Technická měření a diagnostika staveb 4a. Základy technického měření (měření trhlin) Libor Žídek 1 Vytvořeno za podpory projektu FRVŠ č. 2529/2009
Průzkum trhlin Zaměření na vznik a rozvoj trhlin (příčina vzniku, měření šířky, hloubky a pozice trhliny, místo vzniku trhliny např. cihla nebo malta, cementový tmel nebo kamenivo ). Příčina vzniku trhliny může pocházet z výroby (zanedbání technologie výroby, nebo ošetřování, nesprávné vazby zdiva) nebo z objemových změn způsobených vlhkostí, destrukcí vlivem přetížení. Podle směru trhlin lze správně určit příčinu porušení. Větší množství rozdílně orientovaných trhlin znesnadňuje správné určení příčiny jejich vzniku. U rozvoje trhliny je nutné určit, zda se jedná o trhlinu aktivní, nebo pasivní. Délka měření musí obsáhnout změnu teplot v průběhu roku. Pokud v průběhu měření dojde k výrazné změně šířky trhliny, musí se provést okamžitá opatření, která povedou k zajištění stavby. 2
Zařízení a metody pro měření trhlin: Fotodokumentace, nákres trhliny (příčina vzniku trhliny) Sádrová destička (rozhodnutí zda se jedná o aktivní, či pasivní trhlinu) Příložná srovnávací karta (šířka trhliny) Měřící lupa (šířka trhliny) Měřící mikroskop s osvětlením (šířka trhliny) Osazení analogových, nebo digitálních úchylkoměrů (šířka trhliny) Příložný sázecí deformetr (šířka trhliny) Ultrazvuková metoda (hloubka trhliny) Strunové tenzometry (šířka trhliny) Odporové tenzometry (šířka trhliny) Endoskop se světelným zdrojem (průběh trhliny) Jádrový vývrt (průběh trhliny a určení místa porušení) Hodnocení fotodokumentace metodou analýzy obrazu 3
Sádrová (indikační) destička Sádrová destička se osazuje na obnažené zdivo a navlhčené zdivo. Destička tloušťky 10 až 15 mm se osazuje kolmo na směr trhliny, vždy s přesahem 80 až 100 mm na každou stranu od trhliny. Při osazení destičky je nutné zajistit její správné zakotvení na povrchu zdiva a to na obou stranách sledované trhliny. Na povrchu destičky se vyznačí datum osazení a identifikační značka. Ve střední části destičky je vhodné vyznačit rysku, která bude sloužit k odečtení příp. hodnoty posunu. Destičky je nutné kontrolovat v pravidelných časových intervalech. Kontroluje se stav destiček, vznik trhlin a měření jejich šířky je zaznamenáno v zápisníku měření. Při osazování je nutné zajistit správnou přídržnost destiček k podkladu, pokud dojde k uvolnění destičky, nebo jejímu poškození, destička se nahradí novou, původní měření se prohlásí za neplatné. Měření je pouze informativní, výstupem je především konstatování, zda se jedná o aktivní, nebo pasivní trhlinu. 4
Příložná srovnávací karta Optický způsob měření šířky trhliny přiložením srovnávací karty kolmo na směr trhliny. Před vlastním použitím karty je vhodné si šířky čar ověřit měřícím mikroskopem. 5
Měřící lupa a mikroskop Na začátku se označí místa na měření šířky trhliny (min. 3 označená místa u jedné trhliny) Měření šířky se provádí kolmo na směr trhliny. Přesnost měření 0,1 až 0,001 mm. 6
Měření šířky trhlin pomocí analogových a digitálních úchylkoměrů Kolmo na směr trhliny se na konstrukci osadí dva trny. Trhlina musí procházet přibližně v polovině vzdálenosti mezi trny. Na první trn se osadí indikátorové hodinky s prodlouženou přenosovou tyčí, případně invarovým drátem tl. 3 až 4 mm. Druhý konec přenosové tyče se upne do druhého trnu pomocí stavěcího šroubu. Změna šířky trhlin se odečte na indikátorových hodinkách s přesností 0,01, nebo 0,001 mm. 7
Analogový a digitální úchylkoměry 8
Příložný sázecí deformetr Princip měření je shodný jako u analogového, nebo digitálního úchylkoměru. Na konstrukci zůstávají pouze měřící trny, ne celé měřící zařízení. Úchylkoměr se upne do přenosného rámu s jedním pevným a druhým pohyblivým hrotem. Vzdálenost posunu hrotu je mechanicky přenášena na úchylkoměr jako změna čtení. Pro měření je nutné pomocí měřící základny osadit dvojici hrotů. Délka měřící základny je shodná s délkou nosného rámu. Před začátkem měření se provede kalibrace měřené délky pomocí srovnávacího ethalonu (invarová tyč s určenou délkou). Následně se provádí měření na osazených trnech se záznamem do protokolu o měření (je nutné zaznamenat teplotu vzduchu a povrchu konstrukce). 9
Příložný sázecí deformetr 10
Ultrazvuková metoda Pro měření trhlin v betonu pomocí ultrazvuku se využívá ultrazvukový přístroj TICO. Přístroj pracuje se dvěmi sondami (budič a snímač) s frekvencí 54 khz. Pro kalibraci se používá kalibrační tyč s vyznačenou hodnotou rychlosti šíření ultrazvukových vln. Pro měření trhlin se využívá metoda nepřímá. Kolmo na trhlinu se vyznačí vzdálenosti L a 2 L např. 100 a 200 mm na každou stranu od sledované trhliny. Změří se rychlost ultrazvukových vln v první vzdálenosti, hodnota se uloží, shodné měření se provede v druhé vzdálenost (dvojnásobná vzdálenost původního měření). Přístroj vyhodnotí hloubku trhliny. Trhlina nesmí procházet celou tloušťkou kce, trhlinou nesní procházet betonářská výztuž. 11
Strunové tenzometry Principem měření je určení frekvence vlastních kmitů ocelové struny předpjaté mezi dvěmi trny na určené měrné délce. Po osazení struny je struna rozkmitána silovým impulzem vyvolaným krátkým proudovým pulsem do cívky, která je umístěny ve středu rozpětí struny. Následně je přepojeno vedení od cívky (cívka tvoří funkci indukčního snímače). Tlumené kmity struny indukují v cívce napětí o shodném kmitočtu, který je v měřícím obvodu aparatury vyhodnocen jako perioda T (µs) nebo frekvence f (Hz). Výsledná frekvence tedy závisí na délce struny, modulu pružnosti, měrné hmotnosti, napětí a deformaci struny, také na tepelné roztažnosti struny (α s =11 10-6 K -1 ). V praxi se tedy strunové tenzometry chrání pouzdry. 12
Odporové tenzometry Základem běžného elektrického tenzometru bývá odporový tenzometr což je pasivní čidlo, které měří mechanické prodloužení. Změny prodloužení jsou v tenzometru převáděny na změny elektrického odporu. Při natahování se zvětšuje délka drátu, zmenšuje se jeho průřez a podle použitého materiálu se mění i jeho měrný elektrický odpor. Drátkový Fóliový Tenzometrická růžice 13
Endoskop se světelným zdrojem Pomocí boroskopu můžeme sledovat změnu šířky trhliny i její průběh v širokých trhlinách nad 1,5 mm. U neprůběžných trhlin je vhodné prohlídku provádět pomocí fibroskopu. Průměry sond od 0,7 mm. Při prohlídce je možné v místě trhliny provést vrtanou sondu, s následným odsátím prachu. 14
Jádrový vývrt Pomocí jádrového vývrtu jsme schopni rozeznat období vzniku trhliny a charakter porušení. Současně jsme schopni určit reálnou šířku trhliny v celé délce vývrtu, objektivně lze určit i hloubku trhliny a rozhodnout o vhodném způsobu sanace. 15