RU2582495C1 - Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации - Google Patents

Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
RU2582495C1
RU2582495C1 RU2014150361/28A RU2014150361A RU2582495C1 RU 2582495 C1 RU2582495 C1 RU 2582495C1 RU 2014150361/28 A RU2014150361/28 A RU 2014150361/28A RU 2014150361 A RU2014150361 A RU 2014150361A RU 2582495 C1 RU2582495 C1 RU 2582495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wall
foundation
strain gauge
ohmic resistance
pressure
Prior art date
Application number
RU2014150361/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Сергеевич Уткин
Дарья Александровна Тропина
Надежда Викторовна Горева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ)
Priority to RU2014150361/28A priority Critical patent/RU2582495C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2582495C1 publication Critical patent/RU2582495C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации. Сущность: на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль направления главных сжимающих напряжений и измеряют начальное омическое сопротивление тензорезистора. В стене или фундаменте выше и ниже тензорезистора высверливают два отверстия диаметром в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, глубиной 40…60 мм и измеряют ответное омическое сопротивление тензорезистора. Определяют относительную деформацию стены или фундамента и давление на заданном уровне стены или фундамента по формулам. Для мониторинга давления на стену или фундамент в каждое отверстие закладывают по два стальных полуцилиндра длиной, равной глубине отверстий, диаметром меньше диаметра отверстий на 2…3 мм. Между стальными полуцилиндрами забивают по стальному клину длиной, равной глубине отверстий, и толщиной 1…3 мм с одной стороны и 4…5 мм с другой стороны. Забиванием стальных клиньев доводят омическое сопротивление тензорезистора до величины, равной начальному омическому сопротивлению, затем фиксируют величину текущего омического сопротивления тензорезистора в любой момент времени и вычисляют изменение омического сопротивления тензорезистора, приращение деформации стены или фундамента и давление на стену или фундамент в любой момент времени. Технический результат: сохранение несущей способности стен и фундаментов; уменьшение концентрации напряжений в стенах и фундаментах; отсутствие необходимости нарушения электрической цепи тензорезисторов; возможность непрерывного мониторинга давления на стены и фундаменты; дистанционное управление измерениями. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации.
Известен способ измерения давления на фундамент и стены от вышележащих конструкций и оборудования здания [1], заключающийся в расчете нагрузок по геометрическим размерам и плотности материала конструктивных элементов здания и расположенных в нем объектов, а также известному весу мебели, оборудования, людей и т.д.
Недостатком этого способа является то, что при отсутствии проектной документации на здание такой способ трудоемок, связан с неудобствами для жильцов и работников, не учитывает изменение веса, вызванного устройством новых полов без разборки старых, устройством подвесных потолков, изменением снеговой и ветровой нагрузок, увеличением числа бытовой техники и т.д. и не приспособлен для мониторинга давления в течение срока эксплуатации здания.
Также известен способ измерения давления на стены и фундамент зданий и сооружений [2], который заключается в том, что на бетонную или кирпичную поверхность стены или фундамента здания вдоль направления главных сжимающих напряжений наклеивают три тензорезистора и измеряют их начальное омическое сопротивление R0. Затем ниже наклеенных тензорезисторов вырубают карман глубиной 100 мм, шириной 200 мм и высотой 25 мм и измеряют их ответное омическое сопротивление R1.
Напряжение σ в стене или фундамента рассчитывают по формуле
σ=ε·E,
где ε - относительная деформация стены или фундамента;
Е - модуль упругости материала стены или фундамента.
Относительную деформацию ε стены или фундамента определяют по формуле
Figure 00000001
,
где k - коэффициент тензочувствительности тензорезисторов.
При этом чтобы не измерять модуль упругости Е материала стены или фундамента, в карман вводят компенсатор в виде металлической коробки с размерами 160×80×15 мм с жесткими боковыми стенками, днищем и крышкой в виде гибких мембран, маслопроводом и манометром. Компенсатор крепят к стенкам камеры цементным раствором, после затвердевания раствора в компенсатор накачивают масло до тех пор, пока давление компенсатора на стенки вырубки не приведет к возврату омического сопротивления тензорезисторов к величине начального омического сопротивления R0. По манометру определяют давление масла Рм внутри компенсатора. Это давление равно напряжению σ в материале стены или фундамента и давлению конструкции на стену или фундамент на заданном уровне здания в горизонтальном сечении выше уровня наклейки тензорезисторов.
Недостатками этого способа являются формирование повышенной концентрации напряжений в стене или фундаменте, вызванное устройством карманов в виде прямого параллелепипеда; выключение из работы части стены или фундамента, работающей на сжатие, даже после заполнения кармана бетоном, вследствие чего снижается несущая способность силовых элементов здания; постоянное наличие в компенсаторе масла.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения давления на стену или фундамент на заданном уровне [2], заключающийся в том, что на малой площади поверхности конструкции наклеивают тензорезисторы, измеряют начальное омическое сопротивление R0 тензорезисторов, фрезеруют кольцевой надрез вокруг наклеенных тензорезисторов на поверхности стены или фундамента на глубину ¾ диаметра кольцевого надреза, измеряют ответное омическое сопротивление R1 тензорезисторов и определяют относительную деформацию стены по формуле
Figure 00000002
.
По относительной деформации ε стены или фундамента определяют напряжение в материале стены или фундамента по формуле
σ=ε·Е.
Модуль упругости Е материала стены или фундамента измеряют по результатам испытаний выбуренных цилиндрических образцов материала конструкции известными неразрушающими методами [3], например с помощью прибора ПУЛЬСАР-1.0.
Далее по напряжению σ в материале стены или фундамента определяют давление на единицу площади поперечного сечения стены или фундамента.
Недостатками этого способа являются необходимость нарушения электрической цепи тензорезисторов на период фрезерования кольцевого надреза, что влечет появление ошибки в измерениях ответного сопротивления R1 тензорезисторов; снижение несущей способности конструкции и ее надежности; низкая точность измерения деформации ε из-за малой глубины кольцевого надреза и относительно большого его диаметра.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является сохранение несущей способности стен и фундаментов; уменьшение концентрации напряжений в стенах и фундаментах; отсутствие необходимости нарушения электрической цепи тензорезисторов; возможность непрерывного мониторинга давления на стены и фундаменты; дистанционное управление измерениями.
Предлагаемый способ измерения давления на бетонные и кирпичные стены и фундаменты заключается в том, что на поверхности стены или фундамента 3 (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4) вдоль направления главных сжимающих напряжений наклеивают тензорезистор 1 и измеряют его начальное омическое сопротивление R0. Затем выше и ниже тензорезистора 1 в стене или фундаменте 3 высверливают два отверстия 2 диаметром в 3…4 раза больше ширины b тензорезистора 1, глубиной L равной 40…60 мм, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины b тензорезистора 1 и измеряют ответное омическое сопротивление R1 тензорезистора 1.
Относительную деформацию стены или фундамента 3 определяют по формуле
Figure 00000003
,
где k - коэффициент тензочувствительности тензорезистора 1.
Давление на заданном уровне стены или фундамента 3 определяют по формуле
p0=ε0E+γh,
где E - модуль упругости материала стены или фундамента 3;
γ - плотность материала стены или фундамента 3;
h - расстояние от тензорезистора 1 до заданного уровня стены или фундамента 3, на котором измеряется давление на единицу площади горизонтального сечения стены или фундамента 3.
Для мониторинга давления на заданном уровне стены или фундамента 3 в каждое из отверстий 2 закладывают по два стальных полуцилиндра 4 диаметром меньше диаметра отверстий 2 на 2…3 мм и длиной, равной глубине L отверстий 2. Между стальными полуцилиндрами забивают по клину 5 длиной, равной глубине L отверстий 2, и толщиной на одном конце 1…3 мм, а на другом 4…5 мм. Забиванием клиньев 5 доводят омическое сопротивление тензорезистора 1 до величины, равной начальному омическому сопротивлению R0. Затем фиксируют текущее омическое сопротивление Rt тензорезистора 1 в любой момент времени t. Изменение омического сопротивления ΔRt тензорезистора 1 рассчитывают по формуле
ΔRt=Rt-R0.
Приращение деформации Δεt стены или фундамента 3 рассчитывают по формуле
Figure 00000004
.
Давление р на стену или фундамент 3 определяют по формуле
p=p0+ΔεtE.
Литература
1. ТСН 50-302-2004. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. - СПб.: Правительство Санкт-Петербурга, 2004.
2. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов / О.В. Лужин, А.Б. Злочевский, И.А. Горбунов, В.А. Волохов; Под ред. О.В. Лужина. - М.: Стройиздат, 1987. - 263 с.: ил.
3. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2001. - 240 с.: ил.
4. Тензо-М. Тензодатчики. Тензорезисторный извлекаемый датчик давления грунта ДДГЛ [Электронный ресурс]. URL: . Дата обращения: 26.03.2013.

Claims (1)

  1. Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на стадии их эксплуатации, заключающийся в том, что на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль направления главных сжимающих напряжений и измеряют начальное омическое сопротивление R0 тензорезистора, отличающийся тем, что в стене или фундаменте выше и ниже тензорезистора высверливают два отверстия диаметром в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, глубиной 40…60 мм и измеряют ответное омическое сопротивление R1 тензорезистора; относительную деформацию стены или фундамента определяют по формуле
    Figure 00000005

    где k - коэффициент тензочувствительности тензорезистора;
    давление на заданном уровне стены или фундамента определяют по формуле
    p0=ε0E+γh,
    где Е - модуль упругости материала стены или фундамента; γ - плотность материала стены или фундамента; h - расстояние от тензорезистора до заданного уровня стены или фундамента;
    для мониторинга давления на стену или фундамент в каждое отверстие закладывают по два стальных полуцилиндра длиной, равной глубине отверстий, диаметром меньше диаметра отверстий на 2…3 мм; между стальными полуцилиндрами забивают по стальному клину длиной, равной глубине отверстий, и толщиной 1…3 мм с одной стороны и 4…5 мм с другой стороны; забиванием стальных клиньев доводят омическое сопротивление тензорезистора до величины, равной начальному омическому сопротивлению R0; затем фиксируют величину текущего омического сопротивления Rt тензорезистора в любой момент времени t и вычисляют изменение омического сопротивления ΔRt тензорезистора по формуле
    ΔRt=Rt-R0;
    приращение деформации Δεt стены или фундамента определяют по формуле
    Figure 00000006

    давление р на стену или фундамент в любой момент времени t рассчитывают по формуле
    р=р0+ΔεtE.
RU2014150361/28A 2014-12-11 2014-12-11 Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации RU2582495C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150361/28A RU2582495C1 (ru) 2014-12-11 2014-12-11 Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150361/28A RU2582495C1 (ru) 2014-12-11 2014-12-11 Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2582495C1 true RU2582495C1 (ru) 2016-04-27

Family

ID=55794494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150361/28A RU2582495C1 (ru) 2014-12-11 2014-12-11 Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2582495C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765358C1 (ru) * 2021-03-12 2022-01-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187372A1 (ru) * Г. И. Чилингаришвили Прибор для определения напряжений в бетонных конструкциях
SU968164A1 (ru) * 1981-03-10 1982-10-23 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Зонд дл измерени давлений в грунте
RU2533742C1 (ru) * 2013-07-03 2014-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Способ определения давления на грунт основания фундамента здания или сооружения, находящегося в эксплуатации

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187372A1 (ru) * Г. И. Чилингаришвили Прибор для определения напряжений в бетонных конструкциях
SU968164A1 (ru) * 1981-03-10 1982-10-23 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова Зонд дл измерени давлений в грунте
RU2533742C1 (ru) * 2013-07-03 2014-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) Способ определения давления на грунт основания фундамента здания или сооружения, находящегося в эксплуатации

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765358C1 (ru) * 2021-03-12 2022-01-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Anzani et al. A multilevel approach for the damage assessment of historic masonry towers
RU2381470C2 (ru) Способ мониторинга и прогнозирования технического состояния зданий и сооружений и система мониторинга и прогнозирования технического состояния зданий и сооружений (варианты)
US9963852B2 (en) Test method for friction resistance at inner and outer sidewalls of pipe pile
Bica et al. Instrumentation and axial load testing of displacement piles
Sasahara et al. Development of shear deformation due to the increase of pore pressure in a sandy model slope during rainfall
Li et al. Embedded cantilever retaining walls in sand
MY141356A (en) Instrumentation and analysis method for testing piles and other geotechnical applications
Schmoor et al. Reliability of design approaches for axially loaded offshore piles and its consequences with respect to the North Sea
Han et al. Static and dynamic pile load tests on closed-ended driven pipe pile
RU2582495C1 (ru) Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации
US9134190B2 (en) Method and apparatus for internally determining a load applied by a jack
Blanco et al. A new device for stress monitoring of ancient masonry buildings: Pilot study and results
RU2629508C2 (ru) Способ определения несущей способности сваи
Vasilyev et al. Analysis of the combined transfer functions for geotechnical control
RU2765358C1 (ru) Способ определения значения эксплуатационной нагрузки на железобетонную сваю в составе зданий или сооружений
RU2533742C1 (ru) Способ определения давления на грунт основания фундамента здания или сооружения, находящегося в эксплуатации
Mikola et al. Seismic earth pressures on retaining structures and basement walls
Osman1&2 et al. Evaluating the stresses in a supertall structure: Field monitoring and numerical analysis
Lee et al. Measurement of bar strain during pull-out tests: use of electrical resistance gauge methods under large displacement
Zhussupbekov et al. Geotechnical infrastructures of new capital Astana on problematical soil ground
Valli et al. Parametrisation of Fractures–PUSH Test Execution and Back-Analysis
Baraccani et al. The static and dynamic monitoring of the asinelli tower in Bologna, Italy
RU2597660C2 (ru) Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии
Totsev Deep excavation in Bulgaria–comparison of measured and computed performance
Yoon et al. Pile load test and implementation of specifications of load and resistance factor design: case study of Caminada Bay Bridge Project in Louisiana

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161212