Косвенные методы

а) При измерении растягивающего усилия по относительному удлинению арматуры на ее полной длине или отдельном участке (базе измерительного прибора) используется зависимость между напряжением и (закон Гука).

(1)

где – модуль деформации стали.

Рис. 1.

Этот способ контроля находит широкое применение на производстве, благодаря своей простоте и удовлетворительной точности измерений (± 3-8%). Однако он также может быть использован лишь в процессе натяжения арматуры.

б) Если к натянутому арматурному элементу длины (рис. 1), закрепленному на концах, приложить в середине свободного пролета оттягивающую силу , создающую стрелу прогиба , то величина усилия (внутренней силы, действующей вдоль арматуры и растягивающей ее) при находится из соотношения, которое справедливо для случая, когда жесткостью арматуры можно пренебречь. С увеличением диаметра арматуры точность

(2)

измерений по формуле (2) уменьшается и величина усилия натяжения: может быть приближенно определена по формуле

(3)

где – коэффициент, учитывающий условия закрепления арматуры.

в) В основу данного метода положена зависимость между напряжением и частотой свободных поперечных колебаний натянутой однородной струны с неподвижно закрепленными концами (рис. 2).

(4)

Рис. 2. Первая (1) и (2) вторая гармоники при шарнирном (а) и (б) жестком закреплении концов напряженной арматуры.

где – плотность материала струны; – номер гармонии; – расстояние между местами закрепления струны.

Наиболее легко возбудимым при воздействии на арматуру в середине пролета является основной тон колебаний , поэтому все дальнейшие указания по методике контроля напряжений в арматуре относятся именно к нему. Для стального стержня или периодического профиля диаметром зависимость (4) приобретает вид:

при жестком защемлении концов стержня

;

(5)

при шарнирном креплении концов

(6)

Учет фактического условия закрепления натянутой арматуры в упорах производится введением в формулу (5) безразмерного коэффициента , значения которого изменяются в пределах от 0 до 1. В общем случае величина напряжения в натянутой арматуре может быть найдена по формуле

, [кгс/см²]

(7)

где – частота, Гц;

– диаметр арматуры, мм;

– длина контролируемой арматуры (база измерения), м;

– модуль упругости стали, кгс/см².

При кгс/см² формулу (7) можно представить в виде

[кгс/см²]

(8)

Фактическое значение коэффициента находится путем измерения частот колебаний и арматуры при одном и том же усилии натяжения на двух базах измерения и , образованных с помощью специальных подпорок-отсекателей, с последующим расчетом по формуле

(9)

в которой размерность величин аналогична (7).

Рис. 3.

Оценку силы натяжения стержневой арматуры расчетным путем производят относительно редко, гораздо чаще для перехода от измеренной частоты собственных колебаний основного тона к величине механических напряжений используют специальные номограммы (рис. 3).