti i
drugih interesantnih parametara, primenjuju se, pored ostalih, i
metode kojima se objekat, odnosno konstrukcija, dovodi do potpunog
iscrpljenja nosivosti - do loma.- Pri optereenju konstrukcija
koriste se dva tipa probnog optereenja:
statiko i
dinamiko probno optereenje.
Strogo uzevi, svaki proces optereenja tee kroz vreme, tako da
statiko optereenje u stvarnosti i ne postoji - Probno statiko
optereenje
- Za teret koji se koristi kao probno optereenje koriste se
elementi razliitih materijala (blokovi za zidanje, pesak, voda,
olovo, itd.). Pri nanoenju, meri se njihova teina na odgovarajuoj
vagi, a pri stavljanju tereta koriste se i koturae. Vodi se rauna
da teret kojim se optereuje konstrukcija bude konstantan. U
laboratorijskim uslovima. pri ispitivanju modela, primenjuu se
standardne prese opremljene mainama - ureajima za ispitivanje koji
se dele na dva tipa:
1) maine pomou kojih se zadaju deformacije2) maine pomou kojih
se zadaje optereenje - sile.
- Za ispitivanje izvedenih konstrukcija uzima se kao probno
optereenje raunski korisni teret koji je predvien tehnikim
propisima za odgovarajuu vrstu objekta. Ako nisu svi delovi na
konstrukciji koji e u njenoj eksploataciji predstavljati stalni
teret (krovni pokriva, pod, elementi kolovoza i slino),
ekvivalentnu teinu treba dodati probnom teretu, tako da u toku
ispitivanja konstrukcija bude izloena ukupnom raunskom optereenju.-
Za modelska ispitivanja pored ukupnog optereenja moe da se koristi
i znatno vei teret, koji e izazvati ak i lom, to e dati jasniju
sliku o nosivosti konstrukcije ili nekog njenog elementa.- Pri
nanoenju probnog optereenja korisno je da se ono vri u fazama, na
primer 0,25P; 0,50P; 0,75P i 1,0P i svaka faza se snima, tj.
zapisuje se stanje instrumenata, pa se pored potpunog uvida u
sigurnost konstrukcije moe dobiti slika i o elastinosti deformacija
izradom dijagrama porasta deformacija.
- Kod parcijalnog optereivanja esto se postavlja pitanje: koji
deo konstrukcije opteretiti i kako nai zavisnost izmeu veliina
odreenih pri deliminom optereivanju i onih koje se dobijaju od
totalnog optereivanja konstrukcije. Ovde se koristi stav o
proporcionalnosti sile i deformacije, pa je i raspodela parcijalnog
optereenja na celu konstrukciju tano u tim granicama.- Pri
ispitivanju konstrukcija potrebno je posebno obratiti panju na emu
optereenja, jer njen pravilan izbor moe bitno umanjiti tekoe i cenu
kotanja ispitivanja. ema optereenja prvenstveno zavisi od zadatka
ispitivanja konstrukcije. Ako se konstrukcija ispituje u cilju
provere prorauna onda se obino usvaja ona ema optereenja koja daje
maksimalni uticaj u preseku polja, oslonca ili na nekom drugom
odreenom mestu u nosau. Za ove uticaje, po pravilu, usvcaja se ema
optereenja koja odgovara uticajnoj liniji. Pri ispitivanju sloenih
sistema konstrukcije ne moe se unapred odrediti merodavna ema pa je
iz tih razloga ponekad potrebno napraviti nekoliko ema optereenja
pri kojima se mere pomeranja i lokalne deformacije i na osnovu njih
se donosi krajnji sud o stanju ispitivane konstrukcije, odnosno
stanju ispitivanog objekta. Na primer kod ispitivanja lukova, u
praksi se pokazalo da se nedostatak u lunom sistemu ne otkriva uvek
pri raspodeli optereenja po itavom rasponu. Ako se luk optereti u
granicama levog poluraspona, onda se u desnom pojavljuje vei
momenat savijanja nego u istom preseku pri optereenju punog raspona
i obrnuto. Iz tog razloga, ako se pretpostavi da se nedostatak luka
nalazi u desnom polurasponu, onda se za njegovu pojavu optereuje
levi poluraspon i obrnuto. Takoe kod ispitivanja krovne reetke,
nedostatak nekog vora te reetke ne otkriva se uvek pri nanoenju
optereenja po itavom rasponu. Ako se pretpostavi da se nedostatak
reetke nalazi u desnom polurasponu, onda se za njegovu pojavu,
slino kao kod luka, optereuje levi poluraspon i obrnuto. Pri
ispitivanju graevinskih konstrukcija u obliku poprenog rama
skeletne zgrade, aplicira se kako vertikalni, tako i horizontalni
teret, simulira se, zatim optereuje od vetra kao i sila koenja
krana itd.- Postoji mnogo naina za optereivanje konstrukcije, a
ovde u spomenuti neke od njih:1) Veanje tereta u odgovarajui,
takama konstrukcije. To se najee primenjuje kod reetki, a take gde
se spajaju tapovi (vorne take) su mesta u kojima se vea teret.
Veanje tereta ima prednost pri ispitivanju jer ne zavisi od ugiba
konstrukcije.2) 3) Koncentrisane sile koje deluju u odgovarajuem
preseku ispitivane konstrukcije najee se nanose uz pomo raznih
tipova hidraulikih presa. Sile koje se nanose presom odreuju se
pomou manometra sa tanou od 2,5%. Svi manometri se pre ispitivanja
badare, proveravaju, tj. uporeuju sa kontrolnim manometrom.
((1)-horizontalna traverza; (2)-vertikalna poluga; (3)-hidraulina
presa;
(4)-horizontala; (5)-vertikala )4) Za nanoenje niza
koncentrisanih sila na gredu i na plou koristi se sistem niza
poluga koje prenose silu nanetu uz pomo hidrauline prese. 5)
Postoje velike mogunosti da se za predvieno probno optereenje
koriste razni komadi materijala. Neke od mogunosti ematski su
prikazane na slikama. Na slici a) prikazana je ema optereenja od
nanetih betonskih blokova, a na slici b) prikazana je ema
optereenja od manjih graevinskih elemenata. slika a)slika b)6)
Jedan od naina nanoenja probnog tereta pri ispitivanju konstrukcija
je i uz pomo vode. Za tu svrhu se pravi konstrukcija (1) koja se
oblae atorskim nepromoivim krilom (3), a zatim se postavlja
vodonepropustljiv materijal (4). Ovaj nain se odlikuje tanim
odreivanjem veliine tereta po visini stubova nivoa vode.
Rastereenje se sprovodi isputanjem vode (2) iz sistema. Nedostatak
ovog naina optereenja konstrukcije je u tome sto se ovaj nain
koristi samo pri utvrenoj temperaturi. - Probno dinamiko
optereenje
- Kod probnog optereenja teret se rasporeuje onako kako e to
biti u toku korienja objekta. U sluaju dinamikog optereenja, osim
intenziteta tereta treba voditi rauna da se potuju i dinamiki
prametri: frekvencija i dr. Najbolje je da se ispitivanje vri
teretima koji e stvarno delovati na konstrukciju: lokomotiva,
kranska dizalica ili slino, ali ako se vri modelsko ispitivanje
onda to nije mogue, pa se mora voditi rauna o postizanju istog
efekta na konstrukciju.- Dinamike pojave u konstrukcijama nastaju
pod dejstvom takvih optereenja iji se intenzitet u posmatranoj taki
menja sa vremenom, bilo da se radi o pokretnom teretu ili
promenljivom teretu iji je prirataj osetan i brz. Pod dejstvom
dinamikog optereenja nastaju sline pojave kao i pod statikim
teretom: lokalne i opte deformacije. Pored ovih veliina javljaju se
jos neke koje su vezasne za karakter optereenja i posledice koje
izaziva dejstvo tog optereenja. Najvanija od svih je frekvencija,
odnosno uestalost vigracija objekta ( f ) i za nju je vezan pojam
perioda ( T ), gde je f - broj ciklusa vibracija objekta ili
njegovog elementa u jedinici vremena, a T - duina trajanja jednog
ciklusa vibracija.
- U za visnosti od korienja opreme za nanoenje dinamikog
optereenja primenjuju se sledee metode: mehanika,
hidraulika,
elektrina (elektromagnetska i elektrodinamika) i druge
Pri mehanikom nanoenju dinamikog optereenja na konstrukciju
koriste se vibrostalci, vibrostolovi i vibroplatforme kod kojih se
primenjuju centrifugalni i poduni (obrtni) mehanizmi.
Brzinsko i udarno optereenje ostvaruje se gravitacionim ili
drugim mehanizmima.
Hidraulina mogunost nanoenja dinamikog optereenja zasniva se na
mehanizmu pretvaranja dobijene spoljne energije u energiju stiljive
tenosti, pretvarajui tu energiju u mehaniku. Najvie univerzalnosti
pri pretvaranja dinamikog optereenja poseduje elektrohidrauliki
sistem. Brzina dejstva i udar ostvaruju se prostorno -
akumulatorskim i cirkularnim ureajem.
Za pravljenje ciklinog optereenja primenjuju se strujne
automatske vibracije i prostorni strujni ureaji. Brzinsko delovanje
se ostvaruje prostorno - akumulatorskim i sistemom eksploziva.
Elektrine metode imaju preimustvo u primeni pri pravljenju ciklinog
optereenja. Elektrodinamiko pobuivanje vibracija pravi promenljiva
sila pri rezultatu uzajamnog dejstva provodnika po kojima protie
promenljivi tok struje u konstantnom magnetnom polju.- Posebno
postoji ispitivanje konstrukcija na udarno optereenje koje proistie
iz gravitacionog dejstva. Tada optereenje pada sa visine H (slika
a) na podlogu koja zatiuje konstrukciju od lokalnog loma. Brzina
pada tereta u trenutku dodira sa povrinim ravni konstrukcije je . U
drugom sluaju teret iznenada optereuje konstrukciju ( slika b). U
oba sluaja izazivaju se vibracije, a masa optereenja je manja od
mase konstrukcije koja se ispituje. - Odreivanje deformacionih
linija konstrukcije -
- Ispitivanje konstrukcija, bez obzira na karakter optereenja
koji uslovljava da li e ispitivanje biti statiko ili dinamiko, moe
da se sistematizuje u dve osnovne oblasti:
1) Merenje promena oblika elastine linije i
2) Odreivanje naponskog stanja.
Kod merenje promena oblika elastine linije moemo meriti:
pomeranja taaka elastine linije,
rotaciju tangente na elastinu liniju i
promenu radijusa krivine elastine linije
pod dejstvom optereenja koje deluje na sistem.
- Pomeranje posmatrane take objekta moe da se prati pomou
deflektometra ili ugibometra (drugi naziv je neprecizan jer ureaj
ne meri samo ugib). Danas se pomeranje taaka daleko lake prati
geodetskim instrumentima uz korienje, u najnovije vreme, i lasera.
Promena meusobnog poloaja pojedinih taaka konstrukcije moe da se
meri jo i koordimetrom i dilatometrom. Promena nagiba tangente na
elastinu liniju se meri klinometrom, a promena radijusa krivine
elastine linije se meri krivinometrom.- Za registrovanje promene
oblika elastine linije merimo pomeranja nekoliko izabranih taaka na
liniji, odnosno na povrini elementa konstrukcije. Ukoliko
instrumente rasporedimo u to vie taaka du elastine linije moi emo
preciznije da konstruiemo njen oblik. Za odreivanje ugiba grednih
sistema nejpogodniji je precizni nivelr, koji moe pouzdano da meri
vertikalna pomeranja sa tanou do desetog dela milimetra, to nas na
terenu zadovoljava. Pri merenju se upotrebljava invarska letva.
Propisi predviaju da za merenja mora da se koristi pribor koji daje
tanost najmanje . Isto tako je predvieno da se ne moraju ispitivati
mostovi manjeg raspona od 10m . Potrebno je voditi rauna o
temperaturnom uticaju na duinu ice na koju je obeena letva sa
milimetarskom podelom i teg za zatezanje ice. Na mostovima se
ugrauju reperi na koje se postavlja invarska letva. Zbog sleganja u
zoni objekta, gde dolazi i do deformacije tla, potrebno je da imamo
ugraen reper van te zone. Lanac stanica se rasporeuje i na mestima
koja e se deformisati. ali to nema znaaja, jer se sva itanja vezuju
za itanje na reperu na nedeformisanom zemljitu. Na slici je data
dispozicija repera i stanica instrumenata. Letva je postavljena na
reper koji predstavlja veznu taku prve i druge stanice. sasvim
desno je reper postavljen van zone deformacije tla.
- Odreivanje elastine linije u njenom deformisanom obliku,
pretpostavlja se da je ista, na primer za gredni sistem, bila prava
pre nanoenja probnog optereenja.
Po nanoenju optereenja pojavie se sleganje oslonaca a i b i
pomeranje u, koje sadri ugib ux i sleganje. Ugib u preseku x-x je:
.Ako se posmatra u sredini raspona l onda je ugib .
Na slian nain se vri redukcija u cilju odreivanja istog ugiba i
kod sloenijih grednih, povrinskih, ramovskih i ostalih
konstrukcija. Ovo pokazuje da je obavezno potrebno postaviti merna
mesta za odreivanje pomeranja oslonaca u jednom ili vie
pravaca.
- Literatura:
Radoje Vukoti - Ispitivanje konstrukcija , Beograd 1998.
Milan Radojkovi - Ispitivanje konstrukcija , Graevinski fakultet
Beograd, 1975.
Mihajlo Kubik - Ispitivanje konstrukcija - predavanja na
Graevinskom fakultetu u Subotici 1977/1978. godinePAGE - 11 -Jeki
Duan M28/2009
_1332752886.unknown
_1332757317.unknown
_1332757423.unknown
_1332756088.unknown
_1332701089.unknown
