Измерване на силата на опън. Единици за повърхностно напрежение. Определяне и оценка на силата на опън на армировката

Определянето на енергия и сила на повърхностното напрежение съответства на мерната единица за енергия и сила. Енергийната единица е J / m 2, мощност - N / m... Изразите на енергия и мощност са еквивалентни и числовата стойност е еднаква и в двете измерения. Така че за вода при 293 К:

Едно измерение лесно се извлича от друго:

SI: J / m 2 \u003d N ∙ m / m 2 \u003d N / m;

Влиянието на различни фактори върху стойността

Повърхностно напрежение

Влияние на химическата природа на материята

Повърхностното напрежение е работата, изразходвана за разкъсване на междумолекулните връзки. Следователно, колкото по-силни са междумолекулните връзки в дадено тяло, толкова по-голямо е повърхностното му напрежение на границата с газовата фаза. Следователно, повърхностното напрежение е по-ниско за неполярни течности със слаби междумолекулни връзки и по-високо за полярни течности. Веществата с междумолекулни водородни връзки, като вода, имат високо повърхностно напрежение.

Таблица 9.1

Стойности на повърхностното напрежение и специфичната повърхностна енергия на някои вещества на границата с въздуха

* - дадени са стойности на специфична повърхностна енергия

Влияние на температурата

С повишаване на температурата разстоянието между молекулите се увеличава, с повишаване на температурата повърхностното напрежение на отделните течности намалява, тоест връзката се изпълнява:

За много течности зависимост σ \u003d f (T) е близо до линейна. Екстраполацията на линейната връзка към оста на абсцисата определя критичната температура T C от това вещество. При тази температура двуфазната система течност-пара престава да съществува и става еднофазна.

За много вещества температурните коефициенти на повърхностно напрежение са приблизително от –0,1 до –0,2 mJ / (m 2 K).

Влияние на природата на съседните фази

Повърхностно напрежение ( σ 12) на границата между две течности 1 и 2 зависи от тяхната химическа природа (полярност). Колкото по-голяма е разликата в полярността на течностите, толкова по-голямо е повърхностното напрежение на границата им (правилото на Rebinder).

Количествено, повърхностното напрежение между повърхностите на границата на две взаимно наситени течности може да се изчисли, като се използва приблизителното правило на Антонов.

Правилото на Антонов (1907):Ако течностите са ограничено разтворими една в друга, тогава повърхностното напрежение на границата w 1 / w 2 е равно на разликата между повърхностните напрежения на взаимно наситените течности на тяхната граница с въздух или със собствени пари:

Намокряне

Намокряне - взаимодействие на течност с твърдо или друго течно тяло при наличието на едновременен контакт на три несмесваеми фази, една от които обикновено е газ (въздух).

Когато малко количество течност се нанесе върху повърхността на твърдо вещество или върху повърхността на друга течност с висока плътност, са възможни два случая: в първия случай течността приема формата на капка, в другия случай тя разпространява. Нека разгледаме първия процес, когато капка не се разпространи по повърхността на друго тяло.

Три единици действат на единица дължина на периметъра:

1. Повърхностната енергия на твърдото вещество, с тенденция към намаляване, разтяга капката върху повърхността. Тази енергия е равна на повърхностното напрежение на твърдо вещество на границата с въздуха σ TG.

2. Повърхностна енергия на границата твърдо течност σ TJ има тенденция да компресира капчицата, т.е. повърхностната енергия се намалява чрез намаляване на повърхността.

3. Повърхностна енергия на границата на течна капчица с въздух σ LH насочени тангенциално към сферичната повърхност на капката.

Ъгъл θ , образуван от допирателни към повърхностите на повърхността, ограничаващ намокрящата течност и имащ връх на границата на трите фази, се нарича ъгъл на контакт или ъгъл на контакт.

Проекцията на вектора σ LH върху хоризонталната ос е произведение на σ LH · cos θ .

В условия на равновесие:

σ TG \u003d σ TG + σ LG · cos θ, (9.8)

. (9.9)

Получената връзка (9.9) се извиква уравнение на Йънг .

В зависимост от стойностите на равновесния ъгъл на контакт има три основни типа намокряне:

Анализ на уравнението на Йънг

1. Ако σ TG\u003e σ TG, тогава cos θ\u003e 0 и θ < 90° (ъгъл на контакт) остър - омокряне .

Пример: вода на повърхността на метал, покрит с оксиден филм. Колкото по-малък е ъгълът θ и още cos θ , толкова по-добро е намокрянето.

3. Ако σ TG \u003d σ TGтогава cos θ \u003d 0 и θ \u003d 90 ° е границата между омокряемостта и неомокряемостта.

4. Ако тогава cos θ \u003d 1 и θ \u003d 0 ° - пълно омокряне (разпръскване) - капката се разпространява в тънък филм. Пример: живак на повърхността на олово без оксиден филм.

Пълно ненамокряне, тоест такава позиция при θ = 180 ° не се наблюдава, тъй като когато кондензираните тела влязат в контакт, повърхностната енергия винаги намалява.

Омокряемостта на някои твърди вещества с вода се характеризира със следните ъгли на контакт: кварц - 0 °, малахит - 17 °, графит - 55 °, парафин - 106 °. Тефлонът е най-силно намокреният с вода, ъгълът на омокряне е 120 °.

Различните течности неравномерно мокрят една и съща повърхност. Според приблизително правило - течността, която е по-близка по полярност до омокрящото вещество, по-добре омокря повърхността.

Според вида на селективното омокряне всички твърди вещества се разделят на три групи:

· Хидрофилен (олеофобен ) материали - по-добре навлажнени с вода от неполярните въглеводороди: кварц, силикати, карбонати, метални оксиди и хидроксиди, минерали (ъгъл на контакт по-малък от 90 ° от водната страна).

· Хидрофобни (олеофилни) материали - по-добре се овлажнява с неполярни течности от вода: графит, въглища, сяра, парафин, тефлон.

Пример 9.1. Определете контактния ъгъл, образуван от капка вода върху твърдо вещество, ако повърхностното напрежение на интерфейса въздух-твърдо вещество, вода-твърдо вещество и вода-въздух са съответно равни: 0,057; 0,020; 0,074 J / m 2. Ще намокри ли водата тази повърхност?

Решение:

Според закона на Юнг:

cos θ< 0 и θ\u003e 90 ° - тази повърхност не е навлажнена с вода.

Флотация

Флотацията е един от най-често срещаните методи за обработка на минерали. Този метод обогатява около 90% от руди на цветни метали, въглища, сяра и други естествени материали.

Обогатяването (разделянето) на флотацията се основава на различно омокряне на вода на ценни минерали и отпадъчни скали. В случай на флотация на пяна, въздухът се барботира през водна суспензия от натрошена руда (целулоза), към мехурчетата на която се прилепват хидрофобни частици от ценен минерал (чисти метали или техните сулфиди), след което изплуват на повърхността на водата, и с образуваната пяна се отстраняват механично за по-нататъшна обработка. Отпадъчните скали (кварц, алумосиликати) се навлажняват добре с вода и се утаяват във флотационни машини.

Пример 9.2. Кварц и сяра на прах се изсипват върху повърхността на водата. Какво явление може да се очаква, ако контактният ъгъл за кварца е 0 °, а за сярата 78 °.

Решение:

Тъй като за кварц θ = 0 ° - пълно омокряне, след това кварцът ще се намокри напълно с вода и ще се утаи на дъното на съда. Контактният ъгъл за сярата е близо до 90 °; следователно сярният прах ще образува суспензия на водната повърхност.

Характеристики на извит интерфейс

Строителни материали. GOST 22362-77: Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване на силата на опън на армировката. OKS: Строителни материали и строителство, Строителни конструкции. ГОСТОВЕ. Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване на сила ....class \u003d text\u003e

ГОСТ 22362-77

Стоманобетонни конструкции. Методи за измерване на сила на опън на армировката

ГОСТ 22362-77
Група W39

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ НА СЪЮЗА НА ССР

УСИЛЕНИ БЕТОННИ КОНСТРУКЦИИ
Методи за измерване на опънната сила на арматурата
Стоманобетонни конструкции. Метод за
определяне на армировъчно напрежение сухожилие

Дата на въвеждане 1977-07-01

ОДОБРЕНО с Резолюция на Държавния комитет на Министерския съвет на СССР по строителните работи от 1 февруари 1977 г. N 4
РЕПУБЛИКАЦИЯ. Януари 1988г

Този стандарт се прилага за стоманобетонни предварително напрегнати конструкции, направени с напрежение на армировката по механични, електротермични, електротермомеханични методи и установява следните методи за измерване на силата на опън на армировката:
метод на гравитационно измерване;
метод на измерване според показанията на динамометъра;
метод на измерване според показанията на манометъра;
метод на измерване по стойността на удължението на армировката;
измерване по метода на напречния тип;
метод за измерване на честотата.

1. Общи разпоредби

1.1. Приложението на метода за измерване на опънната сила на армировката е установено в работни чертежи, стандарти или технически спецификации за предварително напрегнати стоманобетонни конструкции.

1.2. Измерването на силата на опън на армировката се извършва по време на нейното опъване или след завършване на опъването.

1.3. За измерване на силата на опън на армировката се използват устройства - PRDU, IPN-7, PIN, които са преминали държавни тестове и се препоръчват за масово производство.
Схеми и технически характеристики на устройствата са дадени в допълнение 1. Разрешено е да се използват други устройства, които отговарят на изискванията на този стандарт.

1.4. Устройствата, използвани за измерване на силата на опън на армировката, трябва да бъдат проверени в съответствие с GOST 8.002-86 и да имат калибрационни характеристики, направени под формата на таблици или графики.

1.5. Преди употреба устройството трябва да бъде проверено за съответствие с инструкциите за неговото използване. Редът на измерванията трябва да бъде в съответствие с реда, предвиден в тази инструкция.

1.6. Резултатите от измерването на силата на опън на армировката трябва да се записват в дневник, формата на който е даден в допълнение 2.

2. Гравитационен метод за измерване на силата на опън на армировката

2.1. Гравитационният метод се основава на установяване на връзката между силата на опън на армировката и масата на тежестите, които я опъват.

2.2. Гравитационният метод се използва в случаите, когато опъването се извършва от натоварвания директно през система от лостове или ролки.

2.3. За измерване на силата на опън на армировката се измерва масата на тежестите, чрез която се определя силата на опън на армировката, като се взема предвид системата за пренос на сила от тежестите към опънатата армировка, загуби от триене и други загуби , Ако някой. Загубите в системата за прехвърляне на силата на опън от тежести към армировката се отчитат от динамометър при калибриране на системата.

2.4. Масата на товара трябва да се измерва с грешка до 2,5%.

3. Измерване на силата на опън на армировката според показанията на динамометъра

3.1. Методът за измерване на силата на опън на армировката според показанията на динамометъра се основава на връзката между опъната сила и деформациите на динамометъра.

3.2. Динамометърът е включен в силовата верига на армировката между крайните ограничители или извън тях по такъв начин, че силата на опън на армировката да се възприема от динамометъра.

3.3. Силата на опън на армировката се определя от калибрационната характеристика на динамометъра.

3.4. Когато динамометърът е свързан с верига от няколко паралелни армировъчни елемента, се измерва общата сила на опън. Размерът на силата на опън във всеки елемент може да се определи по един от методите, посочени в раздел. 5, 6 и 7 от този стандарт.

3.5. За измерване на силата на опън на армировката се използват примерни динамометри съгласно GOST 9500-84. Разрешено е да се използват други динамометри с клас на точност най-малко 2,5.

3.6. Получените показания трябва да бъдат в рамките на 30 - 100% от скалата на динамометъра.

4. Измерване на силата на опън на армировката според показанията на манометъра

4.1. Методът за измерване на силата на опън според показанията на манометъра се основава на връзката между налягането в цилиндъра на крика, измерено от манометъра, и силата на опън на армировката.

4.2. Измерването на силата на опън на армировката според показанията на манометъра се използва при опъването му с хидравлични крикове. Определянето на метрологичните характеристики на хидравличните крикове се извършва в съответствие с GOST 8.136-74.

4.3. Определянето на силата на опън на армировката според показанията на манометъра се извършва директно в процеса на опъване и завършва, когато силата се прехвърля от крика към ограничителите на матрицата или стойката.

4.4. С груповото напрежение на армировката се определя общата сила. Размерът на силата на опън на всеки елемент се определя по един от методите, посочени в раздела. 5, 6 и 7 от този стандарт.

4.5. За измерване на силата на опън на армировката се използват примерни манометри съгласно GOST 8625-77 с хидравлични крикове.

4.6. Класът на точност на манометрите, определен съгласно ГОСТ 8.401-80, трябва да бъде най-малко 1,5.

4.7. При измерване на силата на опън според показанията на манометъра, стойностите на получените стойности трябва да бъдат в рамките на 30-90% от скалата на манометъра.

4.8. При опъване на котвата с хидравлични крикове, в хидравличната система са монтирани същите манометри, с които е извършено калибрирането.

5. Измерване на силата на опън на армировката по стойността на нейното удължение

5.1. Методът за измерване на силата на опън по величината на удължението на предварително напрегнатата армировка се основава на зависимостта на удължението на армировката от величината на напреженията, която, като се вземе предвид площта на напречното сечение на армировката , определя силата на опън.

5.2. Методът за измерване на силата на опън на армировката по стойността на нейното удължение, поради относително ниската му точност, не се прилага самостоятелно, а в комбинация с други методи, дадени в раздели 3, 4, 6 и 7 от този стандарт.
Относително ниската точност на този метод се дължи на променливостта на еластопластичните свойства на армиращата стомана, както и на деформируемостта на формите и ограничителите.

5.3. За да се измери силата на опън по величината на удължението, е необходимо да се определи стойността на истинското удължение на подсилващия елемент по време на опъването му и да има диаграма "удължаване на напрежението" на армировката.

5.4. Изчисляването на удължението на армиращата стомана при липса на диаграма на удължаване на напрежението е позволено да се извършва съгласно формулата, дадена в допълнение 3.

5.5. При електротермичния метод на опъване с нагряване извън матрицата дължината на подсилващия елемент се определя предварително, като се вземат предвид еластопластичните свойства на стоманата, дължината на матрицата, загубите от напрежение поради деформация на матриците, изместването и срутването на армировката спира и се контролира систематично. Тези загуби се установяват в началото на производството и се проверяват периодично.

5.6. Методът за измерване на опънната сила чрез удължаване на армировката се използва в комбинация с методите за измерване на опънната сила според показанията на манометър или динамометър. В този случай се записва моментът на началото на изместването на стрелката на манометъра или динамометъра и след това се измерва удължението на армировката.

5.7. За да измерите дължината на армировката, матрицата или стойката и удълженията по време на опъването на армировката, приложете:
метални измервателни владетели в съответствие с GOST 427-75;
метална измервателна лента в съответствие с GOST 7502-80;
шублери в съответствие с ГОСТ 166-80.

5.8. Силата на опън на армировката по отношение на нейното удължение се определя като произведение на площта на нейното напречно сечение от размера на напрежението. В този случай площта на напречното сечение на армировката, взета от партидата, се определя в съответствие с точка 2.3 от GOST 12004-81.

5.9. Размерът на напреженията се определя от диаграмата на опън на армировката, взета от същата партида. Диаграмата е изградена в съответствие с точка 8 от GOST 12004-81.

5.10. Количеството удължение на армировката се измерва с инструменти, монтирани директно върху армировката; индикатори за набиране съгласно GOST 577-68; лостови тензодатчици в съответствие с GOST 18957-73 или измервателните уреди, посочени в точка 5.7 за рисковете, приложени към армировката.

5.11. В случай на електротермично напрежение на армировката с нагряване извън матрицата, големината на удълженията, причиняващи напрежението на армировката, се определя като разлика между общите удължения и загубите от срутване на анкерите и деформацията на формата.

5.12. Общото удължение на армировката се определя като разликата между разстоянията между ограничителите на силовата форма или стойката и дължината на арматурната заготовка между анкерите, измерена при същата температура.

5.13. Стойността на "срутване на анкерите" се определя от данните за изпитване на анкерите в съответствие с точка 3.9 от GOST 10922-75.

5.14. Деформациите на формата на нивото на ограничителите се определят като разликата между разстоянията между тях преди и след опъване на армировката с инструмента, посочен в точка 5.7.

5.15. Измерването на силата на опън по величината на удължението може да се извърши по време на процеса на опъване и след завършването му.

6. Измерване на силата на опън на армировката по метода на напречния тип

6.1. Методът се основава на установяване на връзката между силата, която дърпа армировката с дадено количество в напречна посока, и силата на опън на армировката.

6.2. Напречното прибиране на армировката може да се извърши по цялата дължина на армировката, опъната между спирачките на матрицата (скоба на основата на матрицата), и въз основа на ограничителите на самото устройство (устройства със собствена основа).

6.3. При издърпване на армировка върху основата на формата устройството се опира на формата, която е звено в измервателната верига. При човек в основата на устройството устройството се свързва с армировката в три точки, но не е в контакт с матрицата.

6.4. Когато се измерва силата на опън на армировката по метода на напречния тип, армировката не трябва да има остатъчни деформации.

6.5. При измерване на силата на опън на армировката чрез изтеглящия метод се използват механични устройства от типа PRDU или електромеханични устройства от типа PIN.

6.6. Използваните устройства трябва да имат клас на точност най-малко 1,5; разделението на скалата не трябва да надвишава 1% от горната гранична стойност на контролираното напрежение.

6.7. Грешката на калибриращата характеристика не трябва да надвишава ± 4%.
Пример за оценка на грешката при определяне на калибрационната характеристика е даден в справочно приложение 4.

6.8. Мястото за инсталиране на електромеханичните устройства трябва да е на поне 5 m от източниците на електрически шум.

6.9. Съотношението на деформацията на армировката към нейната дължина не трябва да надвишава:
1: 150 - за фитинги от тел, пръти и въжета с диаметър до 12 mm;
1: 300 - за прътови и въжени фитинги с диаметър над 12 mm.

6.10. Когато се измерва силата на опън на армировката, устройството със собствена основа се монтира върху армировката навсякъде по дължината му. В този случай съединенията на армировката не трябва да са в основата на устройството.

6.11. При измерване на силата на опън на армировката с устройства без собствена основа (със скоба въз основа на формата), устройствата се монтират в средата на интервала между ограничителите (чертеж). Преместването на мястото за монтаж на устройствата от средата на участъка не трябва да надвишава 2% от дължината на котвата.

Инструментална схема за измерване на силата на опън на армировката

Формата; - ПИН устройство; - устройство IPN-7;
- фитинги; - спира; - PRDU устройство

7. Честотен метод за измерване на силата на опън на армировката

7.1. Честотният метод се основава на връзката между напрежението в армировката и честотата на нейните естествени напречни вибрации, които се установяват в опънатата армировка след определено време след извеждането й от равновесие чрез удар или някакъв друг импулс.

7.2. За да измерите силата на опън на армировката чрез честотния метод, използвайте устройството IPN-7 (без собствена основа).

7.3. Устройството IPN-7 измерва броя на вибрациите на опънатата армировка за определено време, чрез което силата на опън се определя, като се вземат предвид калибрационните характеристики за даден клас, диаметър и дължина на армировката.

7.4. Използваните устройства трябва да осигуряват измерване на честотата на естествените вибрации на армировката с грешка, която не надвишава ± 1,5%.

7.5. Относителната грешка при определяне на опънната сила на армировката не трябва да надвишава ± 4%.

7.6. Мястото на инсталиране на честотните устройства трябва да е на поне 5 м от източника на електрически шум.

7.7. Първичният измервателен преобразувател, когато измерва силата на опън на армировката с устройства без собствена основа, трябва да бъде разположен на участъка на армировката, отдалечен от средата на дължината му на разстояние не повече от 2%.
По време на вибрации наблюдаваната армировка по цялата й дължина не трябва да влиза в контакт със съседни подсилващи елементи, вградени части и форма.

8. Определяне на калибрационните характеристики на устройствата

8.1. Определянето на характеристиките за калибриране на устройствата се извършва чрез сравняване на показанията на устройството с дадена сила, записани според показанията на динамометър с клас на точност най-малко 1,0, инсталиран последователно с опънатата армировка.
Определянето на калибрационните характеристики на манометрите е позволено да се извършва без фитинги чрез сравняване на показанията на манометъра и примерен динамометър, монтиран последователно с хидравличен крик.

8.2. При калибриране на прегради максималната сила на опън на армировката трябва да надвишава номиналната проектна сила на опън на армировката с размера на допустимото положително отклонение. Минималната сила трябва да бъде не повече от 50% от номиналната проектна стойност.
Броят на етапите на зареждане трябва да бъде най-малко 8, а броят на измерванията на всеки етап трябва да бъде поне 3.

8.3. При максималната сила на опън на армировката показанието на примерния динамометър трябва да бъде най-малко 50% от скалата му.

8.4. Определяне на калибрационните характеристики на устройствата, използвани за измерване на силата на опън на армировката чрез метода на напречния тип и честотния метод.

8.4.1. Определянето на калибрационните характеристики на устройствата трябва да се извършва за всеки клас и динамометър на армировката, а за устройства без собствена основа - за всеки клас, диаметър и дължина на армировката.

8.4.2. Дължината на армиращите елементи, при които силата на опън се измерва чрез устройства със собствена основа, трябва да надвишава дължината на основата на устройството поне 1,5 пъти.

8.4.3. Когато се измерва силата на опън на армировката с устройства без собствена основа:
дължината на армиращите елементи при калибриране не трябва да се различава от дължината на контролираните елементи с повече от 2%;
отклонението на местоположението на устройството или сензора на устройството от средата на дължината на котвата не трябва да надвишава 2% от дължината на котвата за механични устройства и 5% за устройства с честотен тип.

8.5. Пример за начертаване на характеристиките за калибриране на устройството PRDU е даден в справочно допълнение 4.

9. Определяне и оценка на силата на опън на армировката

9.1. Силата на опън на армировката се определя като средна аритметична стойност на резултатите от измерването. В този случай броят на измерванията трябва да бъде поне 2.

9.2. Оценката на силата на опън на армировката се извършва чрез сравняване на стойностите на силите на опън на армировката, получени по време на измерването, с опъната сила, посочена в стандарта или работни чертежи за стоманобетонни конструкции; отклонението на резултатите от измерванията не трябва да надвишава допустимите отклонения.

9.3. Оценката на резултатите от определяне на силата на опън на армировката чрез нейното удължение се извършва чрез сравняване на действителното удължение с удължението, определено от изчислението.
Действителното удължение не трябва да се различава от изчислените стойности с повече от 20%.
Пример за изчисляване на удължението на армиращата стомана е даден в допълнение 3.

10. Изисквания за безопасност

10.1. Лицата, обучени в правилата за безопасност, които са изучавали конструкцията на устройството и технологията за измерване на опънната сила, имат право да измерват силата на опън на армировката.

10.2. Трябва да се разработят и стриктно прилагат мерки, за да се гарантира спазването на изискванията за безопасност в случай на счупване на клапана при измерване на опънната сила.

10.3. Лицата, които не участват в измерването на силата на опън на армировката, не трябва да се намират в зоната на опънатата армировка.

10.4. За лицата, участващи в измерването на силата на опън на армировката, трябва да се осигури надеждна защита с щитове, мрежи или специално оборудвани преносими кабини, подвижни инвентарни скоби и сенници, които предпазват от изхвърлянето на грайфери и счупени армировъчни пръти.

Приложение 1 (справка). Схеми и технически характеристики на устройства PRDU, IPN-7 и PIN

Приложение 1
Справка

PRDU устройство

Действието на устройството PRDU при измерване на силата на опън на армировката на прътите и въжетата се основава на еластична скоба на подсилващия елемент в средата на разстоянието между ограничителите и при измерване на напрежението на проводника върху неговата скоба в основата на тягата на устройството. Деформацията на пружината на устройството се измерва с индикатор за набиране съгласно GOST 577-68, който е показанието на устройството.

Напречно на оста на армировката се създава постоянно движение на системата от две последователно свързани връзки: опънат усилващ елемент и пружина на устройството.
С увеличаване на силата на опънатата армировка, съпротивлението към напречния тип се увеличава и нейното движение намалява и следователно деформацията на пружината на устройството се увеличава, т.е. показания на индикатора на устройството.
Характеристиката за калибриране на устройството зависи от диаметъра и дължината на армировката при работа на основата на матрицата и само от диаметъра при работа на основата на ограничителна рамка.
Устройството PRDU се състои от тяло, шарнир с направляваща тръба, водещ винт с циферблат и дръжка, пружина със сферична гайка, опъваща кука, индикатор, ограничител или ограничителна рамка (Фигура 1 от това приложение).

Схема на устройството PRDU

Акцент; - пролет; - индикатор; - тяло; - панта;

Крайник с дръжка; - собствена база; - кука
По дяволите 1

При измерване на силата на опън на армировката на пръти и въжетата, устройството се монтира с акцент върху стойка, палет или калъп. Куката за захващане се поставя под пръта или въжето и чрез завъртане на водещия винт от дръжката му се осигурява контакт с пръта или въжето. Чрез по-нататъшно въртене на водещия винт се създава предварително прибиране на армировката, чиято стойност се фиксира с индикатор.
В края на предварителната скоба, според риска, положението на крайника, твърдо свързан с водещия винт, е маркирано върху тялото (страничната повърхност на крайника е разделена на 100 части), а след това въртенето на оловото винт се продължава с няколко оборота.
След завършване на избрания брой обороти показанията на индикатора се записват. Силата на опън на армировката се определя от калибрационната характеристика на устройството.
Когато се измерва силата на опън на армираща тел с диаметър 5 mm или по-малко, ограничителят се заменя със ограничителна рамка с основа от 600 mm, а куката за захващане се заменя с малка кука. Силата на опъване на проводника се определя от характеристиката за калибриране на устройството с монтирана рамка.
Ако е невъзможно да се постави ограничителят на устройството в равнината между стените на матриците (оребрени плочи, покривни плочи и т.н.), той може да бъде заменен с поддържащ лист с отвор за преминаване на пръта с кука.

IPN-7 устройство

Устройството се състои от нискочестотен честотомер с усилвател, разположен в корпуса, метър и първичен измервателен преобразувател, свързан чрез проводник към усилвателя (фиг. 2 от това приложение).

Схема на устройството IPN-7

Корпус на инструмента; - брояч; - жицата;
първичен преобразувател -
По дяволите 2

Принципът на действие на устройството се основава на определяне на честотата на естествените вибрации на опъната армировка, която зависи от напрежението и неговата дължина.
Вибрациите на армировката са причинени от напречен удар или други средства. Първичният измервателен преобразувател на устройството възприема механични вибрации, преобразува ги в електрически вибрации, чиято честота след усилване се отчита от електромеханичния брояч на устройството. Чрез честотата на естествените вибрации, използвайки калибриращата характеристика, се определя силата на опън на армировката на съответните диаметри, класове и дължини.

ПИН устройство

Устройството се състои от рамка със ограничители, ексцентрик с лостово устройство, регулираща гайка, еластичен елемент с тензодатчици, кука и елементи на електрическата верига, разположени в отделно отделение, които съдържат усилвател и изчислително устройство (Фигура 3 от настоящото приложение).
Устройството измерва силата, необходима за странично изместване на опънатата армировка с предварително определено количество.
Посоченото странично изместване на армировката спрямо ограничителите, прикрепени към рамката на устройството, се създава чрез преместване на ексцентричната дръжка в ляво положение. В този случай лостът премества винта на регулиращата гайка с количество, което зависи от ексцентричността на ексцентрика. Необходимата сила за изместване зависи от силата на опън на армировката и се измерва чрез деформациите на еластичния елемент.
Устройството е калибрирано за всеки клас и диаметър на армировката. Показанията му не зависят от дължината на опънатата армировка.

Схема на ПИН устройство

Спира; - кадър; - ексцентричен; - настройка
ядка; - еластичен елемент с телени тензодатчици
(намира се под корпуса); - кука; - кутия с елементи
електрическа верига

Основни технически характеристики на устройствата

	Сила на опън, tf	Диаметър на арматурата, мм		Дължина на арматурата, m		Дължина на собствената основа на устройството, mm	Тегло устройство, кг

IPN-7		3 9 12 -	8 10 16 18	5,0 4,0 3,5 3,0	12 12 11 8	Без собствена база
					Без граници
		6 9 12 - 20 - -	8 10 16 18 22 25 28	2,0 2,5 2,8 3,0 4,5 6,0 8,0	4 12 14 18 24 24 24	Без собствена база
					Без граници

Приложение 2 (препоръчително). Дневник на резултатите от измерването на силата на опън на армировката

(Лявата страна на масата)

датата мярка	Тип от	Данни за клапаните					Данни за инструмента
		Количество в арма- обиколка елементи	Клас ar- матура, марка да стане	Диа- метър, mm	Дължина mm	Дизайн сила на опън жения (но- окончателен и прием)	Тип и номер	Мулти- тяло везни	Изход- ъъъ до- инициатори

Продължение (дясната страна на масата)

Индикации за скала				Мощност напрежение	Отклонение от проектните стойности	Пример- желание
			Средно по	фитинги,
мярка- на	мярка- на	мярка- на	3 измерения като се вземат предвид множител везни

Приложение 3 (справка). Изчисляване на удължаването на армираща стомана

Приложение 3
Справка

Изчисляването на удължението на армировъчната стомана със съотношение на стойността на нейното предварително напрежение към средната стойност на условното напрежение на текучест над 0,7 се извършва по формулата

При съотношение и по-малко или равно на 0,7, удължението се изчислява по формулата

където е предварителното напрежение на армировъчната стомана, kgf / cm;

- средната стойност на конвенционалното напрежение на провлачване на армировъчната стомана, определена от опит или взета равна на 1,05 kgf / cm;
- стойността на отхвърляне на конвенционалното напрежение на добив, определена съгласно таблица 5 GOST 5781-75, GOST 10884-81, таблица 2 GOST 13840-68, GOST 8480-63, kgf / cm;
- модул на еластичност на армираща стомана, определен съгласно таблица 29 от SNiP P-21-75, kgf / cm;
- първоначална дължина на армировката, вж
Пример 1.
Приблизителна дължина на армираща стомана от клас A-IV при \u003d 5500 kgf / cm \u003d 1250 cm, опън - механично

м начин.

1. Съгласно таблица 5 GOST 5781-75 определете стойността на отхвърляне на конвенционалното напрежение на добив \u003d 6000 kgf / cm; съгласно таблица 29 на SNiP P-21-75 се определя модулът на еластичност на армиращата стомана \u003d 2 10 kgf / cm.

2. Определете стойността

3. Изчислете съотношението, следователно удължението на армировъчната стомана се определя по формулата (1)

Пример 2.
Изчисляване на удълженията на високоякостната армираща тел от клас Вр · П при \u003d 9000 kgf / cm и \u003d 4200 cm, опън - механично

1. Според резултатите от контролните тестове се определя средната стойност на конвенционалното напрежение на добив \u003d 13400 kgf / cm; съгласно таблица 29 SNiP 11-21-75 определя модула на еластичност на армираща стомана VR-P. \u003d 2 10 kgf / cm.

2. Изчислете съотношението, следователно удължението на армиращата стомана се определя по формулата (2).

Приложение 4 (справка). Пример за оценка на относителната грешка при определяне на характеристиката за калибриране на устройството

Приложение 4
Справка

Необходимо е да се установи относителната грешка при определяне на калибрационните характеристики на устройството PRDU за арматури от клас A-IV с диаметър 25 mm, дължина 12,66 m при максимална сила на опън \u003d 27 tf, посочена в работните чертежи.

1. На всеки етап от натоварването се определя силата на опън на армировката, съответстваща на показанията на устройството.

при тези стъпки за зареждане. Така че на първия етап на зареждане

15 tf, \u003d 15.190 tf, \u003d 14.905 tf, \u003d 295 дивизии, \u003d 292 деление.
2. Определете обхвата на индикациите в tf

За първия етап на зареждане това е:

3. Определете относителния диапазон на показанията в проценти

За първия етап на зареждане това ще бъде:

което не надвишава.

4. Пример за изчисляване на максималната и минималната сила по време на калибрирането:

Тс;
tf.

Размерът на стъпките за зареждане трябва да бъде не повече от

Вземете стойността на стъпката на зареждане (с изключение на последната стъпка), равна на 2 tf. Стойността на последната стъпка на зареждане се приема като 1 tf.
На всеки етап се вземат 3 показания (), от които се определя средната аритметична стойност.Получените стойности на калибрационната характеристика са дадени под формата на таблица и графика (чертеж на това приложение).

		Показания на инструмента в отдели

УСИЛЕНИ БЕТОННИ СТРУКТУРИ

МЕТОДИ ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА

ГОСТ 22362-77

ДЪРЖАВЕН КОМИТЕТ НА СЪВЕТА НА МИНИСТЪРИТЕ НА СССР
СТРОИТЕЛСТВО

Москва

РАЗВИТО

Научноизследователски институт за бетон и стоманобетон (НИИЖБ) към Държавния комитет по строителството на СССР

Директор К.В. Михайлов

Тематични ръководители: Г.И. Бердичевски, В.А. Клевцов

Изпълнители: В.Т. Дяченко, Ю.К. Жулев, Н.А. Марков, С.А. Мадатян

Всесоюзен изследователски институт по фабрична технология на сглобяеми бетонни изделия и конструкции (стоманобетон ВНИИ) към Министерството на строителната индустрия на СССР

Директор Г.С. Иванов

Ръководителят на темата E.Z. Ермаков

Изпълнителят В.Н. Марухин

Изследователска лаборатория по физико-химична механика на материалите и технологичните процеси на Главмоспромстройматериалов

Директор А.М. Горшков

Ръководител и изпълнител на темата E.G. Рац

Изследователски институт за строителни конструкции (НИИСК) към Държавния комитет по строителството на СССР

Директор А.И. Буракас

Ръководителят на темата е Д.А. Коршунов

Изпълнители: V.S. Голобородко, М.В. Сидоренко

ПРЕДСТАВЕНО от Научноизследователския институт за бетон и стоманобетон (НИИЖБ) на Държавния комитет по строителството на СССР

Директор К.В. Михайлов

ПОДГОТОВЕН ЗА ОДОБРЕНИЕ от Отдела за техническо регулиране и стандартизация на Държавния комитет по строителството на СССР

Началник отдел В.И. Сичев

Ръководител на отдела по стандартизация в строителството М.М. Новиков

Гл. специалисти: И.С. Лифанов, А.В. Шерстнев

ОДОБРЕН И ВЪВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с Указ на Държавния комитет на Министерския съвет на СССР по строителните работи от 1 февруари 1997 г. № 4

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ НА СЪЮЗА НА ССР

С постановление на Държавния комитет на Министерския съвет на СССР по строителните работи от 1 февруари 1977 г. № 4, датата за въвеждане на

от 01.07 1977г .

Неспазването на стандарта се наказва от закона

Този стандарт се прилага за стоманобетонни предварително напрегнати конструкции, произведени с напрежение на армировката чрез механични, електротермични, електротермични и механични методи и установява следните методи за измерване на силата на опън на армировката:

метод на гравитационно измерване;

метод на измерване според показанията на динамометъра;

метод на измерване според показанията на манометъра;

метод на измерване по стойността на удължението на армировката;

измерване по метода на напречния тип;

метод за измерване на честотата.

1. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

1.1. Приложението на метода за измерване на силата на опън на армировката е установено в работни чертежи, стандарти или технически условия за предварително напрегнати стоманобетонни конструкции.

1.3. За измерване на силата на опън на армировката се използват устройства - PRDU, IPN-7, PIN, които са преминали държавни тестове и се препоръчват за масово производство.

Схемите и техническите характеристики на устройствата са дадени в справочната информация. Разрешено е и използването на други устройства, които отговарят на изискванията на този стандарт.

1.4. Устройствата, използвани за измерване на силата на опън на армировката, трябва да бъдат проверени в съответствие с GOST 8.002-71 и да имат калибрационни характеристики, направени под формата на таблици или графики.

1.6. Резултатите от измерването на силата на опън на армировката трябва да се записват в дневник, чиято форма е дадена в препоръчаната.

2. ГРАВИТАЦИОНЕН МЕТОД ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА

2.3. За измерване на силата на опън на армировката се измерва масата на тежестите, чрез която се определя силата на опън на армировката, като се отчита системата за пренос на сила от тежестите към опънатата армировка, загуби от триене и други загуби , Ако някой. Загубите в системата за прехвърляне на силата на опън от тежести към армировката се отчитат от динамометър при калибриране на системата.

2.4. Масата на товара трябва да се измерва с грешка до 2,5%.

3. ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА ПО ПОКАЗАНИЯТА НА ДИНАМОМЕТРА

3.3. Силата на опън на армировката се определя от калибрационната характеристика на динамометъра.

3.4. Когато динамометърът е свързан с верига от няколко паралелни армировъчни елемента, се измерва общата сила на опън. Размерът на силата на опън във всеки елемент може да се определи чрез един от методите, посочени в ,, и този стандарт.

3.5. За измерване на силата на опън на армировката се използват примерни динамометри съгласно GOST 9500-75. Разрешено е да се използват други динамометри с клас на точност най-малко 2,5.

3.6. Получените показания трябва да бъдат в рамките на 30-100% от скалата на динамометъра.

4. ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА ПО ПОКАЗАНИЯТА НА МАНОМЕТРА

4.1. Методът за измерване на силата на опън според показанията на манометъра се основава на връзката между налягането в цилиндъра на крика, измерено чрез манометъра, и силата на опън на армировката.

4.3. Определянето на силата на опън на армировката според показанията на манометъра се извършва директно в процеса на опъване и завършва, когато силата се прехвърли от крика към ограничителите на матрицата или стойката.

4.4. С груповото напрежение на армировката се определя общата сила. Размерът на силата на опън на всеки елемент се определя от един от методите, посочени в и този стандарт.

4.5. За измерване на силата на опън на армировката използвайте примерни манометри в съответствие с GOST 8625-69 с хидравлични крикове.

4.6. Класът на точност на манометрите, определен съгласно ГОСТ 13600-68, трябва да бъде най-малко 1,5.

4.7. Когато се измерва силата на опън според показанията на манометъра, стойностите на получените стойности трябва да бъдат в рамките на 30-90% от скалата на манометъра.

5. ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА ПО СТОЙНОСТТА НА УДЪЛЖЕНИЕТО НИ

5.2. Методът за измерване на силата на опън на армировката чрез стойността на нейното удължение, поради относително ниската му точност, не се използва самостоятелно, а в комбинация с други методи, дадени в и този стандарт.

Относително ниската точност на този метод се дължи на променливостта на еластично-пластичните свойства на армиращата стомана, както и на деформируемостта на формите и ограничителите.

5.3. За да се измери силата на опън по величината на удължението, е необходимо да се определи стойността на истинското удължение на подсилващия елемент под напрежение и да има диаграма на "удължаване на напрежението" на армировката.

5.4. Изчисляването на удължението на армировъчната стомана при липса на диаграма на удължаване на напрежението може да се извърши съгласно формулата, дадена в референцията.

5.6. Методът за измерване на силата на опън чрез удължаване на армировката се използва в комбинация с методите за измерване на силата на опън според показанията на манометър или динамометър. В този случай се записва моментът на началото на изместването на стрелката на манометъра или динамометъра и след това се измерва удължението на армировката.

метални измервателни владетели в съответствие с GOST 427-75;

метална измервателна лента в съответствие с GOST 7502-69;

шублери в съответствие с ГОСТ 166-73.

5.9. Размерът на напреженията се определя от диаграмата на опън на армировката, взета от същата партида. Диаграмата е изградена в съответствие с точка 8 от GOST 12004-66.

5.10. Количеството удължение на армировката се измерва с инструменти, монтирани директно върху армировката; индикатори за набиране съгласно GOST 577-68; лостови тензодатчици в съответствие с GOST 18957-73 или посочени в измервателните уреди за рисковете, приложени към армировката.

5.11. При електротермично напрежение на армировката с нагряване извън матрицата, големината на удълженията, причиняващи напрежението на армировката, се определя като разлика между общите удължения и загубите от срутване на анкерите и деформацията на формата.

5.13. Стойността на „срутване на анкери“ се определя от данните от изпитванията на анкери в съответствие с параграф 3.9. ГОСТ 10922-76.

5.15. Измерването на силата на опън по величината на удължението може да се извърши по време на процеса на опъване и след неговото завършване.

6. ИЗМЕРВАНЕ НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА ПО МЕТАД НА НАПРЕЖЕНО ИЗТЕЧАНЕ

6.3. При издърпване на армировка върху основата на формата устройството се опира на формата, която е звено в измервателната верига. При човек в основата на инструмента инструментът контактува с котвата в три точки, но не е в контакт с матрицата.

6.7. Грешката на калибриращата характеристика не трябва да надвишава ± 4%.

Пример за оценка на грешката при определяне на калибрационната характеристика е даден в референцията.

6.9. Съотношението на деформацията на армировката към нейната дължина не трябва да надвишава:

1: 150 - за фитинги от тел, пръти и въжета с диаметър до 12 mm;

1: 300 - за прътови и въжени фитинги с диаметър над 12 mm.

6.11. При измерване на силата на опън на армировката с устройства без собствена основа (със скоба въз основа на формата), устройствата се монтират в средата на интервала между ограничителите (чертеж). Преместването на мястото за монтаж на инструмента от средата на участъка не трябва да надвишава 2% от дължината на котвата.

Инструментална схема за измерване на силата на опън на армировката

1 - форма; 2 - ПИН устройство; 3 - устройство IPN-7; 4 - фитинги; 5 - спирки;

9. ОПРЕДЕЛЯНЕ И ОЦЕНКА НА СИЛАТА НА НАТЯГАНЕ НА КЛАПАНА

9.3. Оценката на резултатите от определяне на опънната сила на армировката чрез нейното удължаване се извършва чрез сравняване на действителното удължение с удължението, определено от изчислението.

Действителното удължение не трябва да се различава от изчислените стойности с повече от 20%.

Пример за изчисляване на удължението на армировъчната стомана е даден в референцията.

10. ИЗИСКВАНИЯ ЗА БЕЗОПАСНОСТ

10.1. Лицата, обучени в правилата за безопасност, които са изучавали конструкцията на устройството и технологията за измерване на опънната сила, имат право да измерват опънната сила на армировката

10.4. За лицата, участващи в измерването на силата на опън на армировката, трябва да се осигури надеждна защита с щитове, мрежи или специално оборудвани преносими кабини, подвижни инвентарни скоби и сенници, които предпазват от освобождаване на дръжки и счупени армировъчни пръти.

ПРИКАЧЕН ФАЙЛ 1

Справка

ДИАГРАМИ И ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА PRDU, IPN-7 И ПИН УСТРОЙСТВА

PRDU устройство

Действието на устройството PRDU при измерване на силата на опън на армировката на прътите и въжетата се основава на еластичното издърпване на усилващия елемент в средата на разстоянието между ограничителите и при измерване на силата на опън на проводника, издърпвайки го при основа на ограничителната рамка на устройството. Деформацията на пружината на устройството се измерва с индикатор за набиране в съответствие с GOST 577-68, който е индикацията на устройството Control.

Напречно на оста на армировката се създава постоянно движение на системата от две последователно свързани връзки: опънат усилващ елемент и пружина на устройството.

С увеличаване на силата на опънатата армировка, съпротивлението към напречния тип се увеличава и нейното движение намалява и следователно деформацията на пружината на устройството се увеличава, т.е. показания на индикатора на устройството.

Характеристиката за калибриране на устройството зависи от диаметъра и дължината на армировката при работа на основата на матрицата и само от диаметъра при работа на основата на ограничителна рамка.

Устройството PRDU се състои от тяло, панта с направляваща тръба, водещ винт с циферблат и дръжка, пружина със сферична гайка, кука за опън, индикатор, ограничител или ограничителна рамка (това приложение).

Когато се измерва силата на опън на армировката на въдиците и въжетата, устройството се поставя с акцент върху стойка, палет или форма. Куката за захващане се поставя под пръта или въжето и чрез завъртане на водещия винт от дръжката му се осигурява контакт с пръта или въжето. Чрез по-нататъшно въртене на водещия винт се създава предварително прибиране на армировката, чиято стойност се фиксира с индикатор.

В края на предварителната скоба, според риска, положението на крайника, твърдо свързан с водещия винт, е маркирано върху тялото (страничната повърхност на крайника е разделена на 100 части), а след това въртенето на оловото винт продължава за няколко завъртания.

След приключване на избрания брой обороти, показанията на индикатора (Control2) се записват. Силата на опън на армировката се определя от характеристиката за калибриране на устройството P \u003d f (Control2).

При измерване на силата на опън на армираща тел с диаметър по-малък от 5 mm, ограничителят се заменя със ограничителна рамка с основа от 600 mm, а куката за захващане се заменя с малка кука. Силата на опъване на проводника се определя от характеристиката за калибриране на устройството с монтирана рамка.

Ако е невъзможно да се постави ограничителят на устройството в равнината между стените на матриците (оребрени плочи, покривни плочи и т.н.), това може да се забележи от поддържащ лист с отвор за преминаване на пръчка с кука.

IPN-7 устройство

Устройството се състои от нискочестотен честотен брояч с усилвател, разположен в корпуса, брояч и първичен измервателен преобразувател, свързан чрез проводник към усилвателя (това приложение).

Схема на устройството PRDU

1 - ударение; 2 - пролет; 3 - индикатор; 4 - тяло; 5 - панта; 6 - крайник с дръжка; 7 - собствена база; 8 - кука

Схема на устройството IPN-7

1 - корпус на устройството; 2 - брояч; 3 - жицата; 4 първичен преобразувател -

Принципът на действие на устройството се основава на определяне на честотата на естествените вибрации на опъната армировка, която зависи от напрежението и неговата дължина.

Вибрациите на армировката са причинени от напречен удар или други средства. Първичният измервателен преобразувател на устройството възприема механични вибрации, преобразува ги в електрически вибрации, чиято честота след усилване се отчита от електромеханичния брояч на устройството. Чрез честотата на естествените вибрации, използвайки калибриращата характеристика, се определя силата на опън на армировката на съответните диаметри, класове и дължини.

ПИН устройство

Устройството се състои от рамка със ограничители, ексцентрик с лостово устройство, регулираща гайка, еластичен елемент с тензодатчици, кука и елементи от електрическата верига, разположени в отделно отделение, които съдържат усилвател и изчислително устройство (това приложение ).

Устройството измерва силата, необходима за странично изместване на опънатата армировка с предварително определено количество.

Посоченото странично изместване на армировката спрямо ограничителите, прикрепени към рамката на устройството, се създава чрез преместване на ексцентричната дръжка в ляво положение. В този случай лостът премества винта на регулиращата гайка с количество, което зависи от ексцентричността на ексцентрика. Необходимата сила за изместване зависи от силата на опън на армировката и се измерва чрез деформациите на еластичния елемент.

Устройството е калибрирано за всеки клас и диаметър на армировката. Показанията му не зависят от дължината на опънатата армировка.

Схема на ПИН устройство

1 - спира; 2 - кадър; 3 - ексцентричен; 4 - регулираща гайка; 5 - еластичен елемент с телени тензометри (разположен под корпуса); 6 - кука; 7 - кутия с елементи на електрическата верига.

Основни технически характеристики на устройствата

Тип устройство	Сила на опън, tf	Диаметър на арматурата, мм	Дължина на арматурата, m		Дължина на собствената основа на устройството, mm	Тегло на устройството, кг
Тип устройство					Дължина на собствената основа на устройството, mm	Тегло на устройството, кг
					Без собствена база



				Без граници
					Без собствена база






				Без граници

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЖУРНАЛ
записване на резултатите от измерването на силата на опън на армировката

Дата на измерване

Тип артикул

Данни за клапаните

Данни за инструмента

Индикации за скала

Сила на опъване на армировката, tf

Отклонение от проектните стойности

Забележка

Брой подсилващи елементи

Клас на армировка, клас стомана

Диаметър, мм

Дължина mm

Проектна сила на опън (номинал и толеранс

Вид и номер

Умножител на мащаба

Изходни показатели

1-во измерение

2-ро измерение

3-то измерение

Средно 3 измервания, като се вземе предвид множителят на скалата

В § 7.1 разгледани са експерименти, показващи тенденцията на течността да се свива. Това свиване е причинено от повърхностно напрежение.

Силата, която действа по повърхността на течността, перпендикулярна на линията, ограничаваща тази повърхност, и има тенденция да я намали до минимум, се нарича сила на повърхностното напрежение.

Измерване на силата на повърхностно напрежение

За да измерим силата на повърхностното напрежение, нека направим следния експеримент. Вземете правоъгълна телена рамка, едната страна на която ABдължина л може да се движи с ниско триене във вертикалната равнина. След като потопихме рамката в съд със сапунена вода, получаваме сапунен филм върху нея (фиг. 7.11, а). Веднага щом издърпаме рамката от сапунената вода, жицата ABведнага ще започне да се движи. Сапуненият филм ще свие повърхността му. Следователно, върху протакането ABсила действа перпендикулярно на проводника към филма. Това е силата на повърхностното напрежение.

За да предотвратите движението на проводника, трябва да приложите някаква сила към него. За да създадете тази сила, можете да прикрепите към жицата мека пружина, прикрепена към основата на статива (вижте фиг. 7.11, о). Силата на пружината заедно със силата на гравитацията, действаща върху проводника, ще се добавят към получената сила За равновесието на проводника е необходимо равенството
, където е силата на повърхностно напрежение, действаща върху проводника от една от повърхностите на филма (Фигура 7.11, б).

Оттук
.

От какво зависи силата на повърхностното напрежение?

Ако преместите жицата на разстояние з, след това външна сила F 1 = 2 F ще свърши работата

(7.4.1)

Според закона за запазване на енергията тази работа е равна на промяната в енергийния (в случая на повърхността) филм. Първоначалната повърхностна енергия на сапунен филм с площ С 1 се равнява U P 1 = = 2σS 1 , тъй като филмът има две повърхности от една и съща площ. Крайна повърхностна енергия

където С 2 - площта на филма след преместване на проводника на разстояние з... Следователно,

(7.4.2)

Приравнявайки дясната страна на изразите (7.4.1) и (7.4.2), получаваме:

Следователно, силата на повърхностното напрежение, действаща върху границата на повърхностния слой с дължина л, е равно на:

(7.4.3)

Силата на повърхностното напрежение е насочена тангенциално към повърхността, перпендикулярна на границата на повърхностния слой (перпендикулярна на телта ABв този случай вижте фиг. 7.11, а).

Измерване на коефициента на повърхностно напрежение

Има много начини за измерване на повърхностното напрежение на течностите. Например, повърхностното напрежение а може да се определи, като се използва настройката, показана на фигура 7.11. Ще разгледаме друг метод, за който не се твърди, че е по-точен в резултата от измерването.

Прикрепете към чувствителния динамометър меден проводник, огънат, както е показано на фигура 7.12, а. Поставяме съд с вода под телта, така че жицата да докосва повърхността на водата (фиг. 7.12, б)и „се залепи“ за нея. Сега ще спуснем бавно съда с вода (или, което е същото, ще повдигнем динамометъра с жица). Ще видим, че заедно с проводника, водният филм, който го обгръща, се издига и показанието на динамометъра постепенно се увеличава. Той достига максималната си стойност в момента на разкъсване на водния филм и "отделянето" на проводника от водата. Ако извадим теглото му от показанията на динамометъра в момента на отделяне на проводника, тогава получаваме силата F, равна на двойното повърхностно напрежение (водният филм има две повърхности):

където л - дължината на проводника.

При дължина на проводника 1 \u003d 5 cm и температура 20 ° C силата се оказва равна на 7,3 · 10 -3 N. Тогава

Резултатите от измерванията на повърхностното напрежение на някои течности са показани в таблица 4.

Таблица 4

Таблица 4 показва, че летливите течности (етер, алкохол) имат по-малко повърхностно напрежение от нелетливите течности, например живак. Има много малко повърхностно напрежение в течния водород и особено в течния хелий. За разлика от това течните метали имат много високо повърхностно напрежение.

Разликата в повърхностното напрежение на течностите се обяснява с разликата в силите на междумолекулното взаимодействие.

Във физиката тяговата сила е сила, действаща върху въже, въже, кабел или подобен обект или група обекти. Всичко, което е опънато, окачено, подпрено или разклатено от въже, въже, кабел и така нататък, е подложено на сила на дърпане. Както всички сили, напрежението може да ускори предметите или да ги накара да се деформират. Способността да се изчисли силата на опън е важно умение не само за студентите по физика, но и за инженерите, архитектите; Тези, които строят стабилни къщи, трябва да знаят дали определено въже или кабел могат да издържат на силата на теглене на теглото на обекта, така че да не провисне или да не се срути. Започнете да четете статията, за да научите как да изчислите силата на опън в някои физически системи.

Стъпки

Определяне на силата на опън върху една нишка

Определете силите на всеки край на конеца. Издърпващата сила на дадена нишка, въже, е резултат от силите, издърпващи въжето във всеки край. Припомняме ви сила \u003d маса × ускорение... Ако приемем, че въжето е опънато, всяка промяна в ускорението или масата на обект, окачен на въжето, ще промени напрежението в самото въже. Не забравяйте за постоянното ускорение на гравитацията - дори системата да е в покой, нейните компоненти са гравитационни обекти. Можем да приемем, че силата на изтегляне на дадено въже е T \u003d (m × g) + (m × a), където „g“ е ускорението на гравитацията на всеки обект, поддържан от въжето, а „a“ е всяко друго ускорение, въздействащо върху предмети.
- За да решим много физически проблеми, предполагаме перфектно въже - с други думи, нашето въже е тънко, няма маса и не може да се разтегне или счупи.
- Като пример, нека разгледаме система, при която товар е окачен на дървена греда с едно въже (вижте изображението). Нито самият товар, нито въжето се движат - системата е в покой. В резултат на това знаем, че за да бъде балансът на товара, силата на опън трябва да бъде равна на силата на гравитацията. С други думи, сила на опън (F t) \u003d гравитация (F g) \u003d m × g.
  - Да предположим, че товарът има маса 10 kg, следователно силата на опън е 10 kg × 9,8 m / s 2 \u003d 98 нютона.
Помислете за ускорение. Гравитацията не е единствената сила, която може да повлияе на теглещата сила на въжето - всяка сила, приложена към обект върху въжето с ускорение, прави същото. Ако например обект, окачен на въже или кабел, се ускори със сила, тогава ускорителната сила (маса × ускорение) се добавя към силата на опън, генерирана от теглото на този обект.
- Да предположим, че в нашия пример 10 кг товар е окачен на въже и вместо да бъде прикрепен към дървена греда, той е изтеглен нагоре с ускорение 1 m / s 2. В този случай трябва да отчетем ускорението на товара, както и ускорението на гравитацията, както следва:
  - F t \u003d F g + m × a
  - F t \u003d 98 + 10 kg × 1 m / s 2
  - F t \u003d 108 нютона.
Помислете за ъглово ускорение. Обект на въже, въртящ се около точка, считана за център (като махало), упражнява напрежение върху въжето чрез центробежна сила. Центробежната сила е допълнителната сила на теглене, която въжето създава, като го "избутва" навътре, така че товара да продължи да се движи по дъга, а не по права линия. Колкото по-бързо се движи обектът, толкова по-голяма е центробежната сила. Центробежната сила (F c) е равна на m × v 2 / r, където „m“ е масата, „v“ е скоростта, а „r“ е радиусът на окръжността, по която се движи товара.
- Тъй като посоката и стойността на центробежната сила се променят в зависимост от това как обектът се движи и променя скоростта си, общото напрежение на въжето винаги е успоредно на въжето в централната точка. Не забравяйте, че гравитацията постоянно действа върху обекта и го дърпа надолу. Така че, ако обектът се люлее вертикално, пълно напрежение най-силният в най-ниската точка на дъгата (за махало това се нарича точка на равновесие), когато обектът достигне максималната си скорост, и най-слабата в горната част на дъгата, когато обектът се забавя.
- Нека приемем, че в нашия пример обектът вече не се ускорява нагоре, а се люлее като махало. Нека нашето въже е с дължина 1,5 м, а товарът ни се движи със скорост 2 м / сек, когато преминава през най-ниската точка на люлеенето. Ако трябва да изчислим силата на опън в най-ниската точка на дъгата, когато тя е най-голяма, тогава първо трябва да разберем дали товарът изпитва равно гравитационно налягане в тази точка, както в останалото състояние - 98 нютона. За да намерим допълнителната центробежна сила, трябва да решим следното:
  - F c \u003d m × v 2 / r
  - F c \u003d 10 × 2 2 / 1,5
  - F c \u003d 10 × 2,67 \u003d 26,7 нютона.
  - По този начин общото напрежение ще бъде 98 + 26,7 \u003d 124,7 Нютона.
Имайте предвид, че силата на изтегляне поради гравитацията се променя, когато натоварването преминава през дъгата. Както беше отбелязано по-горе, посоката и големината на центробежната сила се променят, когато обектът се люлее. Във всеки случай, въпреки че гравитацията остава постоянна, нетна сила на опън поради гравитацията промени също. Когато люлеещият се обект е не в най-ниската точка на дъгата (точка на равновесие) гравитацията я дърпа надолу, но силата на теглене я изтегля нагоре под ъгъл. Поради тази причина тяговата сила трябва да устои на част от силата на гравитацията, а не на цялата.
- Разделянето на силата на гравитацията на два вектора може да ви помогне да визуализирате това състояние. Във всяка точка на дъгата на вертикално люлеещ се обект въжето прави ъгъл "θ" с линия през равновесната точка и центъра на въртене. Веднага след като махалото започне да се люлее, силата на гравитацията (m × g) се разделя на 2 вектора - mgsin (θ), действащ тангенциално на дъгата по посока на равновесната точка и mgcos (θ), действащ успоредно на сила на опън, но в обратна посока. Напрежението може да устои само на mgcos (θ) - силата, насочена срещу него - не на цялата гравитационна сила (с изключение на точката на равновесие, където всички сили са еднакви).
- Да приемем, че когато махалото е наклонено на 15 градуса от вертикалата, то се движи със скорост 1,5 m / s. Ще намерим силата на опън чрез следните действия:
  - Съотношението на силата на опън към силата на гравитацията (T g) \u003d 98cos (15) \u003d 98 (0.96) \u003d 94.08 нютона
  - Центробежна сила (F c) \u003d 10 × 1,5 2 / 1,5 \u003d 10 × 1,5 \u003d 15 нютона
  - Пълно напрежение \u003d T g + F c \u003d 94,08 + 15 \u003d 109,08 нютона.
Изчислете триенето. Всеки предмет, който е издърпан от въжето и изпитва "спирачна" сила от триенето на друг обект (или течност), предава този ефект върху напрежението в въжето. Силата на триене между два обекта се изчислява по същия начин, както във всяка друга ситуация - съгласно следното уравнение: Силата на триене (обикновено се записва като F r) \u003d (mu) N, където mu е коефициентът на сила на триене между обектите и N е обичайната сила на взаимодействие между обектите или силата, с която те се натискат един върху друг. Имайте предвид, че триенето в покой - триене, което възниква в резултат на опит за привеждане на обект в покой в \u200b\u200bдвижение - се различава от триенето на движението - триене, което се получава в резултат на опит за принуждаване на движещ се обект да продължи да се движи.
- Да предположим, че нашата тежест от 10 кг вече не се люлее, сега тя се тегли хоризонтално с въже. Да предположим, че коефициентът на триене на движението на земята е 0,5 и нашият товар се движи с постоянна скорост, но трябва да му дадем ускорение от 1m / s 2. Този брой въвежда две важни промени - първо, вече не е необходимо да изчисляваме теглителна сила спрямо гравитацията, тъй като нашето въже не поддържа тежестта. Второ, трябва да изчислим напрежението на триене, както и ускорението на масата на товара. Трябва да решим следното:
  - Обикновена сила (N) \u003d 10 кг и × 9,8 (ускорение чрез гравитация) \u003d 98 N
  - Фрикционна сила на движение (F r) \u003d 0,5 × 98 N \u003d 49 Нютона
  - Сила на ускорение (F a) \u003d 10 kg × 1 m / s 2 \u003d 10 нютона
  - Общо напрежение \u003d F r + F a \u003d 49 + 10 \u003d 59 нютона.
Изчисляване на силата на опън върху множество нишки
1. Повдигнете вертикални успоредни тежести с ролка. Блоковете са прости механизми, състоящи се от окачен диск, който позволява да се обърне посоката на опъване на въжето. В проста конфигурация на блока въжето или кабелът преминават от окачения товар нагоре към блока, след това надолу към друг товар, като по този начин създават две секции от въже или кабел. Във всеки случай напрежението във всяка от секциите ще бъде еднакво, дори ако двата края са изтеглени от сили с различна величина. За система от две маси, окачени вертикално в блок, силата на опън е 2g (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1), където „g“ е ускорението на гравитацията, „m 1“ е маса на първия обект, „m 2" е масата на втория обект.
  - Обърнете внимание на следното, физическите проблеми предполагат това блокове са перфектни - нямат маса, триене, не се чупят, деформират и не се отделят от поддържащото ги въже.
  - Да предположим, че имаме две тежести, окачени вертикално в успоредните краища на въжето. Единият товар има маса 10 кг, а другият има маса 5 кг. В този случай трябва да изчислим следното:
    - T \u003d 2g (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1)
    - T \u003d 2 (9,8) (10) (5) / (5 + 10)
    - T \u003d 19,6 (50) / (15)
    - Т \u003d 980/15
    - Т \u003d 65,33 нютона.
  - Имайте предвид, че тъй като едната тежест е по-тежка, всички останали елементи са равни, тази система ще започне да се ускорява, следователно тежест от 10 кг ще се движи надолу, принуждавайки втората тежест да се покачи.
2. Окачете тежести, като използвате блокове с непаралелни вертикални струни. Блоковете често се използват за насочване на теглителната сила в посока, различна от нагоре или надолу. Ако например товар е окачен вертикално от единия край на въжето, а другият край държи товара в диагонална равнина, тогава непаралелната система от блокове има формата на триъгълник с ъгли в точките с първия товар, вторият и самият блок. В този случай напрежението в въжето зависи както от силата на гравитацията, така и от компонента на силата на теглене, който е успореден на диагоналната част на въжето.
  - Да приемем, че имаме система с тегло 10 kg (m 1), окачено вертикално, свързано с тегло 5 kg (m 2), поставено върху наклонена равнина от 60 градуса (този наклон се счита за без триене). За да намерите напрежението в въжето, най-лесният начин е първо да напишете уравнения за силите, които ускоряват тежестите. Тогава ние действаме така:
    - Окаченият товар е по-тежък, няма триене, така че знаем, че се ускорява надолу. Напрежението в въжето се изтегля нагоре, така че да се ускори по отношение на получената сила F \u003d m 1 (g) - T, или 10 (9,8) - T \u003d 98 - T.
    - Знаем, че товар в наклонена равнина се ускорява нагоре. Тъй като няма триене, ние знаем, че напрежението издърпва товара нагоре по равнината и го изтегля надолу само собственото си тегло. Компонентът на силата, теглеща надолу наклонената, се изчислява като mgsin (θ), така че в нашия случай можем да заключим, че тя се ускорява по отношение на получената сила F \u003d T - m2 (g) sin (60) \u003d T 5 (9,8) (0,87) \u003d Т - 42,14.
    - Ако приравним тези две уравнения, ще получим 98 - T \u003d T - 42,14. Намерете T и вземете 2T \u003d 140,14, или T \u003d 70,07 нютона.
3. Използвайте множество направления, за да закачите обекта. В заключение, нека си представим, че даден обект е окачен от Y-образна въжена система - две въжета са фиксирани към тавана и се срещат в централната точка, от която идва третото въже с товар. Силата на изтегляне на третото въже е очевидна - просто изтегляне от гравитацията или m (g). Напреженията на другите две въжета са различни и трябва да се добавят до сила, равна на силата на гравитацията нагоре във вертикално положение и равна на нула в двете хоризонтални посоки, като се приеме, че системата е в покой. Напрежението в въжето зависи от теглото на окачените товари и от ъгъла, с който всяко въже се отклонява от тавана.
  - Да приемем, че в нашата Y-система долното тегло има маса 10 кг и е окачено от две въжета, едното от които е на 30 градуса от тавана, а другото на 60 градуса. Ако трябва да намерим напрежението във всяко от въжетата, трябва да изчислим хоризонталните и вертикалните компоненти на опъването. За да намерите T 1 (опъването на въже, което е с наклон 30 градуса) и T 2 (напрежението на въже, което е 60 градуса), трябва да решите:
    - Съгласно законите на тригонометрията, съотношението между T \u003d m (g) и T 1 и T 2 е равно на косинуса на ъгъла между всяко от въжетата и тавана. За T1, cos (30) \u003d 0.87, както за T2, cos (60) \u003d 0.5
    - Умножете напрежението в долното въже (T \u003d mg) по косинуса на всеки ъгъл, за да намерите T1 и T2.
    - T 1 \u003d 0,87 × m (g) \u003d 0,87 × 10 (9,8) \u003d 85,26 нютона.
    - T2 \u003d 0,5 × m (g) \u003d 0,5 × 10 (9,8) \u003d 49 нютона.

Подобни статии

Обсъдете:

Какво представлява ломбардният заем и какви са неговите характеристики? Lombard е издаден заем: Ломбардният заем в обикновения смисъл е пари, които могат да бъдат получени в ...
Понятието "знание" и "теория на знанието" (епистемология, епистемология) Теория на знанието понятие и съдържание: Понятието "знание" и "теория на знанието" (епистемология, епистемология) В ...
Първобитната ера на човечеството: Много интересно и неочаквано изследване, което за съжаление остана ...
Прости и сложни преценки: Съждения, които се формират от прости съждения, използвайки логически ...