Испытания микродеформаций. 
Измерительные приборы для проведения статических испытаний конструкций

Тензометр — измеритель деформации, показание которого пропорционально перемещению двух точек поверхности элемента конструкции. На рис. 12.4 показана схема рычажного тензометра. С помощью струбцины 1 заостренные грани опорных призм тензометра прижаты к исследуемой поверхности; расстояние между призмами 1 называется базой прибора. При деформации материала (например, сжатии) и укорочении базы на Дl рычаг 3 поворачивается относительно шарнира 5 (новое положение показано пунктиром) и перемещает стрелку 2 по. шкале 4. Масштаб увеличения тензометра определяется соотношением плеч рычагов k_n= (b/d)(d/c) и примерно равен 1000. В результате взаимное перемещение опорных граней на Дl = 1 мкм вызывает отклонение конца стрелки на одно деление шкалы, равное 1 мм. Цена деления шкалы в относительной деформации зависит от базы 1 и определяется как е_п = Дl/l. Если градиент деформаций в пределах базы тензорезистора отсутствует, то для уменьшения цены деления шкалы размер базы увеличивают. Обычно рычажные тензометры выпускаются с базой l = 20 мм; с помощью прикрепляемой к корпусу тензометра дополнительной пластины с опорной призмой база может быть увеличена до 100 и даже 200 мм. Значительная база измерений позволяет усреднить неоднородности деформирования, обусловленные дискретностью структуры материала, например, бетона с крупным заполнителем.

Оптические методы измерения перемещений применяются в основном при проведении натурных испытаний при измерении перемещений элементов зданий или сооружения в целом. Основными средствами измерений являются геодезические приборы, теодолиты, нивелиры, стереофотокомпараторы и др. Для фиксирования на сооружении определенных точек (или сечений) используются различного вида геодезические марки и подвесные рейки с миллиметровой шкалой.

Измерение горизонтальных перемещений осуществляется с помощью теодолита, который устанавливается на расстоянии 20 — 40 м от сооружения (в зависимости от его высоты). В измеряемых точках сооружения закрепляют марки: полоски плотной бумаги или лейкопластыря с нанесенным перекрестием линий. Методом последовательного наведения теодолита на наблюдаемые марки на сооружении и марку, укрепленную на неподвижном основании, измеряют горизонтальные углы. Зная расстояние от марок до теодолита, вычисляют линейные перемещения наблюдаемых точек.

Для определения крена элементов сооружений применяют метод бокового нивелирования. С этой целью внутри сооружения или вне его устанавливают теодолит и постоянными знаками отмечают створ АА' (рис. 12.5). Затем на определенном расстоянии h к колоннам поочередно прикладывают нормально ориентированную рейку и берут отсчеты при двух положениях трубы а_{1 и а2.}

Угол крена колонн определяется по формуле.

Фотограмметрическая съемка применяется для определения положения большого числа точек на сооружении в одной плоскости хОz параллельно которой устанавливается плоскость снимка; съемка выполняется с одной точки.

Стереофотограмметрический метод измерения перемещений используется в тех случаях, когда необходимо определить пространственное положение точек сооружения — в направлении осей x, у, z. В этом случае с помощью фототеодолита выполняется съемка с двух точек, расстояние между которыми В называется базисом съемки. На рис. 12.6 показана схема связи координат точек на снимке и координат точек на поверхности сооружения.

Рассмотрена съемка, при которой оптические оси фототеодолита перпендикулярны линии базиса. Точке А на объекте (с горизонтальной координатой X_а) будут соответствовать проекции Х_А и х_п на снимке левого и правого концов базиса. Проведем вспомогательную пунктирную линию dA' и из подобия треугольников ОАА' и Ode получим.

где Z_A — вертикальная координата; f — фокусное расстояние фотокамеры; У_А -расстояние от центра проекции до рассматриваемой точки сооружения; х_л, z_л — координаты, измеренные на левом фотоснимке; р = (х_л+х_п) — продольный параллакс определяемой точки.

Измерение координат и нахождение параллаксов исследуемых точек выполняется с помощью прецизионного оптического прибора — стереокомпаратора. Погрешность определения перемещений в плоскости сооружения, например, при съемке с расстояния 10 м составляет менее 1 мм, а перемещений из плоскости сооружения — примерно 3 мм. Применение геодезических методов ограничено возможностью съемки и определения перемещений элементов сооружения только в пределах прямой видимости.