Testy různé

energii řádově v MeV, jsou zpomalovány pružnými srážkami s jádry atomů. Ztráta energie je závislá na hmotnosti jader a je největší u jader o rozměrech blízkých rozměrům neutronu, což jsou vodíková jádra – protony. Ve vlhkém prostředí jsou rychlé
neutrony postupně zpomalovány pružnými srážkami s vodíkovými jádry až se dostanou do tepelné rovnováhy s ostatními jádry prostředí a jsouou registrovány detektory pomalých neutronů.
Zdroje s dočasnou a trvalou emisí záření, použití uzavřených zářičů pro měření objemové hmotnosti a vlhkosti
Zářiče
Rentgeny
Kalibrační křivky radiometrických souprav
Kalibrace radiometrických souprav
Přesnost vyhodnocování radiometrického měření je ve velké míře závislá na sestavení kalibrační křivky. Kalibrační křivka vyjadřuje graficky závislost mezi četností impulsů udávanou detekční jednotkou a objemovou hmotností nebo vlhkostí materiálu . Obecně platí, že při rostoucí objemové hmotnosti materiálu klesá četnost impulsů (zmenšuje se počet zaznamenaných fotonů záření gama) a při rostoucí objemové vlhkosti roste i četnost impulsů (zvětšuje se počet zaznamenaných pomalých neutronů. Materiály používané pro kalibraci musí mít objemovou hmotnost, popř. objemovou vlhkost rovnoměrnou v celém objemu. K vytvoření kalibračního vztahu je třeba měření na nejméně sedmi vzorcích nezávislých, rozdílných, ale o známých objemových hmotnostech, popř.objemových vlhkostech. Jednotlivé body kalibrační křivky lze získat v nádobách se zeminami, betonovou směsí nebo jiným sypkým materiálem, který se v průběhu kalibrace zhutňuje. Jiný způsob kalibrace pro objemovou hmotnost je zhotovení bloků buď z přirozeného homogenního materiálu o známé objemové hmotnosti a vlhkosti ( žula, vápenec, pískovec). Používání bloků je výhodné, protože jsou trvalé.
Schémata a principy činnosti měřících jednotek na měření objemové hmotnosti a vlhkosti (povrchové, vpichovací, lytimetrické, hloubkové).
Metoda průchodu a zeslabení záření gama
a) Radiometr. souprava pro měření v úzkém svazku
U těchto radiometrických souprav je proměřována objemová hmotnost resp. plošná hmotnost materiálu úzkým svazkem záření. Kolimace svazku je docíleno stínícími clonami z těžkého materiálu. Pro zeslabení záření platí exponenciální rovnice pro úzký svazek, která je při měření plošné hmotnosti modifikována tím, že místo lineárního součinitele zeslabení μ, je použito hmotnostního součinitele zeslabení μm.
b) Radiometrická souprava lyzimetrická
U radiometrických souprav lyzimetrických je zdroj záření gama a detektor umístěn odděleně a do zkoušeného materiálu se vpichují nebo se zasouvají do dvou paralelních vrtů. Konstrukce detekční jednotky musí být volena tak, aby geometrie zářič – detektor byla neměnná. Pro zeslabení záření při průchodu materiálem platí modifikovaná rovnice pro široký svazek záření.
c) Radiometrická souprava vpichovací
U radiometrických souprav vpichovacích je zářič v pažnici vpichován do materiálu
nebo zasouván do vývrtu v materiálu a detektor zůstává na povrchu.
Metoda rozptylu záření gama
a) Radiometrická souprava (ρ) hloubková
Radiometrická souprava hloubková je uzpůsobena k měření uvnitř materiálu v kulové geometrii 4π. Vlastní detekční jednotka se skládá ze zdroje záření gama a detektoru, mezi kterými je umístěno stínící tělísko (nejčastěji je zhotovené z olova).
b) Radiometrická souprava (ρ) povrchová
Radiometrická souprava povrchová se používá při měření v polokulové geometrii 2π u materiálů, u kterých nelze nebo je nežádoucí porušit jejich povrch. Polokulová geometrie je způsobena krytem, který v pracovní poloze umožňuje vyzařovat fotony
záření gama do poloprostoru zkoušeného materiálu a zároveň odstiňuje detektor od přímých fotonů.
Radiometrické zjišťování objemové vlhkosti (w)
a) Radiometrická souprava (w) hloubková
Je uzpůsobena k měření uvnitř materiálu v kulové geometrii 4π. Detekční jednotka se skládá ze zdroje rychlých neutronů, za kterým následuje detektor pomalých neutronů.
b) Radiometrická souprava (w) povrchová
Radiometrické soupravy povrchové se používají při měření objemové vlhkosti v polokulové geometrii 2 π bez porušení materiálu.
Tenzometrické metody měření
Deformace těles (celková, pružná, plastická)
Předmětem zájmu následujících oddílů jsou především změny, které v konstrukcích vyvozují změnu hladiny statického napětí. Účinkem různých druhů napětí dochází totiž vždy ke změně tvaru, tedy k deformaci (přetvoření tělesa), která je měřitelné.
Deformace těles jsou zásadně dělena na:
deformace pružné (elastické) – po odstranění napětí deformace vymizí (těleso se vrací do původního stavu (tvaru),
deformace nepružné (plastické) – po odstranění napětí deformace zůstává ve formě trvalých (stálých) přetvoření.
Deformace
Pružná deformace je složena ze dvou částí – z okamžitého pružného přetvoření, které nastává okamžitě s přírůstkem (změnou) hladiny napětí a z dopružování, které nastává opožděně a se zrušením napětí postupně vymizí. Dopružování je pružnou částí deformace, které se také říká dotvarování.
Nepružná část dotvarování je zvláštní deformací, která roste při konstantní hladině napětí neustále s časem. Zde je nutno podotknout, že se obvykle pod pojmem dotvarování myslí jen tato nepružná část. Nepružná deformace se projevuje prakticky ihned po zvýšení hladiny napětí a po odlehčení ani s časem nevymizí. Po snížení hladiny napětí na původní hladinu
zůstává v celé své hodnotě.
Pracovní a deformační diagramy
Základní konstrukční principy přístrojů pro měření poměrných deformací ve zvoleném místě
K měření relativních deformací (poměrných přetvoření) ve zvoleném místě (bodě) konstrukce či prvku se používá řada přístrojů a snímačů, které se obvykle nazývají tenzometry či deformetry. Při těchto měřeních jde vždy o určení relativního pohybu rozměru vymezené
části objektu, tedy o detekci změn měrné délky l0 o přírůstek či úbytek Δl, vyvolaný změnou zatížení či účinku prostředí. Měrná délka tenzometrů se volí s ohledem na jejich konstrukci a konkrétní situaci vyšetřovaného objektu. Při měření na homogenních materiálech (kovy apod.) se nejčastěji používá délka 3-10 mm, na nehomogenních materiálech (beton, dřevo apod.) je nutné používat délek větších, obvykle 50-200 mm. Výsledkem měření je velikost relativní deformace ε = Δl/lo, která se obvykle udává v μm/m, bezrozměrně či v procentech a promilech. V praxi se nejvíce rozšířily tenzometry mechanické, strunové a elektrické – především odporové. Správnost měření relativních deformací závisí na kontaktu tenzometru s měřeným objektem, na kompenzaci či korekci chyb způsobených parazitními vlivy na údaj tenzometru (především teplota) a nezbytné kalibraci a ověřování používané techniky.
Základní principy tenzometrických měření a vyhodnocení při experimentální analýze konstrukčních prvků
Tenzometry mechanické
Tenzometry mechanické
Mechanických tenzometrů byla vyvinuta celá řada. Jsou konstruovány buď pro přímé měření poměrné deformace indikátorovými hodinkami, nebo mají pro zvýšení citlivosti hlavně u menších odměrných délek pákové zvětšení pohybu. Z nejběžněji používaných se jedná o následující typy.
• Tyčkový tenzometr s trny osazenými přímo do konstrukce
• Příložný tenzometr normální
• Příložný můstkový tenzometr s plochými pružinami (HM)
Místo indikátorových hodinek lze u většiny konstrukcí mechanických tenzometrů použít elektrické snímače posunutí, např. odporové či indukčnostní.
Tenzometry strunové
Principem činnosti strunových tenzometrů je určování frekvence vlastních kmitů
ocelové struny předepjaté mezi dvěma pevnými body, jejichž vzdálenost
tvoří měrnou délku tenzometru.
Reálný strunový tenzometr má strunu krytou v trubce a koncové hlavy uzpůsobené
buď pro montáž na povrch objektů či pro instalaci do stavebních hmot.
Tenzometry odporové
Odporové tenzometry kontaktní
Odporová tenzometrie je všeobecně rozšířená metoda určování deformací a napětí ve vybraných (kritických, rozhodujících) místech částí a celků konstrukcí. Úspěšně a spolehlivě je aplikována především na konstrukcích z homogenních materiálů. Dává při relativně malých nákladech velmi dobré. Vlastním mechanicko-elektrickým převodníkem je snímač, měnící mechanickou deformaci na změnu svého elektrického odporu. Materiálem snímače může
být kovový drátek či pásek, napařená vrstva či polovodičové vlákno. Pro běžné použití jsou vyráběny především kovové tenzometry různého provedení.
Princip funkce odporových snímačů spočívá ve změně odporu snímače způsobené změnou délky.
Pro reálný tenzometr je dána hodnota udávána výrobcem jako výběrový parametr dané série a označujeme ji K (konstanta tenzometru, gage factor).
Konstrukce kovových odporových tenzometrů a jejich parametry
Podle provedení měřicí mřížky můžeme rozdělit tenzometry na drátkové a fóliové. Drátkové tenzometry mají mřížku tvořenou tenkým odporovým drátkem (0,01 – 0,03 mm), obvykle z konstantanu (60 % Cu, 40 % Ni), vykazující dobrou linearitu až do cca 6,5 % deformace. Mřížka je přitmelena k podložce z papíru.
Foliové tenzometry se zhotovují fotochemickým způsobem technologií obdobnou výrobě plošných spojů z konstantanu nebo chromniklové folie na podložce z plastické hmoty. Oproti drátkovým snímačům mohou být i více elektricky zatíženy.Odporové tenzometry se lepí na povrch konstrukce speciálními lepidly. Povrch musí být předem dokonale připraven – u běžných povrchů odstraněny všechny nátěry, koroze i chemické vrstvy, dobře odmaštěno a odpovídajícím způsobem vyhlazeno.
Elektroakustické metody
Rozdělení elektroakustických metod, princip ultrazvukové a rezonanční metody, metody akustické emise
Mezi elektroakustické metody používané ve světě i u nás patří (v uzavřených
závorkách znamená I — impulzový zdroj ; S — buzení spojitého, ustáleného
kmitání):
• (I) kladívková metoda pružného impulzu – úderem kladívka na povrch zkoušeného prvku
• (I) metoda tlumeného rázu – spočívá v zatížení povrchu podloží nebo vozovky tlumeným rázem
• (I) ultrazvuková impulzová metoda – princip spočívá v opakovaném vysílání mechanických tlumených vln – impulzů - do zkoušeného materiálu, vyvozených v magnetostrikčním nebo piezoelektrickém budiči o ultrazvukové frekvenci. Ultrazvukový kmitočet je dán neměnnou, tzv. jmenovitou hodnotou podle konstrukce budiče. Běžně užívané budiče ve stavebnictví mají frekvence od 20 kHz do 150 kHz. Vzniklé vlnění - dilatační napěťové vlny -, které prošlo materiálem měřeného prvku po dráze L je sejmuto piezoelektrickým snímačem a časoměrným zařízením je změřena doba průchodu t. Vyhodnocenou veličinou je rychlost šíření UZ impulzu v = L/t
• (I) aktivní metoda akustické emise (AE) – je založena na tom, že v prostředí zatěžovaného prvku vznikají mikroporuchy (lomy krystalů, odlomy vnitřních vrstev, apod.), které vyvolávají mechanické impulzy dilatačních vln. Ty se šíří ve zkoušeném prvku jako UZ signály, jsou snímány piezoelektrickými snímači a zaznamenávány např. na magnetická media. Vyhodnocením lze určit polohu vznikajících trhlin a během zatěžování sledovat i jejich postupné šíření. Přednosti metody AE jsou např. v tom, že její pomocí lze stanovit dosavadní historii zatížení. Jedná se o tzv. Kaiserův efekt, který spočívá v tom, že pokud namáhání materiálu nedosáhne vyšší hodnoty, než které bylo dosaženo od zatížení v minulosti, nedochází k novému rozvoji vnitřních mikrodefektů a nejsou tudíž registrovány nové rozruchy.
• (S) rezonanční metoda je založena na tom, že prvek pravidelného tvaru a menšího rozměru (hranol, válec, deska aj.) se pomocí elektromechanického budiče a tónového generátoru umožňujícího vyvodit spojité harmonické kmitáním o frekvenci od 30 Hz někdy až do 30 kHz uvádí do rezonančního kmitočtu. Relativní amplituda vzniklého stojatého vlnění je většinou snímána piezoelektrickým snímačem a zaznamenávána např. na obrazovce osciloskopu. Měněním budící frekvence se najde největší amplituda, tj. ta, která vznikla v případě rezonance vzorku. Měřenými veličinami jsou rezonanční frekvence podélného, příčného (ohybového) a kroutivého kmitání stanovené při preferenci typů kmitání, které jsou dané podepřením vzorku a polohami budiče a snímače. Dále lze stanovit útlum kmitání z šířky příslušné rezonanční křivky.
• (S) vibrační metoda příčného kmitání velkých prvků – jedná se o analogii
rezonanční metody v příčném (ohybovém) vlnění
• (S) metoda fázových rychlostí Používá se pro měření na plošných konstrukcích s jednou přístupnou plochou.
• (S) metoda mechanické impedance – se používá pro zkoušení materiálů
s výraznými vazkopružnými vlastnostmi, jak je tomu např. u asfaltobetonových
vozovek nebo u podloží ze soudržných zemin.
Využití elektroakustických metod ve stavebnictví (ultrazvuková, rezonanční, akustická emise)
Stanovení vlastností betonu – dynamický modul pružnosti v tlaku/tahu
Stanovení vlastností betonu – pevnost v tlaku
UZ měřením lze pevnost betonu stanovit z kalibračního vztahu mezi rychlostí
šíření UZ impulzu v betonu a jeho krychelnou pevností. Dle ČSN rozeznáváme
• kalibrační vztahy obecné (zjištěné na nejméně 300 vzorcích),
• kalibrační vztahy směrné (nejméně na 100 zkušebních vzorcích), z nichž lze obdržet pevnosti betonu v tlaku Rbe s nezaručenou přesností
• kalibrační vztahy určující – úzké (pro jednu třídu betonu stanovené na 18 až 24 zkušebních vzorcích )
• kalibrační vztahy určující – široké (pro více tříd betonu), jimiž lze vyhodnotit upřesněné pevnosti betonu v tlaku Rbe.
Stanovení vlastností betonu – hutnost
Hutnost betonu T je možné určit z rychlosti vL3 a z měrných hmotností hutných
složek betonu, t.j. kameniva a zatvrdlého cementového tmele
Stanovení vlastností betonu – strukturální změny
Strukturální změny mohou vznikat na povrchu nebo uvnitř betonového tělesa
se rovněž dají určit pomocí UZ měření. Patří mezi ně zejména poruchy vlivem
požáru, degradace betonu vlivem povětrnosti (účinky mrazu), vlivem agresivity
prostředí (působení agresivních vod náporových i podzemních, solení silnic),
vlivem dynamického i statického zatížení a jiné, mimořádné vlivy.
• Povrchová degradace – pro její stanovení se používá povrchové měření na předem vyvolených měřicích základnách. Vliv porušeného místa se projevuje podstatným snížením UZ rychlosti a výrazným zmenšením amplitudy přicházejícího signálu
• Při hledání vnitřních poruch betonu v prvku se používá speciálních metodik měření i vyhodnocování, např. UZ měření na křižujících se měřicích základnách, plošná měření na měřicích sítích a vyhodnocení homogenity betonu pomocí čar stejných hladin rychlostí
Stanovení vlastností betonu – stejnoměrnost (stejnorodost)
Velmi výhodnou je UZ metoda pro zjišťování stejnoměrnosti betonu ve stavebních dílcích, prvcích a konstrukcích, neboť může průchodovou metodou elegantně stanovit průměrnou jakost betonu i uvnitř konstrukce, pokud je tato z obou stran přístupná. Stanoví se vzdálenosti odpovídajících protilehlých uzlů sítě, na nich se naměří doba průchodu UZ vlnění a spočítají se rychlosti, které se vynesou do výkresu prvku a vykreslí se jako vrstevnice na mapě čáry stejných rychlostí , obvykle po 100 m/s. Z jejich průběhu lze velmi dobře posoudit stejnoměrnost betonu v konstrukci.
Způsoby stanovení dynamického modulu pružnosti
Určí se z fyzikálního vztahu:
Ebu = ρ v2L / k2 . 10-6 [MPa]
kde ρ – objemová hmotnost betonu, [kg.m-3]
vL – impulzová rychlost podélného UZ vlnění, [m.s-1]
k – součinitel rozměrnosti prostředí (hodnoty k1, k2, k3, ).
Jednou z elegantních metod zjištění pružných dynamických charakteristik stavebních materiálů je rezonanční metoda. Je určena pro stanovení dynamických
hodnot : modulu pružnosti v tahu/tlaku Ebr, i jako jedna z mála metod, modulu
pružnosti ve smyku Gbr,
Definice
Podstatou rezonanční metody je změření hodnot určitého druhu vynuceného rezonančního kmitání menších zkušebních vzorků pravidelného geometrického tvaru, pro něž dovedeme teoreticky odvodit vztahy mezi vlastními frekvencemi a odpovídajícími pružnými charakteristikami materiálu. Nejběžněji se používají kontrolní zkušební vzorky ve tvaru dlouhých hranolů (např. 100.100.400 mm) nebo válců. Jak z uvedeného vyplývá je rezonanční metoda vhodná pro laboratorní zkoušení volných tj. nezabudovaných prvků, které mají být pokud možno homogenní. Beton můžeme pokládat za homogenní materiál, pokud je dobře zpracovaný bez vnitřních vad, trhlin, hnízd – pak naměřené výsledky odpovídají teoretickým vztahům s postačující přesností. Objeví-li se ve zkušebním vzorku nespojitosti, trhlinky, rozdílné hutnosti oblastí apod., je měření touto metodou často neuskutečnitelné.
Elektromagnetické metody
Princip metod, indikátory výztuže – co lze a co nelze zjistit jejich pomocí
Postup při hledání výztuže v železobetonových dílcích a konstrukcích
Stavebně technické průzkumy (STP)
Rozdělení STP
Účel provádění STP
K čemu se STP požaduje ?
Tři stupně STP
Co obsahuje zpráva o STP ?
Co obsahuje závěrečné zhodnocení objektu ?
Zatěžovací zkoušky
Členění zatěžovacích zkoušek dílců a konstrukcí
Dle podmínek pro provádění rozlišujeme:
• zatěžovací zkoušky nezabudovaných stavebních dílců prováděné zpravidla ve vybavených zkušebnách
• zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí před zahájením provozu nebo v době provozu
• zatěžovací zkoušky modelů stavebních konstrukcí, které jsou prováděny v laboratořích
Časové působení zkušebního zatížení vymezuje:
• zkoušky krátkodobé - slouží k ověření okamžitých vlastností
• zkoušky dlouhodobé - slouží ke studiu dlouhodobých přetvárných vlastností nebo degradace parametrů spolehlivosti
• zkoušky opakované pro soustavné sledování změn vybraných parametrů v době provozu
Dle dosaženého stupně zkušeb. zatížení dělíme zkoušky dílců a konstrukcí na:
• zkoušky bez dosažení únosnosti zkušebního vzorku, které slouží k průkazu velikosti přetvoření, u betonových konstrukcí rovněž k určení vzniku, rozvoje a maximální šířky trhlin
• zkoušky do dosažení únosnosti zkušebního vzorku
Charakter zatížení vymezuje dva rozdílné typy zkoušek:
• statické zatěžovací zkoušky, při nichž změna velikosti zatížení je pomalá nebo pohyb zatížení má zanedbatelné zrychlení, vyvozuje tedy na zkušební dílec nebo konstrukci statické účinky. Tento charakter zatížení je běžný u pozemních staveb
• dynamické zatěžovací zkoušky, při nichž zkušební zatížení mění svou velikost nebo polohu a vyvolává takové zrychlení zkušebního dílce nebo konstrukce, že nelze zanedbat vliv vzniklých setrvačných sil hmoty konstrukce. Dynamická zatížení vyvolávají velké točivé stroje na základy, nárazový vítr na vysoké stavby apod. Zvláštním případem je seismické zatížení a kmitající zatížení vyvolávající namáhání na únavu.
Uspořádání zatěžovací zkoušky
Časový postup zatěžovací zkoušky je rozdělen na etapy:
• příprava zatěžovací zkoušky zahrnuje zpracování programu zkoušky
• provádění zatěžovací zkoušky
• vyhodnocení zatěžovací zkoušky
Kritéria hodnocení výsledků zatěžovacích zkoušek
Abychom ověřili účinky zatížení, provádíme zatěžovací zkoušku nosné konstrukcenebo dílce s cílem získat podklady pro hodnocení:
• funkce zkoušené konstrukce při statickém nebo dynamickém zatížení
• spolehlivosti konstrukce z hlediska mezních stavů použitelnosti popř. únosnosti (u zkoušek dílců)
• výpočtových modelů, pokud je pochybnost, že použité výpočtové postupy nejsou dostatečně výstižné nebo není možné bezpečně zajistit všechny potřebné parametry pro výpočet
• spolehlivosti konstrukce, zejména jsou-li pochybnosti o shodě provedení konstrukce s požadavky návrhu (např. nedodržení předepsané pevnosti betonu v části konstrukce)
Na základě hodnocení výsledků zatěžovací zkoušky lze rozhodnout o uvedení konstrukce do běžného provozu (v nepříznivém případě uvedením do omezeného provozu) nebo o zahájení hromadné výroby dílců specifikova