CH278632A - Device for measuring the movement of structures. - Google Patents

Device for measuring the movement of structures.

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CH278632A
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CH
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movement
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microscope
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German (de)
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U Dr Huggenberger Arnold
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U Dr Huggenberger Arnold
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0041Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
    • G01M5/005Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge

Description

  

  



  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH : Vorriehtung zum Messen der Bewegung von Bauwerken mittels eines Setzmikroskopes, wobei die Setzvorrichtung eine in das Bauwerk eingelassene Grundplatte mit drei Setzstellen und drei Setzpunkte an einem Mikro skopträger umfasst, dadurch gekennzeichnet, dal3 wenigstens der oberste Setzpunkt kugelig ausgebildet ist. Claim: Provision for measuring the movement of structures by means of a setting microscope, the setting device comprising a base plate embedded in the structure with three setting points and three setting points on a microscope carrier, characterized in that at least the uppermost setting point is spherical. C : 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle drei Setzpunkte kugelig ausgebildet sind. C: 1. Device according to claim, characterized in that all three set points are spherical. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeiehnet, dass die oberste Setzstelle (11) der Grundplatt (14) durch eine kegelige Vertiefung in einem mit der letzteren verbundenen Bolzen gebildet ist, während die beiden übrigen Setzstellen (12, 13) eben sind. 2. Device according to claim, characterized in that the uppermost setting point (11) of the base plate (14) is formed by a conical recess in a bolt connected to the latter, while the other two setting points (12, 13) are flat. 3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadureh gekennzeichnet, dass die ebenen Setzstellen (12, 13) axial verstellbar r sind. 3. Device according to dependent claim 2, characterized in that the flat setting points (12, 13) are axially adjustable.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2878568A (en) * 1954-03-01 1959-03-24 Brenden Orval Sag gauge
EP0228563A1 (en) * 1985-12-17 1987-07-15 AIGNER, Georg Length-measuring apparatus

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