Способ определения механического напряжения в стальной арматуре железобетонной конструкции

Авторы патента:

Рябухин Александр Константинович (RU)

G01N27/82 - обнаружение локальных дефектов

G01L1/20 - путем измерения изменения омического сопротивления твердых материалов или электропроводящих жидкостей (пьезорезистивных материалов G01L 1/18); с использованием электрокинетических элементов, т.е. жидкостных элементов, в которых электрический потенциал создается в результате приложения силы или изменяется в зависимости от ее величины

Владельцы патента RU 2740537:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к оценке технического состояния железобетонных конструкций. Сущность: используют эталонный образец из металла, аналогичного материалу образца действующей конструкции. Осуществляют воздействие нагрузки на эталонный образец, измерение физической величины при разной нагрузке, получение зависимости физической величины от величины напряжений в эталонном образце, измерение физической величины на участке контроля образца действующей конструкции и определение в нем величины напряжения с помощью полученной зависимости. В качестве образца используют арматуру, а в качестве физической величины используют силу тока, которую при одинаковых условиях определяют на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции и на аналогичном эталонном образце арматуры. Предварительно измеряют силу тока при разной нагрузке, оказываемой на эталонный образец арматуры, который аналогичен по материалу и геометрическим размерам действующей арматуре железобетонной конструкции, затем строят тарированный график зависимости силы тока от механического напряжения I(σ), далее определяют величину отклонения ΔI между силой тока, измеренной на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции, и силой тока на аналогичном эталонном образце арматуры и по ней по тарированному графику зависимости I(σ) определяют механическое напряжение действующей арматуры железобетонной конструкции. Технический результат: возможность измерения механического напряжения в арматуре железобетонной конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к оценке технического состояния железобетонных конструкций и может быть использовано для определения действующих механических напряжений в конструкциях, например в стальной арматуре.

Известен способ диагностики состояния железобетонных конструкций (патент РФ №2589459, кл. G01L 5/02, 2016 г.), который заключается в воздействии сосредоточенной динамической ударной нагрузкой на балку после преднапряжения арматуры, измерении основной частоты колебаний, определении аналитической величины собственной частоты колебаний конструкции с учетом прогнозируемой расчетной величины напряжения в середине пролета в верхней сжатой фибре балочной конструкции, силы предварительного натяжения в арматуре, модуля упругости, расчетной длины арматуры, расстояния от нейтральной оси до сжатой фибры, силы Эйлера и о величине преднапряжения арматуры судят по отклонению измеренной частоты колебаний от аналитической частоты колебаний.

Также известен способ определения механического напряжения в стальных конструкциях магнитным методом (патент РФ №2641511, G01L 1/12, 2018 г. - прототип) включающий использование эталонного образца из металла, аналогичного материалу образца действующей конструкции, воздействие нагрузки на эталонный образец, измерение физической величины при разной нагрузке, получение зависимости физической величины от величины напряжений в эталонном образце, измерение физической величины на участке контроля образца действующей конструкции и определение в нем величины напряжения с помощью полученной зависимости.

Общим недостатком известных технических решений является невозможность применения их при определении механических напряжений в стальной арматуре железобетонной конструкции.

Техническим результатом является создание процесса измерения механического напряжения в арматуре железобетонной конструкции.

Технический результат достигается тем, что в способе определения механического напряжения в стальной арматуре железобетонной конструкции, включающем использование эталонного образца из металла, аналогичного материалу образца действующей конструкции, воздействие нагрузки на эталонный образец, измерение физической величины при разной нагрузке, получение зависимости физической величины от величины напряжений в эталонном образце, измерение физической величины на участке контроля образца действующей конструкции и определение в нем величины напряжения с помощью полученной зависимости, согласно изобретению в качестве образца используют арматуру, а в качестве физической величины используют силу тока, которую при одинаковых условиях определяют на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции и на аналогичном эталонном образце арматуры, при этом предварительно измеряют силу тока при разной нагрузке, оказываемой на эталонный образец арматуры, который аналогичен по материалу и геометрическим размерам действующей арматуре железобетонной конструкции, затем строят тарированный график зависимости силы тока от механического напряжения I(σ), далее определяют величину отклонения ΔI между силой тока измеренной на оголенном участке (длиной L) действующей арматуры железобетонной конструкции и силой тока на аналогичном эталонном образце арматуры и по ней по тарированному графику зависимости I(σ) определяют механическое напряжение действующей арматуры железобетонной конструкции.

Совокупность признаков, содержащихся в независимом пункте формулы изобретения, не известна из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «новизна».

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена совокупность признаков, позволяющая решать задачу, которая ранее не могла быть решена известными техническими решениями. В уровне техники отсутствуют решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого технического решения, что свидетельствует о соответствии технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Соответствие заявляемого решения критерию патентоспособности «промышленная применимость» обусловлено тем, что предлагаемое техническое решение работоспособно и возможно его использование в области строительства, в частности для оценки технического состояния железобетонных конструкций.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - представлена тарированный график зависимости силы тока от механического напряжения I(σ); на фиг. 2 - схема прибора для измерения силы тока.

Способ определения механического напряжения в стальной арматуре железобетонной конструкции основан на изменении поперечного сечения арматуры при ее сжатии или растяжении, которое ведет к изменению омического сопротивления стали, а последнее - к изменению силы тока при постоянном электрическом напряжении.

Он осуществляется следующим образом.

Для контроля механического напряжения в арматуре железобетонной конструкции используют прибор содержащий источник тока (батарея) 1 соединенного с микроамперметром 2 и провода с клеммами 3 для соединения с арматурным стальным стержнем 4. Силу тока измеряют при одинаковых условиях. Клеммы 3 соединяют с предварительно оголенным участком действующей арматуры железобетонной конструкции и на аналогичном эталонном образце арматуры с длиной равной длине оголенного участка действующей арматуры.

Предварительно строят тарированный график зависимости силы тока от механического напряжения I(σ) для этого измеряют силу тока при разной нагрузке, оказываемой на эталонный образец арматуры, который аналогичен по материалу и геометрическим размерам действующей арматуре железобетонной конструкции, далее определяют величину отклонения ΔI между силой тока измеренной на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции и силой тока на аналогичном эталонном образце арматуры и по ней по тарированному графику зависимости I(σ) определяют механическое напряжение действующей арматуры железобетонной конструкции.

Пример конкретного осуществления способа определения механического напряжения в стальной арматуре железобетонной конструкции.

Для доказательства эффективности заявляемого технического решения были проведены научные исследования в лаборатории кафедры строительных материалов Кубанского аграрного университета.

Испытания проводились в следующей последовательности:

1. Получение зависимости силы тока от действующих механических напряжений (при постоянном электрическом напряжении). Для чего были приняты две группы стержней (по два стержня диаметром 12 мм в группе) из стали горячекатаной круглой марки Ст. 3 класса AI (А240) и периодического профиля марки 25Г2С класса AIII (А400) по ГОСТ 5781. Длина стержней по 45 см. Диаметры стержней замерены штангенциркулем с ценой деления 0,1 мм. Расчетная площадь сечения каждого стержня - 1,13 см². Испытания велись на разрывной машине Р-20. База измерения (расстояние между клеммами) L=25 см.

Испытаниям подвергалась каждая группа арматуры: один образец устанавливался в разрывной машине, другой (второй) - являлся эталоном.

Снимались электрические показания вначале на эталоне, а затем - на растягиваемом стержне.

Загружение осуществляли поэтапно. Показания снимались до начала загружения с последующим снятием клемм со стержня. После этапного заружения клеммы зажимались на арматуре и измерялась сила тока и клеммы снимались.

По результатам испытаний строился тарированный график зависимости приращения силы тока от механических напряжений в арматуре (фиг. 1).

2. Определение механических напряжений в стальной арматуре.

Для чего:

- закрепляли стержневую арматуру диаметром 12 мм в разрывной машине;

- замеряли силу тока в эталонном стержне (на базе L=25 см);

- стержень в разрывной машине нагружали до определенного усилия;

- замеряли силу тока;

- определяли изменение силы тока ΔI и по графику (фиг. 1) находили механическое напряжение в стальной арматуре.

Сверка данных по механическим напряжениям в арматуре, определенных по графику, с фактическими, показала расхождения 5-12%.

Способ определения механического напряжения в стальной арматуре железобетонной конструкции, включающий использование эталонного образца из металла, аналогичного материалу образца действующей конструкции, воздействие нагрузки на эталонный образец, измерение физической величины при разной нагрузке, получение зависимости физической величины от величины напряжений в эталонном образце, измерение физической величины на участке контроля образца действующей конструкции и определение в нем величины напряжения с помощью полученной зависимости, отличающийся тем, что в качестве образца используют арматуру, а в качестве физической величины используют силу тока, которую при одинаковых условиях определяют на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции и на аналогичном эталонном образце арматуры, при этом предварительно измеряют силу тока при разной нагрузке, оказываемой на эталонный образец арматуры, который аналогичен по материалу и геометрическим размерам действующей арматуре железобетонной конструкции, затем строят тарированный график зависимости силы тока от механического напряжения I(σ), далее определяют величину отклонения ΔI между силой тока, измеренной на оголенном участке действующей арматуры железобетонной конструкции, и силой тока на аналогичном эталонном образце арматуры и по ней по тарированному графику зависимости I(σ) определяют механическое напряжение действующей арматуры железобетонной конструкции.

Использование: для контроля за техническим состоянием поверхности гильз. Сущность изобретения заключается в том, что универсальное устройство дефектоскопии для контроля за техническим состоянием поверхности гильз состоит из размещенных в корпусе, соединенных между собой гермокабелями и снабженных разграничивающими манжетами и каретками магнитной, ультразвуковой секций, с выводом для подключения промышленной сети или энергоблоком с генераторной установкой.

Способ магнитной дефектоскопии подошвы рельсов // 2736177

Использование: для магнитной дефектоскопии подошвы рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля на поверхности рельса с помощью магниточувствительного датчика, скользящего по поверхности рельса, причем перья подошвы намагничивают идентичными системами намагничивания симметрично с обеих сторон рельса до состояния, близкого к насыщению, и перемещают системы вдоль рельса синхронно датчиками, размещенными в межполюсных пространствах на поверхностях перьев подошвы, фиксируют отклонения магнитного поля, сравнивают эти отклонения с правой и с левой стороны рельса и по результатам сравнения принимают решение о наличии и местоположении дефекта в подошве рельса.

Способ оценки технического состояния кабельной линии // 2729173

Использование: для оценки технического состояния кабельных линий. Сущность изобретения заключается в том, что способ оценки технического состояния кабельных линий включает подачу испытательного электрического сигнала от задающего генератора и регистрацию переходной характеристики, автоматическое измерение емкости, тангенса угла диэлектрических потерь, добротности и сопротивления на различных частотах и определение технического состояния на основе интегрального критерия, сформированного искусственной нейронной сетью из совокупности диагностических параметров, при этом дополнительно производят автоматическое измерение избыточной температуры, учитывают показатель срока и условия эксплуатации и показатель безопасности, который определяется главным образом материалом и конструкцией кабельных линий, а далее по совокупности интегрального диагностического параметра с учетом показателя срока и условия эксплуатации и показателя безопасности производят оценку технического состояния кабельной линии.

Электрохимический способ раннего выявления повреждений в титановых сплавах, деформируемых в водной среде // 2725692

Использование: для бесконтактного высокоскоростного мониторинга состояния деформируемой металлической поверхности и ранней диагностики повреждаемости конструкций из титановых сплавов, эксплуатируемых в водных средах.

Устройство для магнитной дефектоскопии скважинных труб // 2721311

Использование: для магнитной дефектоскопии скважинных труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для магнитной дефектоскопии скважинных труб включает скважинный модуль и наземную диагностическую систему.

Способ диагностики дефектов изоляционного покрытия трубопроводов // 2718711

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оценки фактического положения и состояния подземных коммуникаций. Для повышения точности идентификации мест повреждения в изоляционном покрытии трубопровода предлагается контактный способ измерения градиентов потенциалов вдоль трубопровода между двумя перемещаемыми с постоянным шагом металлическими контактными электродами дополнить одновременным бесконтактным индукционным измерением уровней сигналов и после ограничения их по амплитуде использовать в качестве опорных для ключевого синхронного детектирования сигналов с контактных электродов, при этом введение бесконтактного индукционного измерения сигналов позволяет одновременно проводить фазовую идентификацию дефектов изоляционного покрытия трубопроводов, используя фазовые параметры сигналов с индукционных антенн.

Способ и устройство контроля технического состояния внутренних защитно-изоляционных покрытий действующих промысловых трубопроводов // 2718136

Использование: для контроля технического состояния внутреннего полимерного покрытия трубопроводов в процессе эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что в способе контроля технического состояния внутренних защитно-изоляционных покрытий осуществляют: формирование участка трубопровода с жидкостью, изолированного от основного участка; формирование измерительной мостовой схемы, содержащей по крайней мере два последовательно соединенных плеча, каждое из которых образовано электрическим сопротивлением и емкостью трубопровода, его защитно-изоляционного покрытия и жидкости, находящейся в изолированном участке трубопровода, при этом вершины питающей диагонали мостовой схемы соединены с жидкостью изолированного участка трубопровода, а вершина измерительной диагонали измерительной мостовой схемы соединена с жидкостью основного участка трубопровода; подачу сигналов на питающую диагональ измерительной мостовой схемы; перемещение измерительной мостовой схемы по трубопроводу и измерение сигнала в измерительной диагонали измерительной мостовой схемы.

Намагничивающее устройство дефектоскопа // 2715473

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Намагничивающее устройство дефектоскопа содержит два идентичных магнита, обращенные друг к другу одноименными полюсами, при этом между магнитами установлен магнитопровод в виде диска с возможностью качения по сканируемой поверхности контролируемого изделия, диаметр магнитопровода превышает вертикальный размер магнитов, соосно с двумя магнитами и дисковым магнитопроводом с противоположных сторон магнитов установлены боковые магнитопроводы, охватывающие контролируемое изделие с боковых сторон с возможностью движения вдоль этих сторон с заданным зазором между ними, все магнитопроводы выполнены из магнитомягкого материала.

Локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб и способ его использования // 2715090

Группа изобретений относится к промысловой геофизике, в частности к устройствам и способам неразрушающего контроля технического состояния обсадных ферромагнитных труб скважин.

Устройство определения положения малоразмерных металлических включений в изделиях из композитных материалов // 2710080

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения малоразмерных металлических включений в изделиях из полимерных композитных материалов, а также в любых непроводящих материалах.

Измерительное устройство, способ его изготовления и способ измерения силы // 2682113

Использование: для создания измерительного устройства для измерения силы. Сущность изобретения заключается в том, что измерительное устройство для измерения силы содержит стенку и преобразователь, причем преобразователь образован корпусом и множеством электродов, закрепленных на указанном корпусе на расстоянии друг от друга; преобразователь выполнен таким образом, что электрический импеданс, определяемый при помощи указанного множества электродов, меняется в зависимости от деформации, которой подвергается преобразователь; при этом если смотреть в направлении, перпендикулярном к поверхности указанной стенки, по меньшей мере два электрода из указанного множества электродов отделены друг от друга; причем преобразователь расположен под указанной поверхностью стенки.