Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)
5. szám - Borbély József: Optikai feszültségmérő eljárás bevezetése a hazai vízépítési gyakorlatba
Hidrológiai Közlöny 1969. 4. sz. 215 VÍZÉPÍTÉS Optikai feszültségmérő eljárás bevezetése a hazai vízépítési gyakorlatba B0EBÉ1T JÓZSEF A hazai vízépítési gyakorlatban — még a nagy beruházást igénylő műtárgyak esetében is — a tervezés támpontjai egyszerűbb esetekre a szilárdságtani közelítések és tapasztalatokon nyugvó méretezési eljárások voltak. Bonyolultabb igénybevételeknél pedig kis számú és megbízhatóságú mérési eljárás állt a tervezők rendelkezésére. Jobbára a már megépült műtárgyakon végzett feszültségmérések külföldi eredményei jelentettek ellenőrzési lehetőséget. A szomszédos államokban már löbb éve folynak vizsgálatok, melyek arra iránynlnak, hogy már a tervezés időszakában alapadatokat, és kísérleti ellenőrzést szolgáltassanak. E vizsgálatok eredményességére, azoknak gazdasági ós tervezési kihatására említenék néhány példát. A csehszlovák Mélyépítési Kutató Intézet Vízépítési optikai feszültségmérő laboratóriuma által végrehajtott egyes feszültségeloszlás mérések gáterőművek költségvetésében 8 millió cseh korona megtakarítást eredményeztek. A jugoszláviai Jaroslav Cerny Vízgazdálkodási Intézetben rugalmas alapozású üreges gát modelljét vizsgálták oplikai feszültségméréssel. Kimutatták a rugalmas altalaj befolyását a feszültségkoncentrációra a gátüreg körny ezetóben. A Szovjetunióban számos laboratórium foglalkozik ilyen jellegű mérésekkel, ós az ottani tervezői gyakorlatban — tudomásunk szerint — elképzelhetetlen nagyobb műtárgy megépítése ellenőrző szerkezeti kismintavizsgálat nélkül. Hazai vonatkozásban az optikai feszültségmérés művelői a meglevő 8—10 mérőhely segítségével legnagyobbrészt gépészeti, bányaipari és hídépítési problémák megoldásán dolgoznak. Ezekben az iparágakban az ország határain belül is meggyőződhettünk ennek a mérési módszernek használhatóságáról. Így felmerült az igény a vízépítési gyakorlatban is olyan kísérleti eljárás bevezetésére, melynek segítségével képet kaphatunk a műtárgyrészek feszültségeloszlásáról a felszínen és belső pontokban már a megépítés előtt. A Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet 1966-ban — felfigyelve ezen jogos igényekre — hozta létre egyelőre igen kis létszámú vízépítési szerkezetvizsgáló laboratóriumát, melynek ezidőszerint fő profilja a kismintákon végrehajtható optikai feszültségmérés. Ezen túlmenően foglalkozik a laboratórium nyúlásmérőbélyeges kismintavizsgálatokkal, anyagvizsgálatokkal és megépült szerkezetek feszültségméréseivel is. 1. A mérési elv és a mérőberendezés Síkbeli feszültségmérések optikai módszerrel Az optikai feszültségvizsgáló pad három fő részből tevődik össze. A világítótest alkalmas egyszínű — és kevert fény — előállítására. A fénysugarak esetünkben nem párhuzamosak, a rendelkezésünkre álló feszültségoptikai pad szórt fénnyel teszi lehetővé a vizsgálatot. Mindkét polárlemez — melyeknek egyikét analizátornak, a másikat polarizátornak nevezzük, képes a fény-nyalábot polarizálni. Ha az analizátor és a polarizátor-pár polározási síkjait egymásra merőleges állásba hozzuk, akkor a képmező a várakozásnak megfelelően sötét lesz. Ha a két polárlemez közé ilyen beállításban kettősen törő anyagot teszünk, ez a polarizátor által átbocsátott lineárisan poláros fényt két egymásra merőleges komponensre bontja (1. ábra). A két komponens egymáshoz viszonyítva M fázistolással hagyja el a kettőstörő anyagot. Ennek a két fényvektornak tehát már lesznek olyan komponensei, melyeket az analizátor át fog engedni. Az előző alkalommal sötét képmező a kettőstörő anyag közbeiktatása folytán kivilágosodik. A fényintenzitás mértéke az IA fényvektor amplitúdójával arányos 1\ = / p sin 2 2<p sin 2 HM, (1) ahol <p a modell vizsgált pontjában a főfeszültségi tengeivkereszt hajlásszöge a polárlemezek által meghatározott koordináta rendszerhez, I v pedig a megvilágításra jellemző fényvektor. Tapasztalati tény az, hogy a feszültségoptikai célokra használatos modellanyagok optikai (ei en) és feszültségi (e í e 2) fő irányai egybeesnek (2. ábra). ei=ep (2) Ha most az előzőktől eltérően az egyszerű kettősen törő anyag helyett egy terhelt modellt teszünk a polárlemezek közé, elsötétedést azokon a helyeken fogunk kapni, ahol a főfeszültségi tengelykereszt hajása ugyanaz, mint az analizátor—po1. ábra. Kettöstörő anyag az analizátor (A) és polarizátor (P) között Fig. 1. Birefringent material between the analysátor (A) and polarizator (P)
