PL233064B1

PL233064B1 - Sposób i urządzenie do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu

Info

Publication number: PL233064B1
Application number: PL423265A
Authority: PL
Inventors: Adam Kanciruk; Elżbieta Włosińska
Original assignee: Instytut Mech Gorotworu Polskiej Akademii Nauk; Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-08-30
Also published as: PL423265A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu.

Dotychczas znane urządzenia do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu, zwłaszcza budowlanego w strefie szczelin dylatacyjnych i pęknięć mierzą tylko liniowe przemieszczenia, co nie oddaje w pełni stanu obiektu. Przykładowo dylatometry, które są w istocie jednoosiowymi przetwornikami przemieszczenia, produkowane przez światowe firmy takie jak Geokon, RS Instruments wyposażone są w umieszczone na ich końcach zamocowania. Zamocowanie nieruchome jest połączone z korpusem dylatometru, a ruchome jest połączone z jego elementem czujnikowym za pośrednictwem przesuwnego w osi korpusu bolca. Zmiana odległości między zamocowaniami nieruchomym i ruchomym powoduje zmiany wartości sygnału wyjściowego dylatometru. Zainstalowanie dylatometru za pomocą tych zamocowań do obiektu po dwóch stronach szczeliny pozwala na pomiar zmian jej rozwartości, pomijając pomiar przemieszczeń w osiach innych niż zgodnych z osią przyrządu.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu z wykorzystaniem przetworników przemieszczeń liniowych polega na tym, że mierzy się przemieszczenia wskazywane przez trzy przetworniki przemieszczeń liniowych umieszczone w stanie spoczynkowym wzdłuż krawędzi bocznych ostrosłupa prawidłowego o podstawie trójkąta równobocznego, które to przetworniki przymocowane są trwale jednymi końcami do podstawy w wierzchołkach trójkąta równobocznego, a drugie końce przetworników mocuje się w wierzchołku tego ostrosłupa i łączy się trwale z końcem trzpienia położonego w pionowej osi ostrosłupa, a drugi koniec trzpienia mocuje się do fragmentu obiektu ze szczeliną z jednej strony szczeliny, podczas gdy do fragmentu obiektu z drugiej strony szczeliny mocuje się podstawę ostrosłupa, a z wartości zmierzonych przemieszczeń wyznacza się przestrzenne przemieszczenie wierzchołka ostrosłupa względem jego położenia spoczynkowego, które jest identyczne z przemieszczeniem względnym fragmentów obiektu po obydwóch stronach szczeliny.

Urządzenie do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu według wynalazku zawierające przetworniki przemieszczeń liniowych, charakteryzuje się tym, że zawiera trzy przetworniki przemieszczeń liniowych w stanie spoczynkowym położone wzdłuż krawędzi bocznych ostrosłupa prawidłowego o podstawie trójkąta równobocznego, która to podstawa leży w płaszczyźnie podstawy przyrządu, a przetworniki są zamocowane swymi jednymi końcami do podstawy, a drugimi końcami do jednego końca trzpienia w wierzchołku ostrosłupa, przy czym oś trzpienia znajduje się w osi pionowej ostrosłupa prawidłowego. Drugi koniec trzpienia zamocowany jest z jednej strony szczeliny obiektu, podczas gdy z drugiej strony szczeliny, do obiektu zamocowana jest podstawa przyrządu.

Pomiar przemieszczeń wykazywanych przez wszystkie przetworniki z osobna pozwala na określenie przestrzennych przemieszczeń względnych końca trzpienia połączonego z przetwornikami, a co za tym idzie przestrzennych przemieszczeń względnych fragmentów obiektu.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie budowę urządzenia według wynalazku, fig. 2 ilustruje zależność położenia przestrzennego wierzchołka ostrosłupa od długości jego krawędzi bocznych, fig. 3 i fig. 4 przedstawiają widok urządzenia z kierunku prostopadłego do podstawy, a fig. 5 przedstawia widok z kierunku równoległego do podstawy, zbliżonego do kierunku rozciągłości szczeliny.

Urządzenie do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu składa się z trzech przetworników przemieszczeń liniowych B, C i D, podstawy p i trzpienia centralnego t, przy czym podstawa p i trzpień t wyposażone są w odpowiednie zamocowania przetworników oraz zamocowania kompletnego urządzenia do badanej konstrukcji. Przetworniki B, C i D montowane są trwale do podstawy i trzpienia, przy czym jedne ich końce za pomocą mocowań nieruchomych zn do podstawy, a drugie ich końce za pomocą wspólnego mocowania ruchomego zr do jednej z końcówek trzpienia t. W stanie spoczynkowym urządzenia zamocowania zn położone są w wierzchołkach trójkąta równobocznego stanowiącego podstawę ostrosłupa prawidłowego, w którego wierzchołku znajduje się zamocowanie zr (fig. 2). Zatem przetworniki B, C i D położone są wzdłuż krawędzi bocznych b, c i d ostrosłupa (fig. 2). Urządzenie jako całość (fig. 1) montowane jest do badanej konstrukcji k, przy czym jego podstawa p za pomocą zamocowań mp z jednej strony szczeliny s, a trzpień t za pomocą zamocowania mt, z drugiej strony szczeliny s. Zamocowanie trzpienia mt znajduje się na przeciwległym końcu trzpienia t względem zamocowania przetworników zr.

W stanie wyjściowym układ przetworników jest symetryczny, a ostrosłup przez nie tworzony jest ostrosłupem prawidłowym. Trzpień znajduje się w osi prostopadłej do podstawy.

PL 233 064 Β1

Zmiana rozwartości, bądź przemieszczenia fragmentu obiektu w kierunku zbliżonym do kierunku rozciągłości szczeliny powoduje zmianę położenia trzpienia względem podstawy i wydłużenie pewnych przetworników przy skróceniu pozostałych i utratę regularności przez wspomniany ostrosłup.

Przemieszczenie względne fragmentów obiektu w płaszczyźnie prostopadłej do podstawy przyrządu powoduje jednakowe wydłużenie lub skrócenie wszystkich przetworników.

Pomiar przemieszczeń wykazywanych przez wszystkie przetworniki z osobna pozwala zatem przy uwzględnieniu zależności teoretycznych określających zależność położenia wierzchołka ostrosłupa względem jego podstawy od długości jego krawędzi bocznych, albo na podstawie wyników wzorcowania urządzenia jako całości na określenie dowolnych przemieszczeń względnych i ich kierunków fragmentów obiektu

Fig. 3 pokazuje, jak wskutek zwiększenia rozwartości szczeliny s odległość pomiędzy zamocowaniami przetwornika B zwiększyła się, a odległości pomiędzy zamocowaniami przetworników C i D zmniejszyły się. Przetwornik B uległ więc wydłużeniu, a przetworniki C i D - skróceniu.

Fig. 4 pokazuje, że wskutek przemieszczenia względnego fragmentów konstrukcji w kierunku zbliżonym do kierunku rozciągłości szczeliny przetworniki B i D uległy wydłużeniu, a przetwornik C skróceniu.

Na fig. 5 przedstawiono, że wskutek przemieszczenia względnego fragmentów konstrukcji w kierunku prostopadłym do płaszczyzny podstawy urządzenia i kierunku rozciągłości szczeliny wszystkie przetworniki uległy wydłużeniu.

Przestrzenne przemieszczenie wierzchołka w ostrosłupa względem jego położenia spoczynkowego jest identyczne z przemieszczeniem względnym fragmentów obiektu po obydwóch stronach szczeliny.

Położenie przestrzenne wierzchołka ostrosłupa w o podstawie będącej trójkątem równobocznym o boku ą może być określone za pomocą długości jego krawędzi bocznych b, ę i d (fig. 2).

Znając współrzędne (x, y) położenia rzutu wierzchołka w na płaszczyznę x, Y i wysokość ostrosłupa ji możliwe jest wyliczenie długości krawędzi bocznych b, ę, d na podstawie następujących równań:

b²=x^y¹ + hⁱ (1)

d²

(2) (3)

Po przekształceniu tych równań otrzymuje się wartości x, y w zależności od b, ę i d, oraząjako parametru.

(4) a² + b² +c² -2d² ^y=——

Znając wartość x i y, wartość h można wyliczyć z następującego wzoru:

h = jb² -x² -y²(6)

Wzory (4), (5) i (6), przy znajomości wartości początkowych współrzędnych położenia wierzchołka w: xo, yo i ho i wartości początkowych długości krawędzi bocznych ostrosłupa bo, co i do pozwalają zatem na wyznaczenie zmian położenia przestrzennego wierzchołka w: x-xo, y-yo, h-ho, co przy założeniu sztywności trzpienia t (fig. 1) i jego niezmiennie prostopadłym położeniu względem podstawy p jest identyczne z przemieszczeniem względnym fragmentów konstrukcji.

Dokładniejsze wyniki pomiarowe uzyskuje się na podstawie wzorcowania urządzenia według wynalazku jako całości. Wzorcowanie polega na symulacji przemieszczeń względnych fragmentów obiektu, a na podstawie wyników wzorcowania określa się empirycznie charakterystykę przyrządu. Na podstawie tej charakterystyki i na podstawie wskazań trzech przetworników przemieszczeń wchodzących w skład urządzenia określa się przestrzenne przemieszczenia względne fragmentów obiektu, w strefie jego szczelin dylatacyjnej bądź pęknięcia.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu z wykorzystaniem przetworników przemieszczeń liniowych, znamienny tym, że mierzy się przemieszczenia wskazywane przez trzy przetworniki (B, C i D) przemieszczeń liniowych umieszczone w stanie spoczynkowym wzdłuż krawędzi bocznych (b, c, d) ostrosłupa prawidłowego o podstawie trójkąta równobocznego, przy czym jedne końce przetworników mocuje się sztywno do podstawy w wierzchołkach trójkąta równobocznego w podstawie ostrosłupa, a drugie końce mocuje się wzajemnie w wierzchołku (w) tego ostrosłupa i łączy się je trwale z końcem trzpienia (t) położonego w pionowej osi ostrosłupa, a drugi koniec trzpienia mocuje się do fragmentu obiektu (k) ze szczeliną (s), z jednej strony szczeliny, podczas gdy do fragmentu obiektu z drugiej strony szczeliny mocuje się podstawę ostrosłupa, a z wartości zmierzonych przemieszczeń wyznacza się przestrzenne przemieszczenie wierzchołka (w) ostrosłupa względem jego położenia spoczynkowego, które jest identyczne z przemieszczeniem względnym fragmentów obiektu po obydwóch stronach szczeliny (s).
2. Urządzenie do pomiaru przemieszczeń względnych fragmentów obiektu zawierające przetworniki przemieszczeń liniowych, znamienne tym, że zawiera trzy przetworniki przemieszczeń liniowych (B, C, D) w stanie spoczynkowym położone wzdłuż krawędzi bocznych (b, c, d) ostrosłupa prawidłowego o podstawie trójkąta równobocznego, która to podstawa leży w płaszczyźnie podstawy przyrządu, a przetworniki zamocowane są swymi jednymi końcami do podstawy, a drugimi końcami do jednego końca trzpienia (t) znajdującego się w wierzchołku (w) ostrosłupa, przy czym oś trzpienia znajduje się w osi pionowej ostrosłupa prawidłowego, a drugi koniec trzpienia zamocowany jest z jednej strony szczeliny (s) obiektu (k), podczas gdy z drugiej strony szczeliny obiektu zamocowana jest podstawa (p) przyrządu.