Vastusvenymäliuskojen käyttö betonirakenteiden muodonmuutoksen mittauksissa

1. Tutkittaessa rakenteita kuormittamalla on rakenteissa syntyvät muodonmuutokset ja jännitykset saatava tarpeellisista kohdin määritetyiksi ja rekisteröidyiksi myöhemmin tapahtuvaa analysointia varten. Näihin tarkoituksiin on monenlaisia eri periaatteisiin pohjautuvia menetelmiä. Varsin yleisesti käytetään betonirakenteiden kuormituksissa sekä laboratorio- että kenttäolosuhteissa mekaanisia mittakelloja ja muodonmuutosmittareita. Nämä ovatkin nopeita ja helppoja käyttää taipumia tai pieniä siirtymiä mitattaessa. Erittäin käyttäkelpoisen jännitysanalyysimenetelmän tarjoaa jännitysoptiikka varsinkin kun tutkitaan rakenteita pienoismalleja käyttäen. Menettely perustuu ilmiöihin, joita esiintyy polaroidun valon kulkiessa läpinäkyvässä, jännityksen alaisena optisesti aktiiviseksi tulevassa aineessa. Menetelmää ei ole toistaiseksi käytetty kovin paljon meidän oloissamme. Jännitysoptiikalla voidaan päästä sopivilla järjestelyillä kolmiulotteiseen jännitysanalyysiin. Sähköiset mittausjärjestelmät muodostuvat periaatteessa kolmesta yksiköstä. Nämä ovat anturi, joka muuttaa mekaanisen ilmiön sähköiseksi. varsinainen mittauslaite eli mittasilta ja jokin rekisteräintijärjestelmä. Kaksi viimeksi mainittua voivat osittain yhtyäkin. Erilaisista mekaanissähköisistä menetelmistä voidaan mainita varsinkin pitkäaikaisessa rakenteiden muodonmuutosten seuraamisessa käytettävä värähtelevän langan periaatteella tapahtuva mittaus. Jännitetty lanka värähtelee määrätyllä jaksoluvulla tietyn jännitystilan vallitessa. Kun langan jännitys muuttuu langan seuratessa rakenteen muodonmuutosta, muuttuu langan värähdysluku. Muutos riippuu muodonmuutoksesta tietyn säännön mukaisesti. Menetelmä on osoittautunut huolellisesti työskenneltäessä luotettavaksi pitkäaikaisissakin kuormituksissa, mitkä ovat yleensä luotettavuuden kannalta vaikeimpia tapauksia. Menetelmä soveltuu lähinnä pienehköjen muodonmuutosten, ei niinkään varsinaisten siirrosten mittauksiin. Siirrosten mittauksissa on käytettävissä induktiivisella periaatteella toimivia laitteita. Laitteet perustuvat siihen, että siirtymän tai muodonmuutoksen vaikutuksesta anturin kelan sydän liikkuu ja muuttaa kelan induktanssia. Muutos onmmitattavissa sähköisesti. Kun induktanssin muutoksen ja liikkeen välinen riippuvuus tunnetaan, on siirroksen suuruus määritettävissä. Edellä esitettyjä menetelmiä yleisempi on vastusvenymäliuskojen (straingauge) käyttö muodonmuutosten mittauksissa. Varsinkin metallirakenteiden kokeellisissa tutkimuksissa ovat vastusvenymäliuskat saavuttaneet huomattavan käytön. Näissä mittauksissa tarjoaa metalli aineena hyvän alustan liuskojen kiinnittämiseen. Metallit ovat liuskan mittoihin nähden hyvin tasa-aineisia. Siksi voidaan käyttää hyvinkin pieniä liuskoja ja haluttu tieto saadaan likipitäen pistemäisestä mittakohdasta. Jos kuormitusten aiheuttamat jännitykset pysyvät metallin kimmoisalla alueella, saadaan suoran liuskan ilmoittamasta venymästä Hooken lain mukaan vaikuttava jännitys. Betonirakenteiden mittauksissa aiheutuu betonin rakenteen vuoksi tiettyjä vaikeuksia metallirakenteisiin verrattuna.