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Vorrichtung zum Messen von Spannungen oder in solche umwandelbaren mechanischen Grössen, z. B. Dehnung, Verschiebung, Temperatur, in Baukörpern, wie Betonkörpern u. dgl.
Bei der rechnerischen Ermittlung der statischen Beanspruchungen von Bauwerken aus Beton und Stahlbeton müssen mitunter so viele Annahmen gemacht werden, dass die Resultate nicht mehr genügend zuverlässig sind. Diese rechnerische Unsicherheit gleicht man durch die Einführung eines mehr oder weniger hohen Sicherheitsfaktors aus. Hiedurch wird zwar eine ausreichende Stand-und Bruchsicherheit des Bauwerkes erreicht, die aber infolge der hieraus sich ergebenden Überdimensionierung desselben recht kost- spielig werden kann. Mitunter ist die Einführung von neuartigen Konstruktionen dadurch in Frage gestellt.
So ist z. B. bei vorgespannten Bauwerken noch nicht erwiesen, in welchem Ausmass die eingebrachte Vorspannung infolge von Schwinden und Kriechen des Betons im Laufe der Jahre abgebaut wird ! man setzt deren Beendigung im allgemeinen nach einer Dauer von sechs Jahren an. Die meist kurzzeitig eingebrachte Grösse der Vorspannung kann zwar neuerdings durch Dehnungsmessungen in gewissem Umfang ge- messen werden. Für eine einwandfreie Messung über Jahre hinaus sind diese Geräte aus weiter unten dargelegten Gründen jedoch nicht brauchbar.
Bei vorgespannten Druckwasserstollen liegen ähnliche Probleme vor. Bei diesen Bauwerken kommt noch hinzu, dass die Spannungsverteilung wegen der ständigen Gebirgsbewegungenrechnerisch überhaupt nicht mehr erfassbar sind. Man hat versucht, mit elektrischen Messgeräten die Spannungsverteilung und -umwandlung zu messen, aber abgesehen von der bisher mangelnden Konstanz der Messgeräte über längere Zeit haben diese bei höheren Wasserdrücken versagt und sind in kurzer Zeit ausgefallen.
Bei den bekannten Saitenmessgeräten wurde festgestellt, dass die Spannung der Messsaiten in kurzer Frist wegen Materialermüdung nachliess. Da die Messsaite in einem Hohlraum des Messgeräteteiles untergebracht ist, der am Ort der Messung in den Bauteil eingebaut ist und als "Geber" bezeichnet wird, weil er einen Wert an das Empfang- oder Anzeigegerät weitergibt, musste dieser Hohlraum gegen Wasser- und Feuchtigkeitseintritt vollkommen abgedichtet werden. Trotzdem stellte es sich heraus, dass im Laufe der Zeit Feuchtigkeit in den Schwingraum eindrang bzw. kondensierte, wodurch entweder die Saiten rosteten oder infolge Feuchtigkeitsbrücken Kurzschlüsse auftraten.
Bei Widerstandsgebern hat sich herausgestellt, dass die feinen Widerstandsdrähte bzw. ihre Verbindungsstellen Unterbrechungen dadurch erlitten, dass Feuchtigkeit in den ebenfalls hohlen Geberraum, in das Kabel selbst und in die Kabelverbindungsstelle eindrang und den Isolationswiderstand nachteilig ver- änderte.
Bei Änderung der Isolierung von 1, 106 Ohm sowohl im Geber oder auch Messkabel, das bei solchen Mess5tel'n zwischen Geber- und Beobachtungsstelle in der Grössenordnung von etwa 100 m lang ist, entstel. bereits eine Messwertanzeigeänderung etwa in der Grösse des gesamten Messbereiches des Gebers. Diese Widerstandsgeber, die besonders empfindlich gegen Feuchtigkeit sind, fielen ebenfalls nach kurzer Zeit aus.
Die einzige bisher brauchbare Methode für Langzeitmessung ist die mit mechanischen Setzdehnungs- messern oder Messuhren bei grosser Basislänge ; sie ist jedoch nur beschränkt, nämlich an gut zugänglichen Stellen anwendbar. Diese Messungen sind Dehnungsmessungen und vor allem bei statisch unbestimmten Systemen kaum zur Ermittlung der Spannungen verwertbar.
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Unter Zugrundelegung einer Betonspannung z. B. von 100 kg/cm2 und einem Beton von einer Druckfestigkeit von 300 kg/cm2 können nach sechs Jahren folgende als Spannungsanzeige umgerechnete Dehnungsänderungen eintreten :
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<tb>
<tb> Ge <SEP> Druck <SEP> Zug <SEP>
<tb> l. <SEP> Änderung <SEP> des <SEP> E-Moduls <SEP> mit <SEP> dem
<tb> Alter-50 <SEP> + <SEP> 50 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Änderung <SEP> des <SEP> E-Moduls <SEP> mit <SEP> der
<tb> Belastung-30 <SEP> +30" <SEP>
<tb> Änderung <SEP> des <SEP> E-Moduls <SEP> mit <SEP> der
<tb> Feuchtigkeit-100 <SEP> +100" <SEP>
<tb> 2. <SEP> Schwinden <SEP> des <SEP> Betons, <SEP> abhängig
<tb> vom <SEP> Feuchtigkeitsgehalt <SEP> der <SEP> Luft
<tb> und <SEP> der <SEP> Einwirkungszeit <SEP> - <SEP> 100 <SEP> It <SEP>
<tb> 3.
<SEP> Quellen <SEP> des <SEP> Betons <SEP> + <SEP> 100 <SEP> il <SEP>
<tb> 4. <SEP> Temperaturdehnung <SEP> des <SEP> Betons <SEP> + <SEP> 5 C-20 <SEP> +20" <SEP>
<tb> 5. <SEP> Kriechen <SEP> des <SEP> Betons <SEP> 600 <SEP>
<tb> insgesamt <SEP> ac <SEP> - <SEP> 900 <SEP> + <SEP> 300 <SEP> kg/cm
<tb>
Man könnte also in extremen Fällen statt 100 kg/cm2 Druckspannung - 100 - 900 = - 1000 kg/cm2 Druck- spannung oder - 100 + 300 = + 200 kg/cm2 Zugspannung ablesen.
Wenn man auch bemüht ist, mit allen Mitteln die Einflüsse der vorgenannten Punkte zu ermitteln, zuverlässigkann man die wirklichen Spannungen nicht feststellen.
In der Schweizer Patentschrift Nr. 268577 ist ein Verfahren zur Messung der im Material eines Baukörpers auftretenden Spannungen beschrieben, das die Schwierigkeiten einer elektrischen Fernübertragung vermeidet, indem ein Manometer an ein im Baukörper eingebautes Druckkissen mittels Druckleitung angeschlossen ist. Dies wird jedoch mit einer untragbar hohen Messwertverfälschung erkauft, die durch die Kompressibilität des Öles in der Zuleitung und im Manometer, sowie durch die Aufweitung des Messleitungsrohres und des Mess-Systems im Manometer hervorgerufen wird. Eine Messung auf grössere Entfernung ist daher ebenso unmöglich, wie die angeführte Verwendung von Luft oder Gas. Die Anwendung eines Regelkörpers verschlimmert nur noch die Fehlanzeige.
Das eingebaute Druckkissen ist hiedurch viel zu weich gegenüber dem umgebenden Beton und die Spannungen im Bauteil werden nicht mehr durch das Druckkissen hindurch, sondern um dieses herum geleitet. Das gesamte Mess-System muss absolut dicht sein und bleiben.
Diese Erfahrungen haben in jüngerer Zeit zu der Entwicklung eines Betonspannungsmessgerätes geführt, bei dem man aber von den bekannten elektrischen Übertragungsmitteln nicht abgegangen ist. Mit diesen Übertragungsmitteln kann man. wie oben schon ausgeführt, nur kurzzeitig, aber nicht über mehrere Jahre zuverlässig messen.
Ausserdem zeigen diese Geber immer noch einen gewissen Einfluss der spannungslosen Dehnung auf
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ordnung der zu messenden Spannungen im Beton.'
Bei den letztgenannten Geräten wurden als Geber zwei starre Scheiben verwendet, die an ihren Rändem miteinander verschweisst sind und dort oder gleich daneben so ausgebildet sind, dass eine Bewegung der Scheiben gegeneinander erleichtert ist. Zwischen den Scheiben befindet sich eine Flüssigkeit, die den auf die Scheibe ausgeübten Druck auf eine entweder in die Scheibe eingelassene oder in kurzer Ent- fernung befindliche Membrane überträgt. Die Durchbiegung dieser Membrane wird dann schliesslich mit Widerstandsdrähten elektrisch gemessen. Die Nachteile dieser elektrischen Übertragungsmethoden sind bereits erläutert worden.
Dabei ist bei diesen Geräten die Messung nicht auf eine unmittelbare Spannungsmessung, sondern och auf eine Dehnungsmessung zurückgeführt. Es ist also für jeden Messbereich eine gesonderte Dimenionierung der Messmembrane erforderlich, d. h. der jeweilige Messbereich des Gebers muss bereits bei der Konstruktion mit Rücksicht auf die Genauigkeit möglichst genau geschätzt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Spannungen oder in solche umwandel- bare mechanische Grössen, z. B. Dehnung, Verschiebung, Temperatur, in Baukörpern, wie Betonkörpern u. dgl., mittels eines darin eingebauten Gebersystems, dem während der Messung ein Druckmittel zugeführt wird und besteht im wesentlichen darin, dass das im Baukörper angeordnete Gebersystem als von der Spannung oder einer in eine solche umwandelbare Grösse im Baukörper beeinflusstes Über- druckventil ausgebilde :
ist, das mit der ein Druckmessgerät enthaltenden, an eine Fördereinrichtung angeschlossenen Zuführungsleitung für das Druckmittel verbunden ist, wobei im Augenblick der
Drucküberschreitung durch das zugeführte Druckmittel im Überdruckventil dieses sich öffnet und die Spannung im Bauwerk an dem ausserhalb desselben liegenden Druckmessgerät ablesbar oder re- gistrierbar ist. Das Überdruckventil besteht in Ausgestaltung der Erfindung aus zwei abstandslos auf- einanderliegenden, längs des Umfanges druckdicht miteinander verbundenen, dünnen Membran- scheiben, von denen die eine etwa in Membranscheibenmitte eine Abflussöffnung mit als Ventil- sitz ausgebildetem Rand und die andere mit einer geschliffenen Sitzfläche versehen ist, wobei die Zuführungsleitung für das Druckmittel an beliebiger Stelle zwischen den Membranscheiben einmündet.
Eine der beiden Membranscheiben kann um die Abflussöffnung herum eine aufge- rauhte Oberfläche aufweisen. Erfindungsgemäss können über den Membranscheiben eine oder mehrere Filterschichten angeordnet sein, so dass am Messgerät in der Zuführungsleitung der Porenwasser- druck ablesbar ist. Ferner kann das Überdruckventil einen temperaturabhängigen Steuerkörper, vor- zugsweise ein Bimetall- oder Wellrohr aufweisen, der mit dem einen Ende an einem im Bau- werk eingebauten, den Ventilsitz tragenden Gestell aufgehängt ist und deren anderes frei beweg- liches Ende einen Ventilring trägt. Eine derart ausgebildete Vorrichtung kann zum Messen der im Beton jeweils herrschenden Temperatur verwendet werden.
Der Ventilring selbst besteht zweck- mässigerweise aus einem schmalen, beliebig hohen Zylinderstück, so dass zwischen dem unteren Abschlussboden des Bimetall- oder Gaswellrohres und dem Boden des Gestells ein Druckraum entsteht, in welchem die von der Pumpe kommende Zuleitung einmündet. Soll die Vorrichtung zum Messen der Verschiebung von Bauteilen gegeneinander verwendet werden, so besteht das Überdruckventil aus einem über eine Arbeitsfuge hinweg eingebauten leicht dehnbaren Gehäuse und einer in diesem frei aufgehängten Schraubenfeder od. dgl.
mit einer an ihrem unteren Ende befestigten Ventilscheibe, die mit zu ihren beiden Seiten vorgesehenen Ventilsitzflächen im Gehäuse zusammenwirkt, wobei zwei Pumpen mit zwei Zuführungsleitungen vorgesehen sind, von denen die eine Leitung in das Gehäuse und die andere Leitung in den Druckraum zwischen dem Gehäuseboden und der Ventilscheibe mit dem unteren Ventilring einmündet.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen in Schnitten durch die Vorrichtung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Messen von Spannungen in einem Betonkörper, Fig. 2 eine Vorrichtung zum Messen von Porenwasserdruck, Fig. 3 eine Vorrichtung durch eine Temperaturmessanlage, Fig. 4 eine Vorrichtung durch eine Wegmessanlage, z. B. zum Messen der Verschiebung von Bauteilen gegeneinander und Fig. 4a eine Einzelheit hiezu, während die Fig. 5a und 5b je eine Vorrichtung zum Messen der Dehnung von Baukörpern, insbesondere von Betonbauwerken zeigt.
In einem mit oder ohne Vorspannung versehenen Betonkörper 1 eines Bauwerkes ist ein Spannungsgeber 2 angeordnet, der beim Betonieren eingebaut wird und aus einer dünnwandigen federnden Scheibe 3 und einer darunter ohne Abstand angeordneten Scheibe 4 besteht. Die Scheiben 3 und 4 sind längs des Umfanges 5 durch geeignete Mittel, z. B. durch Umfalzen und/oder Verschweissen oder Verleimen, z. B. durch Kunstharz, flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Die Innenfläche der unteren Scheibe 4 kann, von der natürlichen Rauhigkeit beider Scheiben abgesehen, noch künstlich etwas aufgerauht sein. Infolge der auf die membranartigen Scheiben 3,4 von oben und unten einwirkenden Druckkräfte (Pfeile, Fig. 1) liegen die beiden Scheiben 3 und 4 dicht aneinander an.
In der Mitte der Scheibe 4 mündet eine Leitung 6 ein, deren oberes Ende eine genau geschliffene Randfläche aufweist, die gegen eine ebenfalls genau geschliffene, an der oberen Scheibe 3 angeordnete Sitzfläche anliegt. Diese Vorrichtung ist im folgenden gemäss ihrer Wirkungsweise als Ventil V bezeichnet. In die Membrandose 3,4 mündet ferner eine Leitung 7 an beliebiger Stelle ein, die an eine Pumpe 8 beliebiger Bauart angeschlossen ist und ein Absperrorgan oder ein Rückschlagventil 9 und vor diesem eine hydraulische oder pneumatische Druckanzeigevorrichtung 10 enthält. Die Pumpe und die Anzeigevorrichtung befinden sich ausserhalb des Bauwerkes an einer geschützten, aber leicht zugänglichen Beobachtungsstelle. 11 ist ein Flüssig-
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keitsbehälter, in den die Rückleitung 6 und die Zuleitung 12 für die Pumpe 8 einmünden.
In der Zuleitung 12 ist ein übliches Rückschlagventil 13 eingebaut. Die ausserhalb des zu messenden
Bauteiles befindlichen Teile 8-13 der Messanlage können beliebig abgebaut, überprüft und später wieder angeschlossen werden.
Als Druckmittel kann beispielsweise Öl verwendet werden. Bei grösseren Höhenunterschieden zwi- sehen dem Geber 2 und den Teilen 8-13 kann es zweckmässig sein, einen gasförmigen Hilfsstoff als
Druckmittel zu verwenden, um das Eigengewicht des Hilfsstoffes möglichst gering zu halten.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Wie erwähnt, lastet auf der Membrandose 3,4 ein der Spannung im Beton entsprechender Druck und da die Dosenscheiben dicht aufeinander liegen, wird der
Druck aus der Spannung des Betons unmittelbar durch die Dose hindurch geleitet, ohne dass der hydraulische
Hilfsstoff unter Druck stehen muss. Die Dosenscheiben 3, 4 sind von geringer Härte, insbesondere aber die obere Scheibe 3 wird so dünn ausgeführt, dass sie bei grosser Biegeelastizität vernachlässigbare Steifigkeits- werte aufweist. Infolgedessen kann die Gesamtstärke der Dose so dünn gegenüber dem Durchmesser ge- halten werden, dass der Einfluss der nicht elastischen Dehnungen, wie Schwinden, Quellen und Kriechen des Betons, praktisch Null wird.
Presst man mittels der Pumpe 8 den Hilfsstoff in den Raum zwischen den Scheiben 3,4 ein, so steigt der Druck zwischen ihnen soweit an, bis der durch die Betonspannung bewirkte Druck überwunden ist und sich infolge der Elastizität des Betons die Scheiben 3,4 voneinander abheben u. zw. am stärksten in der
Dosenmitte. Dabei öffnet sich das Ventil V und es kann der nach Erreichen der Spannung noch weiter eingepresste Hilfsstoff über die Leitung 6 drucklos abfliessen. Der Maximalwert des sich in der Dose auf- bauenden Druckes des Hilfsstoffes ist-aber mit der Grösse der Betondruckspannung begrenzt. Diese Ein- pressung von Hilfsstoff kann in beliebigen Zeitabständen wiederholt werden, wodurch man über längere
Zeitabstände ein genaues Bild der Spannungszustände gewinnen kann.
Bleibt das Absperrorgan 9 nach einer Ablesung über längere Zeit geschlossen, so ist am Ende dieser
Zeit das zwischenzeitlich eingetretene Minimum der Druckspannungen an der Anzeigevorrichtung 10 ab- zulesen, da sich bei Verringerung der Betonspannung das Ventil V wieder-unter Umständen mehrmals- öffnet und den Überdruck aus der Dose 3,4 über die Rückleitung 6 abbaut.
Führt man den Hilfsstoff in stetig gleichbleibender Menge der Mess dose 3,4 zu, z. B. durch eine
Zahnradpumpe, so wird durch das Ventil V der Druck des Hilfsstoffes zu jeder Zeit selbsttätig auf die Betonspannung einreguliert und diese kann als Staudruck durch einen Druckschreiber laufend registriert werden.
Die Spannung des Betons kann, wie erwähnt, durch die Ausbildung eines Porenwasserdruckes infolge Anstau von Wasser im Beton beeinflusst sein, z. B. bei Druckstollen, bei Talsperren, bei Erddämmen und im gewachsenen Gebirge. Zu diesem Zweck sind oberhalb der Membrandose 3,4 ein oder mehrere Filterschichten 15 (Fig. 2) vorgesehen, damit nur der reine hydraulische Druck auf die Membrandose 3, 4. übertragen werden kann. Im übrigen ist der Aufbau der Messvorrichtung derselbe wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. l,. nur dass dort die Betonspannung auf das Gerät einwirkt und gemessen wird, während hier auf das Gerät der reine Wasserdruck einwirkt, der durch die Anzeigevorrichtung gemessen wird.
Die Spannung des Betons wird ausserdem durch Temperaturänderungen im Beton beeinflusst. Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Vorrichtung beruht auf demselben Messprinzip, nämlich einer Ventildruckmessung. Die Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem in einem rahmenartigen Gestell 20 angeordneten Bimetall- oder Wellrohr 21, dessen eines Ende am Gestell 20 befestigt und dessen anderes Ende frei beweglich ist. Das Ventil V besteht aus einem schmalen, beliebig hohen Ring 23, der am Boden 25 des Wellrohres 21 befestigt ist. Dadurch entsteht zwischen dem Boden 26 des Gestells 20 und dem Boden 25 mit Ring 23 ein hydraulischer Druckventilraum 27. Das Ganze ist in einem Schutzgehäuse 24 untergebracht, das vom Beton umschlossen ist. In den Druckraum 27 mündet die von der Pumpe 8 kommende Leitung 7 ein.
Die Rückleitung 6 mündet unterhalb dem Gestell 20 in das Gehäuse 24 ein.
Die übrigen Teile der Vorrichtung stimmen mit jener gemäss Fig. 1 überein und führen auch dieselben Bezugszeichen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Die im Beton herrschende Temperatur wirkt auf das Bimetall- oder Wellrohr 21 und ruft eine gemäss dem eingezeichneten Pfeil gerichtete Druckkraft hervor.
Hiedurch wird der an dem Wellrohr befindliche Ventilring 23 gegen den Boden 26'des Rahmens 20 gepresst und der Ventilraum 27 zusammen mit der von der Pumpe kommenden Zuleitung 7 werden verschlossen.
Wird nun der Hilfsstoff in die Zuleitung 7 gepresst, so baut sich in dem durch den Ventilring 23 gebildeten Druckraum 27 ein so hoher Druck auf, wie er durch das Wellrohr 21 infolge der Temperatur erzeugt wurde.
Der Ventilring 23 wird angehoben, sobald weiterer Hilfsstoff eingepresst wird. In diesem Augenblick kann
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aber der überschüssige Hilfsstoff über die Abführungsleitung 6 bis zum Druckausgleich entweichen, wonach das Ventil V sich wieder selbsttätig schliesst. Der somit temperaturabhängige Druck im Ventilraum 27 und in der Zuführung 7 kann an der Anzeigevorrichtung 10 abgelesen werden.
Bei grösseren Bauteilen werden sogenannte Arbeitsfugen angeordnet, die insbesondere dem Schwinden des Betons, seiner Querdehnung und seiner Temperaturdehnung Rechnung tragen. Mitunter treten auch im Beton unvermeidliche Risse auf, deren temperatur-und lastabhängige Grösse überwacht werden soll.
In eine in einem Baukörper vorhandene Arbeitsfuge 31 (Fig. 4) und den beiderseitigen Beton wird ein
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Feder 33 eine Ventilscheibe 36 mit beiderseits aufgesetzten schmalen Abdichtungsringen 45 angeschlossen ist (siehe auch Fig. 4a). Die Abdichtungsringe 45 arbeiten mit den Ventilsitzflächen 34,35 am Gehäuse 32 zusammen. Die Zuführungsleitung 38, die an die Pumpe 40 angeschlossen ist, mündet oberhalb der oberen Ventilsitzfläche 35 in das Gehäuse 32 ein, während die Zuführungsleitung 37, die an die Pumpe 40'angeschlossen ist, wie bei den bisher beschriebenen Geräten in die untere Ventilsitzfläche 34 einmündet. Ausserdem mündet eine Abführungsleitung 6 in den Raum zwischen Ventilring 45 und Gehäuse 32 in den nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter.
Die Wirkungsweise ist folgende : Beim Erweitern der Fuge 31 legt die Schraubenfeder 33 einen Messweg x (positive Dehnung) und beim Verengen-ine Messweg y zurück (negative Dehnung). Beim Erweitern der Fuge 31 legt sich die Ventilscheibe 36 mit dem oberen Ventilring 45 gegen die obere Ventilsitzscheibe 35 und spannt anschliessend die Feder 33 auf Zug. Wird nun durch die Pumpen 40 und 40'in die Leitungen 37 und 38 Hilfsstoff eingepresst, so kann der von der Leitung 37 kommende Hilfsstoff durch die Ventilöffnung zwischen der unteren Ventilsitzfläche 34 und dem unteren Ventilring 45 über die Leitung 6 drucklos abfliessen. Der über die Leitung 38 eingepresste Hilfsstoff dagegen gelangt in den Geberraum 32 und baut dort einen so hohen Ventildruck auf wie er der Verlängerung der Feder 33 durch den Weg x entspricht.
Die darüber hinaus eingepresste Menge Hilfsstoff hebt den Ventilteller 36 von der oberen
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Druck kann am Manometer 10 abgelesen werden.
Beim Verengen der Fuge 31 legt sich zuerst die Ventilscheibe 36 mit dem unteren Ventilring 45 gegen die untere Ventilsitzfläche 34, wobei die Feder 33 um den Weg y zusammengedrückt wird. Wird nun durch die Pumpe 4l und 40'Hilfsstoff in die Leit.-ng 37 und 38 eingepresst, so kann der von der Leitung 38 kommende Hilfsstoff durch die Öffnung in den oberen Ventilsitzflächen 35 über die Leitung 6 drucklos entweichen. Der von der eitung 37 kommende Hilfsstoff baut unter der Ventilscheibe 36 einen so hohen Druck auf, wie er der Verkürzung der s eider 33 und ihrer Federkonstanten durch den Weg y entspricht.
Die darüber hinaus eingepresste Menge Hilfsstoff hebt die Ventilscheibe 36 von der unteren Ventilsitzfläche 34 ab und der Hilfsstoff entweicht über die Leitung 6 drucklos. Der so wegabhängige, begrenzte Druck kann am Manometer 10'abgelesen werden.
Man kann die nach zwei Seiten arbeitende Wegmessvorrichtung durch eine einseitig arbeitende ersetzen, wenn man beim Einbau des Gerätes einen Teil des Messweges vorgibt, z. B. durch Vorspannen der F ; 33 mit Spanndraht um den Geber, der nach dem Einbau aufgetrennt wird oder beim Arbeiten der Fuge abreisst. Dadurch kann mrn z. B. den Ventilsitz 35 mit Zuleitung 38, das Manometer 10 und die Pumpe 40 einsparen.
Wie einleitend ausgeführt ist, erleidet der Beton vielseitige Arten von elastischen und nicht elastischen Dehnungen, die bei statisch unbestimmten Systemen zu erheblichen Zwangspannunsen führen. Zum Erfassen-dieser Einflüsse, wie Schwinden, Quellen, Kriechen und Verändern des E-Moduls, dient die Kenntnis der verbleibenden, unverhinderten Dehnungen.
In den Fig. 5a und b ist ein Gerät zum Messen der Betondehnung (Schwinden, Quellen, Kriechen) dargestellt. Es besteht aus einem dünnwandig geraden oder schraubenförmig gewundenen Messröhrchen 41, das am oberen Ende offen und als Ventil 42 ausgebildet und an dr Einführungsstelle in das Gerät an der dort befindlJc'1en, im Beton verankerten Endscheibe 50 befestigt ist. Am oberen freien Ende liegt das Messröhrchen 41 mit seiner Öffnung an der andern Endscheibe 51 an, die ebenfalls im Beton verankert ist. Als/ariante kann das Messröhrchen 41 zur Erweiterung des Messbereiches bzw. zur Verringerung des erforderlichen Druckes tellerförmig (Bezugszeicnen 52 in Fig. 5b) erweitert sein. Es ist von einem zwischen den Scheiben 50,51 konzentrisch angeordneten Schutzmantel 53 umgeben, der leicht dehnbar sein muss.
In diesen Schutzmantel mündet die Öffnung der Abflussleitung 6.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende. Bei negativer Dehnung des Betons (Druck) werden die
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Endscheiben 50,51 gegeneinander geführt und damit das Messröhrchen41 mit derselben negativen Dehnung wie der Beton zusammengedrückt. Hiedurch wird die obere Ventilöffnung des Messröhrchens 41 unter
Druck geschlossen. Wird nun über die Leitung 7 Hilfsstoff in das Messröhrchen 41 eingepresst, so baut sich in demselben ein Druck auf, der eine Tangentialspannung bewirkt, die eine negative Dehnung in Achs- richtung hervorruft ; sobald die der tangentialen Zugspannung des Messröhrchens zugeordnete Axial- dehnung grösser werden will als die Dehnung des Betons, wird die Druckspannung im Messröhrchen durch Öffnen des Ventilsitzes begrenzt.
Bei Ausbildung des Ventilsitzes 52 als Erweiterung des Messröhrchens 41 tritt die der Betondehnung entsprechende Axialdehnung des Messröhrchens 41 bereits bei einem niedrigeren als dem der Tangential- dehnung entsprechenden Druck ein, nämlich durch die axiale Druckkraft, die durch die Vergrösserung des
Ventilsitzes erzielt wird. Inbeiden Fällen entspricht jedem Dehnungsmass des Betons ein bestimmter Druck in der Zuführungsleitung 7. Die durch das Ventil 42 bzw. 52 freigesetzte Menge des Hilfsstoffes wird über die Leitung 6 abgeführt.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist folgende Vorteile auf :
1. Vermeidung mechanischer Übersetzungsmechanismen,
2. Vermeidung einer Messwertumformung (unmittelbare Spannungsablesung),
3. keine elektrischen Bauteile,
4. Vermeidung von Hohlräumen im Geber,
5. keine Rückführung der Messung auf Dehnungsmessung,
6. einheitliche Geberkonstruktion für alle Messbereiche und Messbereich durch auswechselbares Druck- anzeigegerät stets kontrollierbar,
7. einfache, gegen Störungen nicht anfällige Geberkonstruktion,
8. Korrosionsbeständigkeit des Gebers,
9. geringe Kosten,
10. keine Beeinflussung durch spannungslos Dehnung und E = Moduländerungen,
11. Vermeidung eines abgeschlossenen Gebersystems,
12. zuverlässige Langzeitmessung,
13. Registriermöglichkeit.
PATENTANSPRÜCHE : l. Vorrichtung zum Messen von Spannungen oder in solche umwandelbaren mechanischen Grössen, z. B. Dehnung, Verschiebung, Temperatur, in Baukörpern, wie Betonkörpern u. dgl., mittels eines darin eingebauten Gebersystems, dem während der Messung ein Druckmittel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das im Baukörper angeordnete Gebersystem als von der Spannung oder einer in eine solche umwandelbaren Grösse im Baukörper beeinflusstes Überdruckventil ausgebildet ist, das mit der ein Druckmessgerät enthaltenden, an eine Fördereinrichtung angeschlossenen Zuführungsleitung für das Druckmittel verbunden ist,
wobei im Augenblick der Drucküberschreitung durch das zugeführte Druckmittel im Überdruckventil dieses sich öffnet und die Spannung im Bauwerk an dem ausserhalb desselben liegenden Druckmessgerät ablesbar oder registrierbar ist.