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Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Zugkräfte in Spannkabeln und Bodenankern mit vorgespannten Spannstählen ssei vorgespannten Ankern in Fels- oder Lockerböden, aber auch bei Vorspannkabeln für Spannbetonkonstruktionen werden Spannstähle (in Form von Stäben, Drähten, Litzen oder Bündeln von solchen) vorgespannt und diese Vorspannkraft damit auch auf den Boden bzw. in die vorzuspannende Spannbetonkonstruktion übertragen. Die damit ausgelöste Deformation des Bodens im Bereich der Bodenanker bzw. die Verkürzung des Betons bei vorgespannten Konstruktionen, ausgelöst durch das Schwinden und Kriechen des Betons, können zu einer Verringerung der eingebrachten Vorspannkraft führen.
Bei Bodenankern kann obendrein durch tektonische Einflüsse (Öffnen von Klüften im Fels, Rutschbewegungen an : ierg- hÅangen usw.) auch eine Zunahme der ursprünglich eingebrachten Spannkraft im Spannstahl eintreten. ionders diese Vergrösserung der Vorspannkraft kann eventuell bedenkliche oder auch gefährliche Bewegungen undSpannungsumlagerungen imverankertenBodenbereich anzeigen. Es ist daher ofterwünscht, die ursprünglich eingetragene Vorspannkraft durch Messung zu kontrollieren. Das Messen durch Wieder- anspannen mitHilfeder Vorspannpresse und Ablesung des zugehörigen Manometers ist umständlich und zeitraubend.
Es wurden daher schon verschiedeneMesseinrichtungen vorgeschlagen, die eine einfache, eventuell auch kontinuierlicheAblesung ermöglichen. Bekannt sind dazu Vorrichtungen, die meist an den aussenliegenden Ankerköpfen an-oder eingebaut werden und die die Kraftmessung indirekt mittels der elastischen Verformung des Ankerkopfes oder eines zwischengeschalteten Messkörpers durchführen. Da es sich dabei nur um sehr kleine Verformungen handelt, sind sehr genaue Messgeräte notwendig, um eine einigermassen präzise Messung zu ermöglichen.
Wird, wie bei einem bekannten Vorschlag, als zwischengeschalteter Messkörper ein Spritzbügel verwendet, dessen radial nach aussen weisende Enden in Fortsätzen einer Messpfanne liegen, Wobei das Ausmass der Verschiebung der Enden in den Fortsätzen ein Mass für die Zugkraft im Anker ist, ist die Messung sehr ungenau. fkunnt ist auch ein Verfahren, bei dem die elastische Dehnung des Spannstahles selbst mit Hilfe von aufgeklebten elektrischen Dehnungsstreifen gemessen wird. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine verhältnismässig kostspielige Einrichtung und ist für Bodenanker, wegen der eventuellen Bergfeuchte im Bohrloch, auf längere Zeit nicht anwendbar.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden und erreicht dies ausgehend von einem Verfahren zum Messen der Zugkräfte in Spannkabeln und Bodenankern mit vorgespannten Spannstählen durch Messung der Längenänderung einer vorbestimmten Messstrecke am Spannstahl selbst, verfahrensmässig dadurch, dass die relative Verschiebung eines an einem Ende der Messstrecke mit dem Spannstahl verbundenen, spannungslosen Messstabes ge- geniiber dem andern Ende der Messi-trccke gemessen und damit die der Längenänderung proportionale Änderung der Vorspannkraft de :. Spannstahles festgestellt wird.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Messung entlang einer gentigend lang gewählten Mess-
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der Forderung, z. B. 1 Ufo Spannkraftverlust festzustellen, bereits in den Bereich von Zehntel Millimetern und können daher durch eine gewöhnliche Messuhr einwandfrei abgelesen werden, wobei die zur Durch- führung des Verfahrens nach der Erfindung notwendige Vorrichtung einen äusserst einfachen Aufbau be- sitzt.
Es ist zwar bereits ein Gerät zum Messen des in einer Schalung während des Betonierens auftretenden Druckes bekanntgeworden, bei dem das Auseinanderweichen gegenüberliegender Schalungsteile ge- messen wird. Dieses Gerät besteht aus einem innerhalb der Schalung fest mit einem Schalbrett verbundenen Sockel, sowie einer durch die Schalung gehenden und über diese hinausragenden Stange, deren eines Ende in den Sockel eingeschraubt ist, während das freie, ausserhalb der Schalung liegende Ende eine Zahnstange trägt, welche mit einem Zahnrad eines Skalenzeigers in Eingriff steht. Ferner besitzt dieses Gerät ein über die Stange geführte ! und auf dem Sockel aufgeschraubtes Rohr.
Da beim Füllen der Schalung mit Beton ständig Niveauunterschiede der jeweiligen Betonoberfläche zustande kommenund der Betondruck durch den Einsatz von Vibratoren örtlich rasch schwankt, wird eine nicht bestimmbare Anzahl der die Schalung zusammenhaltenden Spanndrähte in verschieden starkem Masse auf Zug beansprucht. Obendrein beeinflusst auch die Durchbiegung der Schalung selbst das Auseinanderweichen gegenüberliegender Schalungsteile. In der dieses Gerät beschreibenden Veröffentlichung wird deshalb angegeben, dass die Eichung der Skala auf empirischem Wege erfolgen muss. Der dort verwendete Ausdruck "Spanndraht" bezeichnet nur einen Befestigungsdraht für den Sockel, welcher Befestigungsdraht mit einem Spannstahl (vgl. z. B. DIN 4227) nicht zu vergleichen ist.
Im Gegensatz zu den Spanndrähten einer Schalung werden die Spannstähle eines Bodenankers oder Spannkabels, auch falls es sich um ein Bündel aus solchen handelt, gleichzeitig und in praktisch gleichem Masse durch die Vorspannung gedehnt, so dass eine Messung dieser Dehnung entlang einer vorbe- stimmtenMessstrecke einen exaktenRückschluss auf die im Stahl vorhandenen Zugspannungen ermöglicht.
Eine Vorrichtung zur Durchfährung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Bohrung mindestens ein Draht eines Spannstahlbündels geführt ist, der im Kopf eines Bodenankers festgehalten ist, wobei parallel zum Spannstahl durch die Bohrung ein Messstab geführt und mit mindestens einem Spannstahl über eine Halterung verbunden ist, durch eine im Bereich des Ankerkopfes vorgesehene Bohrung geführt und über einen Messtaster, der an einer starren Fläche des Ankerkopfes anliegt, mit einer Längenmesseinrichtung, z. B. einer Messuhr verbunden ist.
Um Verschiebungen im Bereich des Ankerkopfes bei der Messung auszuschalten ist es zweckmässig, den unmittelbar am Ankerkopf liegenden Teil des Spannstahles nicht in die Messstrecke einzubeziehen.
Für diesen Fall schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, bei der parallel zum Messstab ein zweiter Messstab liegt und in einem der Messstrecke entsprechenden Abstand mit dem Spannstahl verbunden ist, wobei die relative Verschiebung beider Messstäbe ein Mass für die Änderung der Vorspannkraft ist. Bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft, wenn mindestens einer der Messstäbe ein Rohr ist, durch das der andere Messstab geführt ist. Dabei bildet der rohrförmige Stab einen Schutz für den von ihm umschlossenen zweiten Stab.
Obendrein wird dadurch bewirkt, dass bei Spanndrähten mit verhältnismässig kleinerem Querschnitt vor dem Spannen eine Geradführung des zunächst spannungslosen Messstabes für eine"0-Lesung"gewährleistet ist, weil er vom genügend steifen Rohr in gestreckter Lage gehalten wird. Bei allen erfindungsgemässen Vorrichtungen hat es sich zur Ausschaltung einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung als zweckmässig erwiesen, wenn der Messstab bzw. die Messstäbe aus dem gleichen Material wie der Spannstahl bestehen.
Nachstehend ist an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung diese näher beschrieben. Dabei zeigt, jeweils schematisch im Schnitt, die Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der das Ende der Messstrecke durch die Einspannung des Spannstahles in einem Ankerkopf gebildet wird und Fig. 2 eine Ausführung mit zwei Messstäben.
Gemäss Fig. 1 ist durch das Bohrloch --1-- des Erdreiches --2-- ein Spannstahlbündel --3-- ge- führt, das imAnkerkopf--4-- festgehalten ist. Mit mindestens einem Draht des Spannstahlbündels --3-- ist bei --5-- ein Messstab --6-- verbunden, der zweckmässig aus dem gleichen Material wie die Spannstähle selbst besteht. Der Messstab --6-- ist durch eine Bohrung --7-- des Ankerkopfes --4-- geführt und im gezeichneten Beispiel mit einer Messuhr --8-- verbunden. Der Messtaster --9-- der Uhr --8-- liegt an einem unverschieblichen Teil des Ankerkopfes --4-- an.
Bei Veränderung der Vospannkraft des Spannstahles --3-- wird dieser seine Länge ändern, wobei, da die Verformung innerhalb des elastischen Bereiches erfolgt, diese Längenänderung gemäss dem Hook'schen Gesetz proportional der Kraftänderung ist. Der spannungslose Messstab --6-- hingegen behält seine ursprüngliche Länge bei und wird daher bei einer Verkürzung des Spannstahles aus der
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Bohrung --7-- herausgeschoben, bei einer Verlängerung des Spannstahles in die Bohrung hineingezogen.
Die Grösse der relativen Lageveränderung wird durch die Messuhr --8-- gemessen und dieses Mass ist gleichzeitig die Grösse der Längenänderung des Spannstahles innerhalb der Messstrecke --S--.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, in der für gleiche Teile gleiche Bezugszeichenverwendet sind, ist ausser dem Messstab --6--, der wieder bei --5-- mit dem Spannstahlbündel--3--verbunden ist, ein weiterer Messstab --10-- vorgesehen. Dieser Messstab --10-- ist rohrförmig ausgebildet und der Messstab --6-- ist durch ihn hindurchgeführt.
Bei --11-- ist der rohrförmige Messstab --10-- ebenfalls mit dem Spannstahlbündel --3-- verbunden, die Messstrecke --S-- ist daher gleich dem Abstand der beiden Verbindungspunkte --5 und 11--. Beide Messstäbe --6 und 10-- sind durch die Bohrung --7-- des Ankerkopfes --4-- geführt und es kann somit durch eine geeignete Messeinrichtung die relative Verschiebung der Enden der Messstäbe gemessen werden.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung noch zahlreiche Abänderungen möglich. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Bodenanker beschränkt, sondern kann auch auf andere Arten von Spannstählen angewendet werden. Ebenso ist dieArt der Längenmesseinrichtung beliebig wählbar, so sind z. B. induktive Wegaufnehmer möglich. Auch können bei Verwendung von zwei Messstäben beide oder keiner rohrförmig sein. Die Messeinrichtungen brauchen keineswegs fest mit dem Ankerkopf verbunden sein, vielmehr genügt eine Messeinrichtung für mehrere Ankerköpfe od. dgl.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Messen der Zugkräfte in Spannkabeln und Bodenankern mit vorgespannten Spannstählen durch Messungen der Längenänderung einer vorbestimmten Messstrecke am Spannstahl selbst, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die relative Verschiebung eines an einem Ende (5) der Messstrecke (S) mit dem Spannstahl (3) verbundenen, spannungslosen Messstabes (6) gegenüber dem andern Ende (4 ; 11) der Messstrecke gemessen und damit die der Längenänderung proportionale Änderung der Vorspannkraft des Spannstahles (3) festgestellt wird.