Vorrichtung zum Messen der Bewegung von Bauwerken.
Bei einer Hochbaute, wie beispielsweise einem Kirchturm oder einer Talsperre, besteht die Möglichkeit, dass sich irgendein Punkt des Bauwerkes horizontal verschiebt. Durch Setzungen kann sieh aber dieser Punkt auch in vertikaler Richtung bewegen. Die horizontale Versehiebung wird in der Regel in zwei zueinander senkrecht stehende Komponenten zerlegt, denen in vielen Fällen eine besondere Bedeutung zukommt. Bei einer Talsperre bei- spielsweise wird die horizontale Bewegung in eine Komponente in Richtung der Talachse und in eine horizontale Komponente senkreeht dazu zerlegt, welch letztere in der Regel mit der Talsperrenachse zusammenfällt.
Die erstgenannte Komponente zeichnet sich dureh einen besonders grossen Wert aus, während die zweite Komponente in der Regel ver nachlässigbar klein ist.
In den Fig. 1 und 2 sei ('der Punkt, dessen Bewegung wir beobachten, und zwar beschrÏnken wir uns der Einfachheit halber auf eine einzige Bewegungsriehtung, nämlich x-x. Dieser Punkt sei beispielsweise ein Punkt eines vertikalen Schachtes einer Talsperre, deren Verbiegung wir beobachten wollen. Naeh erfolgter Bewegung gelangt cler Punkt C'naeli C'ud der Bewegwngsweg be- trio, gt ,.
Um nun diese Bewegung zu messen, hÏngt man im Punkt A ein Lot auf. Dieses Lot besteht aus dem Draht Q, an dem unten ein Ge wicht ss befestigt ist. Nach erfolgter Verformung hat sich der Punkt 1 um die Strecke rt nach A' bewegt. Der Lotdraht hat in der H¯he des Punktes es C nach erfolgter Verfor mung der Wand einen Abstand C'-C"= c.
Die Nuslenkung des Punktes C ergibt sich somit zu X, = a-c.
Das Messen der Pendelauslenkung c kann beispielsweise optisch mit Hilfe eines Me¯mikroskopes dmrchgefiihrt werden. Das Mi kroskop 1 ist so aufzustellen, dass seine Tubus achse e-e genau senkrecht zur Achse x-a ; steht. Der Mikroskoptubus 1 ist in einem Halter 2 (Fig. 3, 4) eingespannt, der vermittels Gewindespindel 3 durch Drehen des RÏndelkopfes 4 auf dem Halterohr 5 versehoben werden kann. Das Halterohr ist mit einer Teilung 6 versehen, an der die Versehiebung abzulesen ist. Dieses Halterohr kann beispielsweise auf einem in der Wand befestigten Zapf'en 7 aufgesteckt werden.
Voraussetzung für eine zuverlässige Messung ist, dass bei wieder holtem Setzen des Mikroskopes stets die ursprüngliche Ausgangsstellung erhalten wir (l.
Eine weitere grundlegende Voraussetzung zur Erlangung eindeutiger Messergebnisse ist die Bedingung, dass die Messschlittenbewegung parallel zu der zu messenden Bewegungsrich- tung verläuft. Bei Nichterfüllung dieser Be dingungen entstehen Messfehler.
Ein entsprechender Fehler entsteht, wenn die Versehiebungsbewegung auch eine Komponente in der vertikalen Ebene aufweist. Wenn man für eine Reihe von Punkten der verti kalen Linie AB (Fig. 1) die Verschiebung ein wandfrei messen soll, so muss die Stellung der Setzvorriehtung für jeden einzelnen Beobachtungspunkt die Bedingung erfüllen, da¯ die Messbewegung des Mikroskoptubus parallel zur Verschiebungsbewegung verlÏuft.
Mi¯t man also die horizontale Auslenkung eines Punktes, so muss die Setzachse in einer zur Bewegungsebene parallelen vertikalen Ebene liegen und in dieser zudem horizontal verlaufen. Führt der Punkt C eine ebene Be wegung aus, so wird diese Bewegung in zwei zueinander senkrecht stehende Komponenten zerlegt und jede dieser Komponenten f r sieh gemessen. Zu den erwähnten Bedingungen tritt noch eine dritte hinzu, nämlich es m ssen die beiden Setzvorriehtungen untereinander einen rechten Winkel einschlie¯en.
Bei einer Talsperre mit Sehaehthöhen von 50 m und mehr verursaeht das einwandfreie Verlegen der Setzstellen grosse Nlühe. Die Durchführung des Messvorganges ist ebenfalls mühsam, da das Setzmikroskop beim Beobachten einer ebenen Bewegung für jeden Me¯punkt zweimal zu setzen ist. Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu verhindern. Als Setzvorrichtung wird die bekannte Dreipunktlagerung benützt, wobei vorzugsweise alle drei Setzpunkte mit je einer Ku-,-el zur Lagerung versehen sind.
Diese Lagerung gewÏhrleistet auf lange Sicht eine stets gleich- bleibende Grundstellung des Mikroskophalters gegenüber den bisher bekannten Lagerungsarten vermittels konischer Zapfen. Die drei Setzstellen 11, 12 tmd 13 (Fig. 7 und 8@ sind auf einer dreieckf¯rmigen Grundplatte 14 angeordnet. Die oberste Setzstelle 11 weist an einem an der Grundplatte befestigten Bolzen eine kegelförmige Bohrung zur Aufnahme der Kugel 15 des Mikroskophalters 16 auf. Der Kugelhals ist mit einer Überwurfmutter 17 versehen, die leicht an einem Aussengewinde des genannten Bolzens angezogen wird. Diese Setzart wirkt als Hängelager des likroskophaltes.
Infolge seines Eigengewichtes stützt er sich vermittels der beiden Kugeln 18 und 19 gegen die ebenen Setzfläehen 12 und 13 der Setzplatte 14 ab (Fig. 7, 8). Diese Setzstellen 12 und 13 können in ihrer axialen Richtung vermittels des am Schaft angebrach- ten Feingewindesverstellt werden, um die Achse x-x in die parallele Ebene zur Bewe gungsebene auszurichten. Nachdem dies geschehen ist, werden die beiden Setzstellen in ihrer Lage endgiiltig gesichert.
Durch Drehen der Kurbel 20 versehiebt sich der Mikroskophalter 21, bis das Bild des Drahtes Q mit dem Fadenkreuz des Okulares zusammenfällt. Die Verschiebung in der x-x Richtung ist an der Teilnng 22 ersichtlich.
Diese Vorrichtung gibt zudem die Möglichkeit, auch die vertikale Bewegung des Drahtes zu beobachten. Zu diesem Zweek wird der Draht in der Hoche des horizontalen Okularstriches mit einer AIarke versehen. Im Halter 31 ist eine Mikrometerschraube 23 eingebaut. Das Ende der Spindel stützt sieh infolge des Eigengewichtes des Halters 21 gegen den auf der Setzplatte 14 (Fig. 6 bis 9) ange brachten Winkel24.DurchDrehen des RÏn delkopfes 25 nivelliert man den IIalter vermittels Libelle 26 ein.
Versehiebt sich die Marks in vertikaler Richtung, so dreht man erneut am lländelkopf der Mikroskopschraube bis der horizontale Strieh des Okulares mit der Marke wieder übereinstimmt. Die am Alikro- skopkopf ersichtliche Stellung ergibt zusam- men mit der Stellung des Mikroskopes die vertikale Verschiebung.
Diese Dreipunktlagerung erm¯glicht das Setzen der Me¯vorrichtung ohne jeden Zwang, allein dureh das stets gleichbleibende Eigen- gewicht. Die zeitlich durch wiederholtes Setzen eintretende Verformung der drei Setzpunkte ist daher praktisch vernaehlässigbar, im Gegensatz zu den bekannten Sctzarten vermittels Federdruek oder Verschraubungen.
Bei der gleichen Stellung des Halters 31 kann zudem die in die g-Riehtung fallende Bewegungskomponente gemessen werden, wenn der Mikroskoptubus 1 auf dem Haltrohr um 90 geschwenkt werden kann, wie das in Fig. 9 angedeutet ist. Der Tubus muss zur Vor nahme dieser Messung auf einen zweiten Mi krometerschlitten 27 aufgesehraubt sein, der
4. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oberste, ku gelige Setzpunkt (15) an seiner Setzstelle (11) frei hängend gehalten ist, während die brigen Setzpunkte unter der Wirkung des Eigen- gewichtes des Mikroskopes und seines TrÏgers auf ihren ebenen Setzstellen anliegen.
5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oberste Setzpunkt (15) des Gerätes mittels einer ¯ber wurfmutter gehalten ist.
6. Vorrichtung nach Unteransprueh 4, dadureh gekennzeichnet, dass der Mikroskop- ttibus (1) auf dem Mikroskophalter (21) um 90 sehwenkbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeiehnet, dass der Mikroskop- tubus (1) auf einem mittels einer Mikrometer sehraube (28) verstellbaren Mikrometersehlitten (27) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Unteransprueh 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroskop- halter (21) us die Setzstelle (11) schwenkbar angeordnet ist.
9. Vorrichtung naeh Unteransprueh 4, gekennzeie. hnet durch eine im Mikroskophalter (21) eingebaute Mikrometervorrichtung (25), mittels welcher die Vertikalbewegung einer auf einem Lotdraht angebrachten Marke gemessen werden kann. mit Hilfe des Mikrometerrändelkopfes 28 in der qJ-Riehtung versehoben werden kann.
Die Setzstelle (Fig. 7, 8) ist mit einem Deckel ausgerüstet, der nach erfolgter Mes- sung ber die Platte 14 geschoben wird, um iede Bewegung oder Veränderung der eigentlichen Setzpunkte zu verunmogliehen.
Device for measuring the movement of structures.
In the case of a high-rise structure, such as a church tower or a dam, there is the possibility that any point on the structure will shift horizontally. However, this point can also move in a vertical direction through subsidence. The horizontal displacement is usually broken down into two mutually perpendicular components, which in many cases are of particular importance. In the case of a dam, for example, the horizontal movement is broken down into a component in the direction of the valley axis and a horizontal component perpendicular to it, the latter usually coinciding with the dam axis.
The first-mentioned component is characterized by a particularly large value, while the second component is usually negligibly small.
In Figs. 1 and 2 let ('be the point whose movement we are observing, and for the sake of simplicity we limit ourselves to a single direction of movement, namely xx. Let this point, for example, be a point of a vertical shaft of a dam, the bending of which we observe After the movement has taken place, the point C'naeli C'ud reaches the movement path trio, gt,.
In order to measure this movement, a plumb bob is hung up at point A. This solder consists of the wire Q, to which a weight is attached below. After the deformation, the point 1 has moved the distance rt to A '. The solder wire has a distance C'-C "= c at point es C after the wall has been deformed.
The steering of point C is thus given by X, = a-c.
The measurement of the pendulum deflection c can, for example, be done optically with the aid of a microscope. The microscope 1 must be set up so that its tube axis e-e is exactly perpendicular to the axis x-a; stands. The microscope tube 1 is clamped in a holder 2 (FIGS. 3, 4), which can be displaced on the holding tube 5 by means of a threaded spindle 3 by turning the knurled head 4. The holding tube is provided with a graduation 6 from which the displacement can be read. This holding tube can, for example, be plugged onto a peg 7 fastened in the wall.
A prerequisite for a reliable measurement is that when the microscope is repeatedly placed, we always get the original starting position (l.
Another basic prerequisite for obtaining unambiguous measurement results is the condition that the measurement slide movement runs parallel to the direction of movement to be measured. If these conditions are not met, measurement errors will occur.
A corresponding error arises when the displacement movement also has a component in the vertical plane. If the displacement is to be measured properly for a number of points on the vertical line AB (Fig. 1), the position of the setting device for each individual observation point must meet the condition that the measurement movement of the microscope tube runs parallel to the displacement movement.
So if you mean the horizontal deflection of a point, the setting axis must lie in a vertical plane parallel to the plane of movement and also run horizontally in this plane. If point C executes a plane movement, this movement is broken down into two mutually perpendicular components and each of these components is measured separately. In addition to the conditions mentioned, there is a third one, namely that the two setting devices must form a right angle between one another.
In the case of a dam with visual heights of 50 m and more, the correct laying of the settlement points causes large seams. Carrying out the measuring process is also laborious, since the setting microscope has to be set twice for each mo-point when observing a plane movement. The present invention aims to obviate these disadvantages of the known arrangements. The known three-point mounting is used as the setting device, whereby preferably all three setting points are each provided with a ball for mounting.
In the long term, this mounting ensures that the basic position of the microscope holder remains constant compared to the previously known types of mounting by means of conical pegs. The three setting points 11, 12 and 13 (FIGS. 7 and 8 @ are arranged on a triangular base plate 14. The topmost setting point 11 has a conical bore for receiving the ball 15 of the microscope holder 16 on a bolt attached to the base plate. The ball neck is provided with a union nut 17, which is easily tightened on an external thread of said bolt. This type of setting acts as a hanger for the microscope holder.
As a result of its own weight, it is supported by means of the two balls 18 and 19 against the planar setting surfaces 12 and 13 of the setting plate 14 (FIGS. 7, 8). These setting points 12 and 13 can be adjusted in their axial direction by means of the fine thread attached to the shaft in order to align the axis x-x in the plane parallel to the plane of movement. After this has been done, the two setting points are finally secured in their position.
By turning the crank 20, the microscope holder 21 shifts until the image of the wire Q coincides with the crosshairs of the eyepiece. The shift in the x-x direction can be seen at segment 22.
This device also makes it possible to observe the vertical movement of the wire. For this purpose, the wire is provided with a mark in the height of the horizontal eyepiece line. A micrometer screw 23 is installed in the holder 31. The end of the spindle is supported by the weight of the holder 21 against the angle 24 attached to the setting plate 14 (Figs. 6 to 9). By turning the knurled head 25, the age is leveled by means of a level 26.
If the mark is misaligned in the vertical direction, turn the screw head of the microscope screw again until the horizontal line of the eyepiece coincides with the mark. The position visible on the alicroscope head, together with the position of the microscope, results in the vertical displacement.
This three-point mounting enables the mē device to be set without any constraint, solely due to the constant dead weight. The deformation of the three set points that occurs over time due to repeated setting is therefore practically negligible, in contrast to the known types by means of spring pressure or screw connections.
With the holder 31 in the same position, the component of movement falling in the g direction can also be measured if the microscope tube 1 can be pivoted through 90 on the holding tube, as is indicated in FIG. 9. The tube must be aufgesehraubt 27 before taking this measurement on a second Mi krometerschlitten
4. Device according to dependent claim 2, characterized in that the uppermost, spherical set point (15) is held freely hanging at its set point (11), while the other set points under the effect of the dead weight of the microscope and its carrier on their levels Set points are in contact.
5. Device according to dependent claim 4, characterized in that the uppermost set point (15) of the device is held by means of a nut.
6. Device according to sub-claim 4, characterized in that the microscope bus (1) is mounted on the microscope holder (21) such that it can be pivoted through 90 degrees.
7. Device according to dependent claim 6, characterized in that the microscope tube (1) is arranged on a micrometer slide (27) which can be adjusted by means of a micrometer hood (28).
8. The device according to sub-claim 4, characterized in that the microscope holder (21) and the setting point (11) are pivotably arranged.
9. Device according to sub-claim 4, marked. This is done by a micrometer device (25) built into the microscope holder (21), by means of which the vertical movement of a mark attached to a plumb wire can be measured. with the help of the micrometer knurled head 28 can be moved in the qJ direction.
The setting point (FIGS. 7, 8) is equipped with a cover which is pushed over the plate 14 after the measurement has taken place in order to prevent any movement or change in the actual setting points.