Датчики в строительстве

Обзор некоторых специфических современных электронных датчиков: щелемеры, стрессметры, экстензометрические датчики, прямые и обратные отвесы, приборы для контроля напряженно-деформированного состояния сооружений. Датчики, используемые в строительстве.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Для проведения качественных строительных и ремонтных работ во все времена строители использовали различные измерительные приборы, ведь только они могли указать невидные человеческому глазу изъяны той или иной конструкции, неровности поверхности, уровень жидкости и т.д. И если раньше речь шла о примитивных механических приспособлениях, то в наши дни на помощь современным строителям приходит высокотехнологичное оборудование и измерительные приборы, существенно упрощающие их работы и делающие ее результаты более качественными.

1. Обзор некоторых специфических современных электронных датчиков

1.1 Щелемеры

Используются для измерения перемещений бетонных конструкционных массивов, а также контроля динамики деформации трещин в кирпичной или каменной кладке, бетонных сооружениях или горной породе.

Рис. 1. Щелемеры

электронный датчик щелемер

В зависимости от требований к контролируемым параметрам, щелемеры могут устанавливаться в одно, двух и трехосном исполнении с диапазоном контроля от 2 до 250 мм.

Достаточно важно производить контроль состояния основных стыков и сочленений конструкций, технологических швов, а также раскрытия трещин, так как эта информация напрямую отражает нарушение структурной целостности конструкции. Зачастую необходимо контролировать и перемещения конструктивных элементов относительно друг друга.

Наблюдение за наиболее важными сочленениями и стыками, а также контроль раскрытия трещин и перемещений элементов конструкции осуществляется при помощи измерителей стыков и экстензометров с различными принципами регистрации (механическим, электрическим).

В общем виде, приборы измеряют расстояние между двумя контрольными точками, которые располагаются (обычно при помощи анкерного крепления) на обеих сторонах стыка, шва или трещины. Если необходимо производить контроль перемещений в двух (вертикально, горизонтально) или более направлениях, то устанавливается система датчиков, расположенных в разных плоскостях.

Ленточный экстенсометр

Ленточный экстензометр создан для точных измерений расстояния между двумя, постоянно установленными, опорными точками. Данный тип датчиков применяется для мониторинга конвергенции обделок туннеля, смещения элементов конструкции относительно друг друга, а также в шахтах, подземных выработках и кавернах. Прибор представляет собой стальную съемную измерительную ленту, с равномерно расположенными перфорационными отверстиями, в легком корпусе из алюминия и нержавеющей стали с внешним пневматическим натяжным устройством и циферблатным индикатором. Ленточный экстензометр дает постоянное натяжение ленты и точные показания, снимаемые с циферблатного индикатора. Портативный натяжной блок обеспечивает нужное усилие натяжения для регулирования натяжения ленты при измерениях.

Рис. 2. Ленточный экстенсометр

Технические характеристики оборудования:

Диапазон измерений 30 м

Индикатор цифровой 5-разрядный ЖКД, высота 6 мм

Диапазон индикатора 100 мм

Разрешение индикатора 0,01 мм

Повторяемость ±0,1 мм

Ширина ленты 13 мм

Деления шкалы ленты 25 мм

Диаметр корпуса 60 мм

Общая длина 870 мм

Рабочая температура 0°C… +40°C

Струнный трещиномер

Струнный трещиномер применяется для контроля изменений расстояния между двумя контрольными точками, расположенными на расстоянии до 30 м друг от друга. К типичным применениям относятся измерения больших смещений, связанных с оползнями, контролем скальных массивов, трещин в каменных кладках и наблюдением за разломами. Проволочный щелемер включает в себя: корпус преобразователя из нержавеющей стали, в котором размещены электронный датчик поворота с устройством натяжения проволоки с величиной хода 2 м. Корпус преобразователя комплектуется оцинкованной крепежной платой; комплект репера - в виде рым-болта с распорным анкером.

Рис. 3. Струнный трещиномер

Технические характеристики оборудования:

Механический диапазон 2000 мм

Чувствительность 0,03 мм

Точность ±1 мм

Повторяемость ±0,03 мм

Выходной сигнал 4-20 мА

Питание 12-24 В постоянного тока

Рабочая температура -20°C… +60°C

Диаметр проволоки 2 мм

Максимальное натяжение проволоки 8 кг

Длина базы до 30 м

Корпус датчика 300 x 200 x 185 мм

Щелемеры и измерители стыков

Щелемеры и измерители стыков применяются для мониторинга поверхностных трещин и стыков в бетоных конструкциях и скальных породах. Комплект прибора включает корпус датчика и цель, оборудованные винтовыми анкерными болтами. Как правило, анкеры закрепляются на противоположных сторонах стыка (трещины). Преобразователь смещения, смонтированный в корпусе датчика, устанавливается поперек стыка или трещины, позволяя измерять изменения расстояния между анкерами.

Возможно совмещение нескольких датчиков в систему CRID, которая состоит из четырех миниатюрных щелемеров, подключенных сигнальным кабелем к малогабаритному регистратору, питаемому от батарей, для автоматического сбора данных о перемещениях в различных плоскостях.

Рис. 4. Щелемеры и измерители стыков

Технические характеристики оборудования:

Тип сенсора струнный преобразователь

Пределы измерений 10, 25, 50, 100, 150 мм

Разрешение 0,01 мм

Полная точность < 0,5% FS

Выходной сигнал частота частота

Диаметр датчика 16 мм

Расстояние между анкерами максимум 500 мм

Рабочая температура -20°C… +80°C

Тип сенсора линейный потенциометр

Пределы измерений 10, 25, 50, 100, 150 мм

Разрешение 0,01 мм

Полная точность ±0,3% FS

Выходной сигнал 4-20 мА (токовая петля)

Питание 12-24 В постоянного тока

Диаметр датчика 16 мм

Рабочая температура -20°C… +60°C

Расстояние между анкерами 500 мм

1.2 Датчики для напорных пьезометров и измерения гидростатического и порового давления

Используются для измерения давления воды на границе бетонного сооружения и его основания, а также для измерения гидростатического и порового давления в конструкциях и основаниях гидротехнических сооружений. Данные датчики устанавливаются при строительстве сооружения.



Рис. 5. Датчик для напорных пьезометров и измерения гидростатического и порового давления

1.3 Приборы для контроля напряженно-деформированного состояния сооружений

Используются для измерения:

- силы растяжения или сжатия в арматуре (измерения начинаются сразу после установки и проводятся в течение строительства и по следующей эксплуатации до полной стабилизации напряженности и деформации или окончания срока эксплуатации приборов, который составляет 25 лет, устанавливаются на этапе строительства здания);

- линейных деформаций в несущих конструкциях сооружений (устанавливаются как на этапе строительства сооружения, так и во время эксплуатации, при закладном типе установки крепятся с помощью при¬варивания к металлическим частям конструкции, либо - анкерного крепления к железобетонным частям, при накладном - с помощью анкерных креплений к существующим конструкциям сооружений);

- напряженности почвы (контролируют контактное давление в грунте на границе бетонных сооружений и напряженность в грунтовых массивах, устанавливаются на этапе строительства сооружения).



Рис. 6. Приборы для контроля напряженно-деформированного состояния сооружений

1.4 Стрессметры

Используются для измерения давления в:

- основаниях плотин, мостов и других массивных монолитных бетонных конструкций;

- каменных стенах тоннелей и шахт;

- бетонных опорах и столбах.

Рис. 7. Стрессметр.

1.5 Экстензометрические датчики

Используются для измерения смещений земляных насыпных плотин, изменения базовых размеров и контроля проседаний в мягком грунте. Различаются по виду использования и типу конструкции:

- для насыпей (надзор контроля поперечного растяжения) и закрепленные (контроль за проседаниями или ростом насыпи);

- для скважин (несколько компонентные) - для контроля пространства, окружающего инженерное здание;

- для контроля проседаний - долгосрочный надзор над инженерным сооружением.

...