CZ2006783A3 - Zarízení pro merení deformací a vzájemných posuvukontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních - Google Patents

Abstract

Zarízení používá strunový prenos pohybu a obsahuje deformetr tvorený pružinou (6) a strunovým silomerem (7) s dríkem (17). Struna (3) pro prenos posuvu mezi dvema kontrolovanými upínacími body (1, 2)konstrukce je jedním svým koncem prímo upevnena vprvním kontrolovaném upínacím bode (1) a druhým svým koncem je prímo upevnena v druhém kontrolovaném upínacím bode (2). Na strune (3) je pomocí prvnía druhé závesné upínací sverky (4) a (5) upevnen axiálne nastavitelný systém deformetru s pružinou (6) ve tvaru táhla, která je upnuta jedním koncem na strane závesu v první upínací sverce (4) a druhým koncem je upnuta na strane s druhým kontrolovaným upínacím bodem (2) druhou upínací sverkou (5) ve válcovém dríku (17) silomeru (7). První upínací sverka (4) závesu pružiny (6) je opatrena kalibracním prípravkem ve forme klikového mechanismu uloženého v rámu (15), jehož klika (8) je opatrena kotoucovým diskem (9) s obvodovými otvory (11) pro vyznacení aretacní polohy kotoucového disku (9) pro kalibraci. Pro aretaci je v rámu (15) vytvoren prícný otvor pro suvné uložení pružne dotlacovaného aretacního kolíku (10) do zvoleného obvodového otvoru (11). Poloha obvodového otvoru (11) odpovídá natocení kotoucového disku (9) vzhledem k jeho polozev úvrati, které posune koncový bod ojnice (12) klikového mechanismu o celistvý pocet milimetru.

Description

Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká nového vybavení pro pozorování změn relativních posunů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních v podmínkách IN SÍTU, při potřebě zjišťovat nejistoty měření na cca úrovni 0,1 mm.

Dosavadní stav techniky

Dosavadní stav technické připravenosti řešit problém kontrol změn rozteče dvou míst vzdálených cca 10 m s rozlišovací schopností a nejistotou měření řádu 0,1 mm lze charakterizovat tak, že tento problém lze obecně řešit cestou dálkoměrů pracujících na principu interferometru nebo radaru aplikovaného na světelné nebo vysokofrekvenční elektromagnetické signály. Tento přístroj je sice technicky reálný, ale pro naprostou většinu reálných potřeb zatím ekonomicky nedosažitelný. Pro aplikaci dosud známých geodetických metod se jedná o požadavek na hranici technické reálnosti, takže naprostá většina technických realizací se dosud orientuje na použití strunového přenosu pohybu jednoho místa do místa, které je blízko místu považovanému za nehybné a na kontrolu relativního pohybu pomocí běžných dostupných deformetrů.

Nevýhodou dosud známých řešení technického vybavení pro experimentální kontrolu deformací rozměrných objektů, zejména stavebních konstrukcí, pro účely ověření jejich mechanické funkce jsou u optických metodik buď zatím nepřijatelná úroveň pořizovacích nákladů nebo často nedostačující úroveň dosažitelných nejistot měření. U mechanických měřidel, průhyboměrů s přenosem měřených posuvných pohybů na deformetr pomocí strunového táhla, jsou to potom komplikace v případě obtížné přístupnosti koncových bodů průhyboměrem kontrolovaných roztečí, např. při měření průhybů mostů nad vodní hladinou. Aplikace systému sdeformetrem tvořeným pružinou a siloměrem, obecně odolnějším proti rušivým vlivům jako je vítr, vnitřní tření deformetrů, mechanické otřesy atd., vyžaduje navíc alespoň orientační kalibraci každého reálně instalovaného průhyboměrného systému. To si zatím z ekonomického hlediska vynucuje orientaci na kalibrační postupy, které využívají snadno poškoditelné etalony jako měrky, kalibrační trny nebo excentry, které navíc neumožňují spolehlivě zaručit shodnost silového zatížení systému při kalibraci a reálném měření.

Podstata vynálezu

Nevýhody dosud známých zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů, zejména mostních konstrukcí, s přenosem měřených posuvů na deformetr pomocí předpjaté struny, jehož deformetr se skládá z pružinového převodníku měřeného posuvu na změnu síly přenášené pružinou převodníku na siloměr odstraňuje nebo významně omezuje řešení podle předkládaného vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že struna pro přenos posuvů mezi prvním a druhým kontrolovaným upínacím bodem konstrukce je jedním svým koncem přímo upevněna v prvním kontrolovaném upínacím bodě a druhým svým koncem je přímo upevněna v druhém kontrolovaném upínacím bodě. Na této struně je pomocí první a druhé závěsné upínací svěrky upevněn axiálně nastavitelný systém deformetru s pružinou ve tvaru táhla. Tato pružina je upnuta jedním koncem na straně závěsu v první upínací svěrce a druhým koncem je upnuta na straně s druhým kontrolovaným upínacím bodem druhou svěrkou ve v válcovém dříku siloměru. První upínací svěrka závěsu pružiny je opatřena kalibračním přípravkem ve formě klikového mechanismu uloženého v rámu. Klika klikového mechanismu) je opatřena kotoučovým diskem s obvodovými otvory pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku pro kalibraci. Pro aretaci je v rámu vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku do zvoleného obvodového otvoru. Poloha obvodového otvoru odpovídá natočení kotoučového disku vzhledem k jeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů.

V jednom provedení je první závěsná svěrka je opatřena soustavou závěsných otvorů kolmých na její podélnou osu a majících stejnou rozteč jako má soustava závěsných čepů vytvořených v rámu kolmo na jeho podélnou osu.

·♦ ·· « · · · • · ·· • · · : · • · · · •· ·· ····

V dalším možném provedeni je siloměr strunový siloměr s minimálně jedním oddělitelným elektromechanickým měničem a s radiopojítkem.

Je výhodné, je-li struna siloměru uložena v nemagnetícké trubičce, která je současně nosičem elektromagnetických měničů.

Pro zařízení je výhodné, aby těžiště siloměru, včetně elektromechanických měničů a radiopojítka, leželo v ose táhla tvořícího deformetr.

Hlavním přínosem předkládaného řešení je, že uvedené zařízení umožňuje instalovat vlastní deformetr do kterékoliv polohy na spojnici míst, jejichž vzájemný pohyb je kontrolován. Další výhodou je, že deformetr je vybaven vlastním kalibračním zařízením, které v plném rozsahu zajišťuje po instalování systému shodné podmínky pro odečet, jak při kalibraci, tak při vlastním měření. Velkou výhodou je, že zařízení navíc obecně zjednodušuje jak přípravu experimentů, tak vlastní průběh měření, a to díky své připravenosti provádět odečet dálkově prostřednictvím radiopojítek.

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení vynálezu je schématicky zobrazeno na přiloženém výkrese znázorňujícím aplikaci zařízení podle vynálezu pro měření průhybu mostu nad vodní hladinou.

Příklad provedení vynálezu

V uvedeném příkladě jsou průhyboměrným zařízením kontrolovány vzájemné posuvy prvního kontrolovaného upínacího bodu 1 na spodním líci mostovky 18 a druhého kontrolovaného upínacího bodu 2 na kotvě opatřené plovákem 19 na kotevním lanku 20. Invarová struna 3 je svým jedním koncem upevněna přímo v prvním kontrolním upínacím bodě 1 a druhým svým koncem ve druhém kontrolovaném upínacím bodě 2. Předpětí do struny 3 je vnášeno systémem deformetru s pružinou 6 ve tvaru táhla upevněného nad vodní hladinou 21 na struně ·· ·*.

· · · • · ·· pomocí první závěsné svěrky 4 a druhé závěsné svěrky 5. První závěsná svěrka 4 je umístěna na straně mostovky 18 a je v ní upevněn přes kalibrační přípravek jeden konec pružiny 6. Na straně kotvy s druhým kontrolovaným upínacím bodem 2 je táhlo deformetru upnuto druhou závěsnou svěrkou 5 v dříku 17 siloměru 7. Válcový tvar dříku 17 umožňuje i alternativní přímé upevnění siloměru 7 na zemní kotvu s využitím kalibrace pomocí měrek. Kalibrační přípravek má kliku 8 opatřenu diskovým kotoučem 9, který umožňuje aretovat polohu kliky 8 ve zvolené řadě poloh odpovídajících změnám délky kalibračního přípravku o celistvý počet milimetrů. Polohy požadované pro aretaci určuje soustava otvorů 11 na kotouči 9 pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku 9 pro kalibraci. Pro aretaci je v rámu 15 vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku 10 do zvoleného obvodového otvoru H Poloha obvodového otvoru 11 odpovídá natočení kotoučového disku 9 vzhledem kjeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice 12 klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů. Proti těmto obvodovým otvorům 11 je v rámu 15 vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku 10, který zajišťuje vlastní aretaci natočení disku 9.

Montáž deformetru je usnadněna tím, že první závěsná svěrka 4 je opatřena soustavou závěsných otvorů 13. V rámu 15 kalibračního přípravku je vytvořena soustava závěsných čepů 14 se stejnou roztečí jako mají závěsné otvory 13, což umožní provést montáž deformetru při mírném předpětí pružiny 6 a převěšením rámu 15 na první závěsné svěrce 4 nastavit požadované počáteční předpětí průhyboměrného systému přenášeného pružinou 6 na siloměr 7. Ojnice 12 má funkci závěsu pružiny 6, jejíž druhý konec je zavěšen na planžetovém táhlu 23 strunového siloměru 7. Siloměrným elementem strunového siloměru 7 je ocelová struna 26 napjatá v rámu strunového siloměru 7 mezi bodem na úrovni paty dříku 17 a pohyblivým koncem sevřeným společně s planžetovým táhlem 23 na posuvné desce podepřené planžetovým paralelogramem 24. Mechanickou ochranu struny 26 před nežádoucím kontaktem s jinou součástí strunového siloměru 7 zajišťuje trubička 25 z nemagnetického materiálu, která je současně nosičem alespoň jednoho odnímatelného elektromechanického měniče 22 sloužícího pro vybuzení a snímání příčných netlumených kmitů struny 26 v její vlastní frekvenci. V uváděném příkladě jsou zakresleny dva elektromechanické měniče 22. Smyslem odnímatelnosti elektromechanických měničů 22 je možnost jejich záměny za elektromechanické měniče přenosné aparatury vhodné pro kalibraci instalovaného systému. Součástí ochranného pláště siloměru je radiopojítko 16 s vlastním bateriovým zdrojem a elektronikou strunového oscilátoru (není na výkrese uvedeno) udržujícího netlumené kmity struny 26 přes měřiče 22. Úkolem radiopojítka 16 je na základě příjmu povelu z řídící centrály vybudit netlumené kmity struny 26 a příslušný frekvenční signál vyslat po zvolené nosné frekvenci radiokanálu. Z mechanického hlediska je radiopojítko 16 s příslušenstvím využito jako protizávaží strunového siloměru 7. Je vhodné, aby těžiště siloměru 7 včetně radiopojítka 8 a elektromechanických měničů 22 leželo v ose táhla tvořícího deformetr. Přebytečná struna 3 mimo předpjaté úseky je fixována v naznačeném smyčkovém tvaru.

Při instalaci popsaného měřicího zařízení je struna 3 s délkou větší než je kontrolovaná vzdálenost prvního a druhého kontrolního upínacího bodu i a 2 upevněna svými konci v těchto kontrolovaných upínacích bodech | a 2. Po výběru optimální polohy pro deformetru, z hlediska požadavku na jeho přístupnost či nepřístupnost, je deformetr pomocí první závěsné svěrky 4 upevněn na strunu 3. Následně je dopnuta struna 3 na straně druhého kontrolního upínacího bodu 2 a zajištěna v dopnuté poloze druhou závěsnou svěrkou 5 c dříku 17. Před kalibrací je poloha kotoučového disku 9 tak, aby systém deformetru byl kalibrován v rozsahu očekávaných deformací. Pomocí závěsných otvorů 13 a závěsných čepů 14 je nastaveno žádoucí výchozí předpětí struny 3. Kalibrace je prováděna cestou odečtů údaje siloměru 7 při vybraných polohách kotoučového disku 9 zajištěných zaaretováním pomocí aretačního kolíku 10 v příslušném obvodovém otvoru JI kotoučového disku 9. Pro vlastní měření je poloha kotoučového disku 9 vrácena do polohy odpovídající úvrati.

Průmyslová využitelnost

Uvedené zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních, je universálně využitelné pro kontrolu deformací rozměrných objektů, přičemž volbou tuhosti pružiny deformetru lze snadno přizpůsobit rozlišovací schopnost měření potřebám experimentů.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro měření deformací a vzájemných posuvů kontrolovaných míst konstrukcí, zejména stavebních, používající strunový přenos pohybu z jednoho kontrolovaného místa do druhého a obsahující deformetr tvořený pružinou a strunovým siloměrem s dříkem, mezi jehož patou a planžetovým táhlem siloměru je napnuta ocelová struna vyznačující se tím, že struna (3) pro přenos posuvů mezi prvním a druhým kontrolovaným upínacím bodem (1) a (2) konstrukce je jedním svým koncem přímo upevněna v prvním kontrolovaném upínacím bodě (1) a druhým svým koncem je přímo upevněna v druhém kontrolovaném upínacím bodě (2) a na této struně (3) je pomocí první závěsné upínací svěrky (4) a druhé závěsné upínací svěrky (5) upevněn axiálně nastavitelný systém deformetru s pružinou (6) ve tvaru táhla, která je upnuta jedním koncem na straně závěsu v první upínací svěrce (4) a druhým koncem je upnuta na straně s druhým kontrolovaným upínacím bodem (2) druhou svěrkou (5) ve v válcovém dříku (17) siloměru (7) a tato první upínací svěrka (4) závěsu pružiny (6) je opatřena kalibračním přípravkem ve formě klikového mechanismu uloženého v rámu (15), jehož klika (8) je opatřena kotoučovým diskem (9) s obvodovými otvory (11) pro vyznačení aretační polohy kotoučového disku (9) pro kalibraci, přičemž pro aretaci je v rámu (15) vytvořen příčný otvor pro suvné uložení pružně dotlačovaného aretačního kolíku (10) do zvoleného obvodového otvoru (11), kde poloha obvodového otvoru (11) odpovídá natočení kotoučového disku (9) vzhledem kjeho poloze v úvrati, které posune koncový bod ojnice (12) klikového mechanismu o celistvý počet milimetrů.
2. 2. Zařízení podle nároku 1 vyznačující se tím,že první závěsná svěrka (4) je opatřena soustavou závěsných otvorů (13) kolmých na její podélnou osu a majících stejnou rozteč jako má soustava závěsných čepů (14) vytvořených v rámu (15) kolmo na jeho podélnou osu.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že siloměr (7) je strunový siloměr s minimálně jedním oddělitelným elektromechanickým měničem (22) a s radiopojítkem (16).
4. 4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že struna (26) siloměru (7) je uložena v nemagnetické trubičce (25), která je současně nosičem elektromagnetických měničů (22).
5. 5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že těžiště siloměru (7) leží v ose táhla tvořícího deformetr