Verfahren zum Messen von Spannungen, Temperaturen, Porenwasserdruck,
Dehnungen, Verschiebungen oder Fugenöffnungen in Kunstbaustoffen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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 erscheinen. Diese rechnerische Unsicherheit kompensiert man durch die Einführung eines mehr oder weniger hohen Sicherheitsfaktors.
Hierdurch wird zwar eine ausreichende Stand- und Bruchsicherheit des Bauwerkes erreicht, die aber infolge der hieraus sich ergebenden Uberdimensionie- rung des Bauwerkes recht kostspielig 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, deren Beendigung im allgemeinen auf eine Dauer von sechs Jahren angesetzt wird.
Man kann zwar neuerdings die meist kurzzeitig eingebrachte Grösse der Vorspannung durch Dehnungsmessung in gewissem Umfang messen, für eine einwandfreie Messung über Jahre hinaus sind diese Geräte jedoch aus weiter unten dargelegten Gründen nicht brauchbar.
Bei vorgespannten Druckwasserstollen liegen ähnliche Probleme vor. Bei diesen Bauwerken kommt noch hinzu, dass die Spannungsverteilung wegen der ständigen Gebirgsbewegungen rechnerisch überhaupt nicht mehr erfassbar sind. Man hat versucht, mit elektrischen Messgeräten die Spannungsverteilung und -umwandlung zu messen, aber abgesehen von einer bisher nicht erreichten Konstanz der Messgeräte über längere Zeit haben diese bei höheren Wasserdrücken versagt und sind in kurzer Zeit ausgefallen.
Bei den bekannten Messsaitengebern wurde festgestellt, dass die Spannung der Messsaiten in kurzer Frist wegen Materialermüdung nachliess. Da die Messsaite in einem Hohlraum des Gebers untergebracht wird, musste dieser absolut gegen Wasserund Feuchtigkeitseintritt 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 Kabelverbindungen eindrang und den Isolationswiderstand nachteilig ver änderte.
Bei änderung der Isolierung von 1. 106 Ohm im Geber oder auch im Messkabel, das bei solchen Messstellen zwischen Geber und Beobachtungsstelle etwa 100 Meter lang ist, entsteht bereits eine Messwertanzeigeänderung ungefähr 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 Setzdehnungsmessern oder Messuhren bei grosser Basislänge. Sie ist jedoch nur beschränkt an gut zugänglichen Stellen anwendbar. Diese Messungen sind Dehnungsmessungen und sind vor allem bei statisch unbestimmten Systemen kaum zur Ermittlung der Spannung verwertbar.
Diese Erfahrungen haben in jüngerer Zeit zu der Entwicklung eines Betonspannungsmessgerätes ge führt, bei dem man aber bei den bekannten elektrischen Übertragungsmitteln geblieben ist. Mit diesen Übertragungsmitteln kann man jedoch nur kurzzeitig, aber nicht über mehrere Jahre zuverlässig messen.
Ausserdem zeigen diese Geber immer noch einen gewissen Einfluss der spannungslosen Dehnung auf die Spannungsanzeige, weil die Konstruktionshöhe zu gross ist. Der maximal auftretende Fehler beträgt etwa 1O0/o der Dehnung, was aber bereits der Grö ssenordnung der zu messenden Spannungen im Beton entspricht.
Bei den letztgenannten Geräten wurden als Geber zwei starre Scheiben verwendet, die an ihren Rändern miteinander verschweisst sind und hier oder gleich neben dem Rand 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 Entfernung befindliche Membrane überträgt. Die Durchbiegung dieser Membrane wird dann schliesslich mit Widerstands drähten elektrisch gemessen. Die Nachteile dieser elektrischen tXbertra- gungsmethoden sind bereits erläutert worden.
Dabei ist bei diesen Geräten die Messung nicht auf eine unmittelbare Spannungsmessung, sondern noch auf eine Dehnungsmessung zurückgeführt. Es ist also für jeden Messbereich eine gesonderte Dimensionierung der Messmembrane erforderlich, das heisst der jeweilige Messbereich des Gebers muss bereits bei der Konstruktion mit Rücksicht auf die Genauigkeit möglichst genau geschätzt werden.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Spannungen, Temperaturen, Porenwasserdruck, Dehnungen, Verschiebungen oder Fugen öffnungen in Kunstbaustoffen und das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Baustoffkörper herrschenden Spannungen, Temperaturen, Porenwasserdrücke, Dehnungen, Verschiebungen oder Fugen öffnungen unmittelbar und über beliebig lange Zeitabschnitte durch mindestens ein System mit mindestens einem im Baustoff eingebauten Geber auf rein hydraulischem oder pneumatischem Wege gemessen werden.
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch mindestens einen in den Baustoffkörper eingebauten mechanischen Geber, in welchen mindestens eine mit mindestens einer Druckanzeigevorrichtung versehene Zuführungsrohrleitung mündet und eine Abflussrohrleitung ausgeht, derart, dass ein am Geber angeordnetes, unter dem Einfluss der zu messenden Kräfte stehendes Abflussventil mittels eines durch die Zuführungsrohrleitung eingepressten Hilfsstoffes betätigt wird, sobald der Druck des Hilfsstoffes den zu messenden Gegendruck erreicht hat, wobei das Resultat direkt an der Druckanzeigevorrichtung abgelesen werden kann.
Diese Methode hat gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zunächst den unbestreitbaren Vorteil, dass die Messung der im Beton herrschenden Spannung nicht über mechanische und oder elektrische Umwandlungs- und Übertragungsteile, sondern unmittelbar auf pneumatischem oder hydraulischem Wege, nämlich beispielsweise durch einen hydraulischen oder pneumatischen Druckausgleich selbsttätig erfolgt. Es ist unbestritten, dass insbesondere hydraulische Druckausgleichsysteme baulich einfach, wenig störanfällig und über lange Zeiträume funktionsfähig bleiben. Insbesondere sind sie gegen anzeigefälschende Einflüsse von Feuchtigkeit und Wasserdruck unempfindlich.
Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens und Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert.
Es werden entweder 1. Spannungen, 2. Porenwasserdruck, 3. Temperaturen, 4. Verschiebungen oder Fugenöffnungen oder 5. Dehnungen gemessen.
1. Spannungsmessung
Die Vorrichtung zum unmittelbaren Messen von Spannungen im Beton oder Baugrund bildet man beispielsweise so aus, dass der im Bauteil eingebaute Geber aus zwei abstandslos aufeinanderliegenden, längs des Umfanges druckdicht miteinander verbundenen, dünnen Membranscheiben besteht, von denen die eine etwa in ihrer Mitte eine Abflussöffnung mit als Ventilsitz ausgebildetem Rand und die andere mit einer geschliffenen Sitzfläche versehen ist.
Die von der Pumpe kommende Zuführungsleitung für den Hilfsstoff, in welcher auch die Anzeigevorrichtung angeordnet ist, kann an beliebiger Stelle in die Membrandose einmünden. Zweckmässigerweise erhält die untere Membranscheibe ausser der natürlichen Rauhigkeit eines künstlich aufgerauhte Oberfläche.
Das für die Messung von Spannungen im Beton oder Baugrund vorgeschlagene Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung weisen folgende Vorteile auf:
1. Vermeidung von mechanischen Ubersetzungs- mechanismen,
2. Vermeidung einer Messwertumformung (direkte Spannungsablesung),
3. keine elektrischen Bauteile,
4. Vermeidung von Hohlräumen im Geber,
5. keine Rückführung der Messung auf Dehnungsmessung,
6. einheitliche Geberkonstruktion für alle Messbereiche; Messbereich durch auswechselbares und stets kontrollierbares Druckanzeigegerät,
7. einfache, störungsunanfällige Geberkonstruktion,
8. Korrosionsbeständigkeit des Gebers,
9. geringe Kosten,
10. keine Beeinflussung durch spannungslose Dehnung und E-Moduländerungen,
11. Vermeidung eines abgeschlossenen Gebersystems,
12. zuverlässige Langzeitmessung, und
13. Registriermöglichkeit.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Spannung.
Im Betonkörper ist ein Geber 2 beim Betonieren eingebaut.
Der Spannungsgeber besteht aus einer oberen dünnwandigen Scheibe 3 aus Federmaterial, unter der ohne Abstand eine weitere Scheibe 4 angeordnet ist. Längs des Umfanges 5 der Scheiben 4 und 3 sind diese durch geeignete Mittel, z. B. durch Umfalzen, Verschweissen oder Verleimen z. B. mittels Kunstharz, flüssigkeitsdicht miteinander verbunden.
Die Innenfläche der unteren Scheibe 4 kann, abgesehen von der natürlichen Rauhigkeit beider Scheiben, noch künstlich etwas aufgerauht sein. Infolge der auf die membranartigen Scheiben 3 und 4 von oben und unten einwirkenden Druckkräfte, welche in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet sind, liegen die beiden Scheiben 3 und 4 dicht aneinander an.
Zweckmässigerweise mündet in der Mitte der Scheibe 4 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.
Ferner mündet eine weitere Rohrleitung 7 an einer an sich beliebigen Stelle in die Membrandose 3, 4 ein, die zu einer Pumpe 8 beliebiger Bauart führt. In diese Leitung 7 ist ein Absperrorgan oder ein Rückschlagventil 9 und vor diesem eine hydraulische oder pneumatische Druckanzeigevorrichtung 10 eingeschaltet. Die Druckerzeugungs- und die Anzeigevorrichtung befinden sich ausserhalb des Bauwerkes an einer geschützten, aber leicht zugänglichen Beobachtungsstelle. Mit dem Bezugszeichen 11 ist ein Flüssigkeitsbehälter bezeichnet, in welchen 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 Hilfsstoff kann man beispielsweise Öl verwenden. Bei grösseren Höhenunterschieden zwischen Geber 2 und Apparatur 8-13 kann es zweckmässig sein, einen gasförmigen Hilfsstoff zu verwenden, um das Eigengewicht des Hilfsstoffes möglichst gering zu halten.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
Wie schon erwähnt, lastet auf der Membrandose 3, 4 ein der Spannung im Beton entsprechender Druck, und da die Dosenscheiben dicht aufeinanderliegen, wird der Druck aus der Spannung des Betons unmittelbar durch die Dose hindurchgeleitet, ohne dass der hydraulische Hilfsstoff unter Druck stehen muss. Die Dosenscheiben 3, 4, insbesondere die obere Scheibe 3, können so dünn gehalten werden, dass sie zugunsten der Biegeelastizität vernachlässigbare Steifigkeitswerte aufweisen. Infolgedessen kann die Gesamtstärke der Dose so dünn gegenüber dem Durchmesser gehalten werden, dass der Einfluss der nichtelastischen Dehnungen, wie Schwinden, Quellen und Kriechen des Betons, praktisch zu Null wird.
Presst man mittels der Pumpe 8 den Hilfsstoff in den Raum zwischen den Scheiben 3 und 4 ein, so baut sich zwischen diesen ein Druck auf, der so weit ansteigt, bis der durch die Betonspannung bewirkte Druck überwunden ist und sich zufolge der Elastizität des Betons die Scheiben 3, 4 voneinander abheben, und zwar maximal 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 aufbauenden Druckes des Hilfsstoffes ist also auf die Grösse der Betondruckspannung begrenzt.
Diese Einpressung 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 Druckspannung an der Anzeigevorrichtung 10 abzulesen, da sich bei Verringerung der Betonspannung das Ventil V wieder, unter Umständen mehrmals, öffnet und den Überdruck aus Dose 3, 4 über die Rückleitung 6 abbaut.
Führt man den Hilfsstoff in stetig gleichbleibender Menge der Dose 3, 4 zu, z. B. durch eine Zahnradpumpe, so wird durch das Ventil V zu jeder Zeit automatisch der Druck des Hilfsstoffes auf die Betonspannung einreguliert und die Betonspannung kann als Staudruck durch einen Druckschreiber laufend registriert werden.
2. Porenwasserdruckmessung
Eine die Betonspannung wesentlich beeinflussende Komponente ist der Porenwasserdruck. Es hat sich herausgestellt, dass das vorgeschlagene Verfahren und die dazu gehörige Vorrichtung für die direkte Messung des Porenwasserdruckes im wesentlichen unverändert verwendet werden kann, jedoch mit der Massnahme, dass man über der Membrandose eine oder mehrere Filterschichten so aufbaut, dass der Porenwasserdruck ungehindert auf die Membrandose einwirken kann.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen von Porenwasserdruck.
Oberhalb der Membrandose 3, 4 sind ein oder mehrere Filterschichten 15 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. 1. Im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäss Fig. 1, bei der die Betonspannung auf das Gerät einwirkt und gemessen wird, wirkt der reine Wasserdruck auf das Gerät ein, der durch die Anzeigevorrichtung gemessen wird.
3. Temperaturmessung
Ein weiterer den Spannungsverlauf im Beton beeinflussender Faktor ist die im Beton jeweils herrschende Temperatur. Auch die Messung der Betontemperatur kann grundsätzlich mit derselben Messmethode erfolgen, nämlich auf rein hydraulischem Wege. Dem Zwecke dieser Messung entsprechend weist der im Beton eingebaute Geber beispielsweise eine temperaturabhängige, einen Druck auf ein Ventil ausübende Vorrichtung auf, die ein Ventil des hydraulischen Systems selbsttätig steuert. Dabei besteht die temperaturabhängige Vorrichtung beispielsweise aus einem Bimetall- oder Gaswellrohr, das mit dem einen Ende an einem Gestell aufgehängt ist und dessen anderes, freies Ende einen Ventilring aufweist, wobei der Boden dieses Gestelles den Ventilsitz für den Ventilring bildet.
Der Ventilring selbst besteht zweckmässigerweise aus einem schmalen, beliebig hohen Zylinderstück, so dass zwischen dem unteren Abschlussboden des Bimetall- oder Gaswellrohres und dem Boden des Gestelles ein Druckraum entsteht, in welchem die von der Pumpe kommende Zuleitung einmündet.
Die Vorrichtung zum Messen der Temperatur mit der grundsätzlich gleichen Methode des hydraulischen Druckausgleiches im Geber ist ebenfalls baulich einfach und über lange Zeit störungsunanfällig. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dementsprechend einwandfrei. Die Vorteile sind, von den speziellen Eigenschaften abgesehen, dieselben wie beim Spannungsmesser.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur.
Diese Vorrichtung besteht aus einem in einem rahmenartigen Gestell 20 angeordneten Bimetalloder Wellrohr 21, dessen eines Ende am Rahmen 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 Rahmens 20 und dem Boden 25 mit Ring 23 ein hydraulischer Druckventilraum 27. Das Ganze ist in einem Schutzgehäuse 24 untergebracht, das im Beton eingebaut ist. In den Druckraum 27 mündet die von der Pumpe 8 kommende Leitung 7 ein.
Ausserdem mündet die Rückleitung 6 in den Rahmen 20 und in das Gehäuse 24 ein. Die übrigen Teile der Vorrichtung stimmen mit denen der Vorrichtung 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. Hierdurch 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 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.
4. Wegntessung
Ein weiterer wesentlicher Faktor, der den Ablauf der Spannung im Beton beeinflusst, ist die Verschiebung von Bauteilen gegeneinander, z. B. in Arbeitsfugen. Auch diese Messung kann grundsätzlich mit derselben Messmethode des Druckausgleiches in einem rein hydraulischen System durchgeführt werden. Die Gebervorrichtung besteht aus einer beispielsweise in einem zwischen einer Arbeitsfuge eingebauten, leicht dehnbaren Gehäuse frei aufgehängten Schraubenfeder oder dergleichen, die ein Doppelventil des hydraulischen Systems derart steuert, dass der sich im System aufbauende Druck dem jeweiligen Federzug entspricht.
Am unteren Ende der mit dem oberen Ende am Gehäuse spannungslos aufgehängten Schraubenfeder ist eine Ventilscheibe mit beiderseits angeordneten Abdichtungsringen befestigt, die mit oberen und unteren Ventilsitzflächen im Federgehäuse zusammenarbeiten. Bei dieser Bauart sind zwei Pumpen mit zwei Zuführungsleitungen vorgesehen, von denen die eine Leitung in das Federgehäuse und die andere Leitung in den Druckraum zwischen dem Gehäuseboden und der Ventilscheibe mit dem unteren Ventilring einmündet.
Soll die Schraubenfeder nur nach einer Richtung arbeiten, z. B. nach unten, so spannt man sie vor, wodurch nur noch eine Ventilsitzfläche, eine Zuleitung, ein Manometer und eine Pumpe erforderlich werden.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Wegmessvorrichtung und
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Ventil gemäss Fig. 4 in vergrössertem Massstab.
Mit dem Bezugszeichen 31 ist eine Arbeitsfuge in einem Baukörper bezeichnet. In dieser Arbeitsfuge 31 und den beiderseitigen Beton wird ein beispielsweise zylindrisches, auf geeignete Weise in der Längsrichtung stark dehnbar gemachtes Gehäuse 32 eingebaut. In diesem Gehäuse 32 ist eine Schraubenfeder 33 gelagert. Die Schraubenfeder 33 wird spannungslos in das Gehäuse 32 eingesetzt und mit der dem Ventil entgegengesetzten festen Abschlussscheibe 43 verbunden, während am anderen Ende der Feder 33 eine Ventilscheibe 36 mit beiderseitig aufgesetzten schmalen Abdichtungsringen 45 angeschlossen ist. Diese Ventilscheibe 36 mit den beiderseitigen Abdichtungsringen 45 arbeitet gegen die Ventilsitzflächen 34, 35 an dem Gehäuse 32.
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, wie üblich, eine Abführungsleitung 6 in den Raum zwischen Ventilring 45 und Gehäuse 32 in den nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Beim Erweitern der Fuge 31 legt die Schraubenfeder 33 einen Messweg x (positive Dehnung) und beim Verengen einen Messweg y zurück (negative Dehnung). Beim Erweitern der Fuge 31 legt sich die Ventilscheibe 36 mit dem oberen Ventilring 45 gegen die obere Ventilscheibe 35 und spannt anschliessend die Feder 33 auf Zug an. 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 der Verlängerung der Feder 33 durch den Weg x entspricht.
Die darüber hinaus eingepresste Menge Hilfsstoff hebt den Ventilteller 36 von der oberen Ventilsitzfläche 35 ab und der Hilfsstoff entweicht über die Leitung 6. Der so vom Federweg abhängige 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 Pumpen 40 und 40' Hilfsstoff in die Leitung 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 Leitung 37 kommende Hilfsstoff baut unter der Ventilscheibe 36 einen so hohen Druck auf, wie er der Verkürzung der Feder 33 und ihrer Federkonstanten durch den Weg y entspricht. Die darüber hinaus eingepresste Menge Hilfsstoff hebt die Ventil scheibe 36 von der unteren Ventilsitzfläche 34 ab und der Hilfsstoff entweicht über die Leitung 6 drucklos. Der so wegabhängige, begrenzte Druck kann am Monometer 10' abgelesen werden.
Man kann die nach zwei Seiten arbeitende Wegmessvorrichtung durch eine einseitige ersetzen, wenn man bei Einbau des Gerätes einen Teil des Messweges vorgibt, z. B. durch Vorspannen der Feder 33 mit Spanndraht um den Geber, der nach dem Einbau aufgetrennt wird oder beim Arbeiten der Fuge abreisst. Dadurch kann man z. B. den Ventilsitz 35 mit Zuleitung 38, Manometer 10 und Pumpe 40 einsparen.
5. Dehnungsmessung
Von Bedeutung für die Betonspannung ist ferner die Betondehnung. Zum Messen derselben verwendet man ein Messröhrchen, dessen Einmündung in einer im Beton verankerten Scheibe befestigt ist, während sein oberes, freies Ende als Ventil ausgebildet ist und gegen die obere, ebenfalls im Beton eingebaute Scheibe mit geringem Spiel anliegt.
Zweckmässigerweise kann das obere, als Ventil ausgebildete Ende des Messröhrchens tellerförmig erweitert werden. Das Messröhrchen ist von einem dehnbaren Mantel umgeben, der oben und unten an den im Beton eingebauten Scheiben befestigt ist.
Die von der Pumpe kommende Zuleitung ist an das untere Ende des Messröhrchens angeschlossen, während die Ablaufleitung in den durch den Mantel gebildeten Ringraum einmündet.
Auch diese Messvorrichtung arbeitet grundsätzlich nach dem Prinzip des Druckausgleiches auf hydraulischem Wege und weist dieselben Vorteile auf wie die beschriebenen Messvorrichtungen. Man ordnet sie zweckmässigerweise in der Nähe des Spannungsgebers an, um unter möglichst gleichen Bedingungen stehende Messungen zu erreichen. Die Messvorrichtung kann daher bei Anordnung von entsprechenden Abzweigungen und Absperrschiebern an die bereits vorhandene Pumpanlage angeschlossen werden.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen der Dehnung, und
Fig. 7 zeigt eine zweite ähnliche Vorrichtung.
Die Vorrichtung besteht aus einem dünnwandig geraden oder schraubenförmig gewundenen Messröhrchen 41. Am oberen Ende ist dieses offen und als Ventil 42 ausgebildet. Das Messröhrchen 41 ist an der Einführungsstelle in das Gerät an der dort befindlichen Endscheibe 50 befestigt, die im Beton verankert ist. Am oberen freien Ende liegt das Messröhrchen 41 mit seiner Öffnung gegen die andere Endscheibe 51, die ebenfalls im Beton verankert ist. Als Variante kann das Messröhrchen 41 zur Erweiterung des Messbereiches bzw. zur Verringerung des erforderlichen Druckes tellerförmig (Bezugszeichen 52) eweitert werden. Das Messröhrchen 41 ist von einem zwischen den Scheiben 50, 51 konzentrisch angeordneten Schutzmantel 53 umgeben, der leicht dehnbar sein muss. In diesen Schutzmantel 53 mündet die Öffnung der Abflussleitung 6.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
Bei negativer Dehnung des Betons bzw. Druck werden die Endscheiben 50, 51 gegeneinander geführt und damit das Messröhrchen 41 mit derselben negativen Dehnung wie der Beton zusammengedrückt.
Hierdurch 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 und diese wiederum eine negative Dehnung in Achsrichtung hervorruft. Sobald die der tangentialen Zugspannung des Messröhrchens zugeordnete Axialdehnung grösser werden will als die Dehnung des Betons, wird die Druckspannung im Messröhrchen durch Öffnen des Ventilsitzes begrenzt.
Die Ausbildung des Ventilsitzes 52 als Erweiterung des Messröhrchens 41 erzielt die der Betondehnung entsprechende Axialdehnung des Messröhrchens 41 bereits bei einem niedrigeren Druck, als der Tangentialdehnung entspricht, nämlich durch die axiale Druckkraft, die durch die Vergrösserung des Ventilsitzes erzielt wird. In beiden 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.