IMK LK - University of Belgrade

1

Ispitivanje konstrukcija i osnove eksperimentalnih metoda – 2020/2021

v.prof. dr Zoran Mišković, dipl.građ.inž.asist. Siniša Savatović, dipl.građ.inž.– master

Inž.saradnik Marko Popović, dipl.građ.inž.– master

ISPITIVANJE KONSTRUKCIJA I OSNOVE EKSPERIMENTALNIH METODA

Izborni predmet:

Građevinarstvo – Konstruktivni - osnovne studije

fond časova: 2+2

IMK Institut za materijale i konstrukcijeLK - Laboratorija za konstrukcije


Zašto ispitivanje konstrukcija?

Moguće je dobiti odgovore i na ona pitanja na nije moguće odgovoriti uobičajenim proračunima

Zašto:Uobičajeni proračuni baziraju na nizu predpostavki, uprošćenja i idealizacija koja stvarni fizički problem aproksimativno opisuju

ŽURAVSKI: Proračun konstrukcija bez eksperimentalne kontrole često prelazi u oblast fantazije

(danas bas nije tako, MKE za analize, iskustvo, veliki broj sprovedenih eksperimentalnih istraživanja, ...) =>

2


Potreba za ispitivanjima konstrukcija i elemenata

Nemogućnost adekvatnog obuhvatanja svih realnih svojstava materijalaProstorni rad konstrukcijkih sistemaNaponska i deformacijska stanja izazvana popustljivošću veza elemenataNaponska i deformacijska stanja koja su rezultat primene tehnologija faznog građenjaSprezanje – zajednički rad različitih materijala u konstrukcijamaOdređivanje stvarnih kapaciteta nosivosti elemenata i konstrukcijaDefinisanje stvarnog stanja prslina u betonskim konstrukcijama


Ispitivanje konstrukcija, odnosno elemenata i detalja u okviru njih služi za kompletno sagledavanje njihovog odgovora, i vrši se radi:

Ocene stanja nosivosti, upotrebljivosti i trajnostiProvere pravilnosti i tačnosti teorijskih proračuna konsturickcijaSagledavanja stvarnog odovora novih kosntrukcijskih sistema (npr. viseće dvopojasne konstrukcije, mostovi sa kosim kablovima, dvopojasni sistemi nosača, spregnuti sistemi AB poča + drveni lamelirani nosač, ...)Primena novih materijala (karbonske trake za ojačanje konstrukcija, ...)

Cilj ispitivanjia konstrukcija i elemenata

3


Zaključak:

Sagledavanje svih parametara nosivosti, upotrebljivosti i trajnosti moguće je samo kroz kompleksnu teorijsko-eksperimentalnu analizu


Kada je počelo:

ISPITIVANJE KIDANJA ŽCE:Leonardo Da Vinchi XV vek

Galileo GalileiISPITIVANJE GREDE SAVIJANE

SILAMA:Galileo Galilei

4


Prva eksperimentalna istraživanja i merenjaHook - XVII vek: Aksijalno opterećena zategnuta žica –praktično formulisan Hook-ov zakon

n Danizi: Modelska ispitivanja lučnih konstrukcija1732.god.

n Duhamel: Ispitivanje grede sa umetcima u zoni pritiska, 1776.god.

n Kulubin - 1776: Ispitivanje modela mosta preko reke Neve raspona 297m (u razmeri 1:10)

n Bernuli, Columb, ...


Eksperimentalni dokaz linearne teorije elastičnosti:

n Dulea – početak XIX veka:Testiranje različitih oblika poprečnih preseka i elemenata za različite vrste naprezanja a sa ciljem izgradnje čeličnog mosta u Francuskoj

n Dupin – početak XIX veka:Testiranje deformacija drvenih brodova nakon porinuća

n 1846: Modelsko ispitivanje mosta u razmeri 1:6 na osnovu koga je izveden žel. Britanija most

n Kod nas – 1892: Ispitivanje mosta preko reke Morave kod Ljubičeva

5


Statička

Dinamička

Posebna: (ispitivanja vodonepropusnosti, ...

VRSTE ISPITIVANJA

Prema načinu ispitivanja:


VRSTE ISPITIVANJA

n Ispitivanja na gotovim objektima (u realnim uslovima, na licu mesta, in situ, tj. u razmeri 1:1)

n Ispitivanja u laboratorijama (laboratorije, poligoni, opitne stanice)

Prema mestu izvršenja:

6


Ispitivanja in situ:

Ispitivanja na celokupnim konstrukcijama

Ispitivanja na pojedinim (najčešće najodgovornijim, kritičnim) elementima u sklopu konstrukcija

Mogu se izvoditi na potpuno završenim objektima ili na delimično završenim objektima u toku građenja


Ispitivanje na licu mestaPrethodnonapregnutog mosta L=20m po završetku zgradnje

7


Ispitivanje na licu mesta prethodnonapregnutog mosta L=20m po završetku izgradnje


…Ispitivanje na licu mesta prethodnonapregnutog mosta L=20m po završetku izgradnje

8


Dinamičko ispitivanje visećeg mosta


....Dinamičko ispitivanje visećeg mosta

9


....Dinamičko ispitivanje visećeg mosta


Ispitivanja u laboratorijama i na poligonima:

Sprovode se na konstrukcijama (elementima i detaljima) u prirodnoj veličinina modelima u smanjenoj razmeri u odnosu na realne kosntrukcije

10


Ispitivanje čeličnih stubova za el.rasvetu i razvodtrolne mreže na privremenom poligonu


Ispitivanje čeličnih stubova za el.rasvetu i razvod trolne mreže na privremenom poligonu

11


Primer – Konstrukcijski monitoring


1


Laboratorijska modelska ispitivanja

Izvršavaju se na modelima u smanjenoj razmeri prema posebnim principima i pravilima MODELSKE TEHNIKE

MODELSKA TEHNIKA bazira na tzv. ZAKONIMA SLIČNOSTI koji služe za kreiranje modela i prevođenje dobijenih rezultata sa modela na prototip (konstrukciju u prirodi)


Intenziteti opterećenja (prvenstveno kod statičkih ispitivanja)

Intenzititi opterećenja treba da budu takvi da se u konstrukcijama izazovu mala naparezanja i deformacije primerene (ili skoro primerene)uslovima normalne eksploatacije

Intenziteti opterećenja u nekim slučajevima mogu da budu i takvi da se elementi ili konstrukcija dovede u stanje loma (ovakva ispitivanja se sprovode uglavnom na modelima bilo u razmeri 1:1 ili u smanjenoj razmeri)

2


Merenja pri statičkim ispitivanjima konstrukcija i elemenata

Opšte deformacije (pomeranja tačaka konstrukcije tj.elemenata i obrtanja karakterističnih poprečnih preseka)

Lokalne deformacije (dilatacije u određenim tačkama tj. zonama konstrukcije ili elemenata)

Iz izmerenih veličina izračunavaju se naponi kojenije moguće direktno meriti


Merenja pri dinamičkim ispitivanjima konstrukcija i elemenata

Mere se dinamičke karakteristikekonstrukcije ili elemenata:

frekvencije slobodnih i prinudnih oscilacijaamplitude oscilovanjalogaritamski dekrementi (dekrementi prigušenja oscilacija)dinamičke opšte i lokalne deformacije

3


Posebno značajna ispitivanja za praksu propisana tehničkom regulativom:

n Ispitivanja pojedinih konstrukcija pre njihovog puštanja u eksploataciju (mostovi, gl.nosači značajnihih raspona, nosači u objektima za veća okupljanja ljudi,...)

n Ispitivanja konstrukcija (elemenata) koji se proizvode u velikim serijama

n Ispitivanja konstrukcija (elemenata) koji se prvi put primenjuju (dvopojasni AB nosači,...)

n Ispitivanja konstrukcija (elemenata) koji se izvode novim tehnološkim postupcima

n Ispitivanja izuzetnih – vanserijskih konstrukcija za koje je ispitivanje predviđeno projektom


Cilj ispitivanja zahtevanih tehničkom regulativom

Ispitivanja probnim opterećenjem sprovode se radi provere kvaliteta izvedenih objekata:

n Utvrditi funkcionalnost konstrukcijen Oceniti tačnost projektnih (računskih) pretpostavki

(poređenjem deformacija i drugih fizičkih veličina dobijenih ispitivanjem sa računskim vrednostima iz projektne dokumentacije)

Prilikom ispitivanja probnim opterećenjem odposebne važnosti su trajne (zaostale) deformacijekoje se registruju pri rasterećenju konstrukcije

4


Tehnički propisi za pregled i ispitivanje nosećih čeličnih konstrukcija (sastavni deo Pravilnika o tehničkim propisima za pregled i ispitivanje nosećih čeličnih konstrukcija) Sl.list SFRJ 6/1965

Pravilnik o tehničkim merama i uslovima za prednapregnuti beton (VII poglavlje - probno opterećenje) Sl.list SFRJ 51/1971

Pravilnik o tehničkim normativima za beton i armirani beton, IX poglavlje - probno opterećenje Sl.list SFRJ 11/1987

Uslovi i postupak ispitivanja stabla betonskih stubova za nadzemne vodove nazivnog napona 0.4kV, 10klV, 20 kV i 35 kV, EPS - Direkcija za distribuciju, maj 1987.

Tehnička regulativa kojom se reguliše isptivanje konstrukcija i elemenata

Domaća (važeća) tehnička regulativa:


n JUS U.E3.050/1981 - Prefabrikovani betonski elementi, Tehnički uslovi za izradu i ugradnju - tačka 11.4

n JUS M.Z3.054/1981 - Skladištenje nafte i naftnih derivata, Vertikalni cilindrični nadzemni, zavareni, s ravnim dnom i nepomičnim ili plivajućim krovom - tačka 5.2

n JUS U.C9.300/1984 - Projektovanje i izvođenje drvenih konstrukcijaLamelirane lepljene konstrukcije, Tehnički uslovi -tačka 13.22

n JUS U.M1.046/1984 - Ispitivanje mostova probnim opterećenjima

JUS U.M1.047/1987 - Ispitivanje konstrukcija visokogradnje probnim opterećenjem i ispitivanje do loma

JUS U.N8.030/1997 - Prefabrikovane gredice od glinenih elemenata za izradu međuspratnih odnosno tavanskih konstrukcija Uslovi kvaliteta i metode ispitivanja

...Domaća (važeća) tehnička regulativa:

5


Ostala domaća regulativa i pravilniciNacrt Pravilnika o tehničkim normativima za projektovanje i proračun inženjerskih konstrukcijau seizmičkim područijima 1986.god.Pravilnik o tehničkim normativima za temeljenje građevinskih objekta Ispitivanje šipova Sl.list SFRJ 15/1990

JUS U.N1.302/1987 - Armirane krovne i međuspratne ploče od autoklaviranog gasbetona i penobetona

JUS U.N1.302/1987 - Armirane zidne ploče od gasbetona i penobetonaPravilnik o održvanju donjeg stroja jugoslovenskih železnicaJŽ br.1981/69 iz 1970.

. . .Pravilnik o sadržini i osmatranju tla i objekata u toku građenja i upotrebe Sl. list RCG 54/2001. . .


Međunarodni standardi:

ASTM (Sjedinjene američke države)

SNIP (Ruska federacija)

DIN (Savezna republika nemačka)

BS (Velika britanija)

EC (Evropska)

6


Međunarodne organizacije i asocijacije:

ISO - International Standard Organisation (Međunarodna organizacija za standarde)RILEM - (Međunarodna organizacija za ispitivanje materijala i konstrukcija)FIP - (Međunarodna organizacija za prednapregnuti beton)CEB - Comitee Euro du Beton (Evropski komitet za beton)AIPS - (Internacionalna organizacija za mostove i građevinske konstrukcije)CIB - (Međunarodni savet za istraživanja, studije i dokumentaciju u oblasti građevinarstva)CEN - (Evropski komitet za norme)


EUROCODE - 1: Basis of design and actions on structures (Osnove projektovanja i dejstava na konstrukcije)

U cilju direktnog odrđivanja granične nosivosti ili stanja upotrebljivostiU cilju boljeg definisanja opterećenja na konstrukcije ili boljeg definisanja nosećeg sistemaKao kontrolna ispitivanja, radi određivanja kvaliteta gotovih proizvoda ili kontinuiteta kvaliteta proizvodnje Kao ispitivanja u toku izvođenja, u cilju procene uticaja stvarnih uslova ostvarenih tokom izvođenja na samu konstrukciju (naknadno prethodnodno naprezanje, uslovi tla...)Kao kontrolna (probna) ispitivanja u cilju provere ponašanja

gotove konstrukcije ili konstrukcijskih elemenata nakon izvođenja

Ispitivanje konstrukicja i elemanta sprovodi se:

7


Primer – Konstrukcijski monitoring


1


Instrumenti za merenja pri ispitivanju kosntrukcija

Instrumenti za merenja statičkih deformacijskih veličinaInstrumenti za merenja dinamičkih deformacijskih veličina i dinamičkih kinematičkih veličina (brzine, ubrzanja, frekvencije, i sl.)Instrumenti za merenje statičkih i dinamičkih veličina


Deformacije konstrukcije koje se mere

Opšte (pomeranja i promene nagiba – obrtanjaLokalne (dilatacije)

2


Instrumenti za merenje opštih deformacija

Merenje pomeranja:Nivelmanski instrument - Nivelir

Ugibomeri - mehanički- mehanički sa žicom- induktivni (elektronski)

Merenje obrtanja (promene nagibna):

n Klinometar - Nivelir

n Klinometar štap

n Elektronski klinometar


...Merenje pomeranja:

Nivelmanski instrument (Nivelir)

n Geodetska metoda za merenje vertikalnih pomeranja

n Tačnost: najčešće 0.1mm (teže se postiže veća tačnost, potrebni tačniji instrumenti i pogodni uslovi pri merenju za tačnost od 0.01mm)

n Postavlja se van uticaja pomeranja konstrukcije, sa ograničenjem vizure od max 50m.

3



Ugibomeri (komparateri ili ugibomer satovi)n Mehanički merni instrument, radi na principu uvećanja pomeranja

putem zupčanika


n Pričvršćuju se za elemente nezavisno od konstrukcije i uticaja opterećenja

n Pribor za pričvršćivanje su razne stege (obične, magnetne,...)


...Ugibomeri (komparateri ili ugibomer satovi)

4


Služe za merenje većih pomeranja i praktičniji su iz razloga što oslonac može biti udaljen od konstrukcije (p=0.1mm)


Ugibomeri sa žicom (veći opseg ali manja tačnost)


n Prkatični i za statička i dinamička ispitivanja

...Merenje pomeranja:Induktivni ugibomeri (elektronski)

5


Mehanički instrumenti koji radena principu libele

Tačnost (podatak) p ~ 1''

Merenje obrtanja preseka (promene nagiba):Klinometri - mehanički


...Merenje obrtanja preseka (promene nagiba):

Klinometri – elektronski p ~ 0.2''

6


...Merenje obrtanja preseka (promene nagiba):Klinometri – akustički

(sa vibrirajućom žicom – vibrating wire)

Princip rada: merenje frekvencije prvog tona slobodnih oscilacija zategnute žice

Podatak: p ~ 8''

IMK LK - University of Belgrade

Documents

Transcript of IMK LK - University of Belgrade