DD292714A5

DD292714A5 - DEVICE FOR DETERMINING AND CHECKING THE CARRYING AND DEFORMING BEHAVIOR OF FASTENERS

Info

Publication number: DD292714A5
Application number: DD33641589A
Authority: DD
Inventors: Klaus-Dieter Stude; Reinhard Steinbruch; Hans-Dieter Wonneberger
Original assignee: Bauakademie Institut Fuer Baustoffe,De
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen und Pruefen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungen bzw. Befestigungsmitteln, insbesondere von hochbelasteten Befestigungsmitteln im Bauwesen, wie Verbindungs- oder Verankerungselemente fuer bzw. in Decken, Fuszboeden, * Unter Verwendung eines fahrbaren Geraetetraegers, eines hydraulischen Arbeitszylinders, einer oder mehrerer Kraftmeszdosen und Wegaufnehmer sowie bekannter Kraft- und Verformungsauswerteeinrichtungen ist erfindungsgemaesz auf dem fahrbaren Geraetetraeger (3) eine Positioniereinrichtung (5) angeordnet, die einen gelenkig gelagerten Meszkopf (4) aufnimmt, der aus einem raumzentrierten Gittertragwerk (11) auf Stuetzfueszen * einem Arbeitszylinder (7) mit Fuehrungsrahmen (12) und einer oder mehrerer Kraftmeszdosen (14) besteht. Der Arbeitszylinder (1) wird im Fuehrungsrahmen (12) mittels Fuehrungsbolzen * Gleit- und Fuehrungselementen (13) exakt auf der mittleren Kraftwirkungslinie axial verschiebbar gehalten. Der Arbeitszylinder (7) ist innerhalb des Fuehrungsrahmens (12) zur Kraftumlenkung mit einer oberen Traverse (8) verbunden, die ueber Zugstangen (9) den Kraftflusz zur unteren Traverse (10) ermoeglicht und eine gleichmaeszig steigende axiale Zugkrafteinleitung in das Befestigungsmittel (1) hervorruft. Gleichzeitig wirkt der hydraulische Arbeitszylinder (7) als Druckzylinder auf die Kraftmeszdose * Die eingetragene Zugkraft bzw. Druckkraft des Arbeitszylinders (7) auf das Befestigungsmittel (1) wird von einem Koordinatenschreiber (6) der Auswerteeinrichtung festgehalten. Fig. 1{Befestigungsmittel; Bauwesen; Arbeitszylinder; Kraftmeszdose; Positioniereinrichtung; Meszkopf; Wegaufnehmer; Meszauswertevorrichtung; Fuehrungsrahmen}The invention relates to a device for determining and testing the load-bearing and deformation behavior of fasteners or fasteners, in particular of highly stressed fasteners in construction, such as connecting or anchoring elements for or in ceilings, Fuszboeden, * Using a mobile Geraetetraegers, a hydraulic cylinder , one or more load cells and displacement transducer as well as known force and deformation evaluation devices is arranged according to the invention on the mobile equipment carrier (3) a positioning device (5) which receives a hinged measuring head (4) consisting of a body-centered lattice support structure (11) on support feet * a working cylinder (7) with Fuehrungsrahmen (12) and one or more power sockets (14). The working cylinder (1) is held in the Fuehrungsrahmen (12) by means of Fuehrungsbolzen * sliding and Fuehrungselementen (13) axially displaceable exactly on the average force line of action. The power cylinder (7) is connected within the Fuehrungsrahmens (12) for power diversion with an upper cross member (8) via the tie rods (9) the Kraftflusz to the lower cross member (10) and allows a gleichmaeszig rising axial tensile force in the fastener (1) causes. At the same time, the hydraulic working cylinder (7) acts as a pressure cylinder on the power socket * The registered tension or pressure force of the working cylinder (7) on the fastening means (1) is held by a coordinate recorder (6) of the evaluation. Fig. 1 {fastening means; Building construction; Working cylinder; Kraftmeszdose; positioning; Meszkopf; displacement transducer; Meszauswertevorrichtung; Fuehrungsrahmen}

Description

Object of the invention

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Bestimmen und Prüfen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungstechniken im Zusammenwirken mit ihren Befestigungsuntergründen bzw. Befestigungskonstruktionen unter Praxisbedingungen zum Einsatz kommen. Sie soll für hochbelastbare Befestigungstechniken im Bauwesen einsetzbar sein, ohne großen Aufwand zum Prüfobjekt transportiert werden können und das Messen erschwernis- und gefährdungsfrei möglich sein. Klima, Schmutz, Staub, Erschütterungen sollen keinen Einfluß auf die Prüfergebnisse haben.With the invention, a device for determining and testing the load-bearing and deformation behavior of fastening techniques in cooperation with their mounting substrates or mounting structures under practical conditions are used. It should be used for heavy-duty fastening techniques in construction, can be transported to the test object without much effort and measuring difficult and dangerous be possible. Climate, dirt, dust, vibrations should have no influence on the test results.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mobile Prüfvorrichtung zu entwickeln, die definierte Zugkräfte in einem großen Variationsbereich kontinuierlich in ein Befestigungselement eintragen kann, die Prüfungen im Bruchlastbereich möglich werden, die Meßwerterfessung exakt, frei von Temperatureinwirkungen oder fehlerhaften Kraftüberlagerungen erfolgen kann und in Form von Diagrammen erfaßt werden und als Zertifikat vorliegen.The invention has for its object to develop a mobile test device that can enter defined tensile forces in a wide range of variations continuously in a fastener, the tests in the breaking load range are possible, the Meßwerterfessung can be done accurately, free of temperature effects or faulty force overlays and in the form of Diagrams are recorded and available as a certificate.

Unter Verwendung eines fahrbaren Geräteträgers, eines hydraulischen Arbeitszylinders, einer oder mehrerer Kaftmeßdosen und bekannter Kraft- und Verformungsouswerteeinrichtungen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Fahrgesteil eine Positioniereinrichtung angeordnet ist, bestehend aus einem horizontal verstellbaren Führungsrahmen mit einem in senkrechter Richtung verlaufenden Rührungsschlitten und zwei Parallelführungen, die mittels Laufrollen von dem Führungsschlitten aufgenommen werden. Diese Positioniereinrichtung nimmt einen gelenkig gelagerten Meßkopf auf, der sich aus einem raumzentrierten Gittertragwerk auf drei Stützfüßen, einem hydraulischen Arbeitszylinder mit Führungsrahmen und einer oder mehreren Kraftmeßdosen zusammensetzt. Der Arbeitszylinder wird im Führungsrahmen mittels Führungsbolzen, Gleit- und Führungselementen exakt auf der mittleren Kraftwirkungslinie axial verschiebbar gehalten. Die Kolbenstange des Arbeitszylinders ist innerhalb des Führungsrahmens zur Kraftumlenkung mit einer oberen Traverse verbunden. Sie ermöglicht über zwei symmetrisch angeordnete Zugstangen den Kraftfluß zur unteren Traverse. Die untere Traverse nimmt zentrisch ein Anschlußstück auf, an dem über eine ballige Aufnahme das zu prüfende Befestigungsmittel kugelgelenkartig angebracht ist. Eine gesonderte Haltevorrichtung, die direkt mit dem Befestigungsmittel verbunden ist, enthält symmetrisch zum Meßkopf angeordnete Wegaufnehmer, die mit einer Meßauswertevorrichtung verbunden sind. Meßauswertevorrichtung, Hydraulikaggregat und Schaltventile befinden sich gesondert auf dem Fahrgestell.Using a mobile equipment carrier, a hydraulic working cylinder, one or more Kaftmeßdosen and known force and Deformationsouswertewerte objects, the object is achieved in that on a Fahrgesteil a positioning is arranged, consisting of a horizontally adjustable guide frame with a running in the vertical direction Rührschlitten and two parallel guides, which are received by means of rollers of the guide carriage. This positioning takes on a hinged measuring head, which is composed of a body-centered lattice structure on three support legs, a hydraulic cylinder with guide frame and one or more load cells. The working cylinder is held axially displaceable in the guide frame by means of guide pins, sliding and guide elements exactly on the middle line of action. The piston rod of the working cylinder is connected within the guide frame for power deflection with an upper cross member. It allows the flow of power to the lower traverse via two symmetrically arranged tie rods. The lower crosshead takes center on a fitting on which a ball-shaped receptacle to be tested fastener is mounted like a ball joint. A separate holding device, which is connected directly to the fastening means, contains symmetrically arranged to the measuring transducer position transducer, which are connected to a Meßauswertevorrichtung. Measuring evaluation device, hydraulic unit and switching valves are located separately on the chassis.

Die Prüfvorrichtung wird zum Prüfgegenstand herangefahren. Der Meßkopf wird mit einem Schlitten im Führungsrahmen der Positioniereinrichtung in vertikaler Richtung bewegt und über ein Gelenk langsam an der Meßstelle positioniert. Die Drehbewegung des Meßkopfes erfolgt manuell. Eine zu schnelle Abwärtsbewegung des Meßkopfes wird durch Stoßdämpfer verlangsamt. Die Arretierung in Meßstellung erfolgt durch Verspannen des Gelenkes. Durch den hydraulischen Arbeitszylinder im Meßkopf wirkt über zwei Zugstangen, die mit der oberen und unteren Traverse verbunden sind, eine bestimmte gleichmäßig steigende axiale Zugkrafteinleitung in das Befestigungsmittel bis zu seinem Versagen bzw. bis zum Bruch des Befestigungeuntergrundes, in dem sich das Befestigungsmittel befindet. Gleichzeitig wirkt der hydraulische Arbeitszylinder als Druckzylinder mit seiner maximalen Arbeitsfläche auf die Kraftmeßdose, die axial in Kraftwirkungslinie des Arbeitszyjinders mißt.The test device is moved to the test object. The measuring head is moved in the vertical direction with a carriage in the guide frame of the positioning device and slowly positioned at the measuring point via a joint. The rotary movement of the measuring head is done manually. Too fast downward movement of the measuring head is slowed down by shock absorbers. The locking in measuring position is done by clamping the joint. Through the hydraulic cylinder in the measuring head acts via two tie rods, which are connected to the upper and lower cross member, a certain uniformly increasing axial tensile force in the fastener until its failure or until the fracture of the mounting base in which the fastener is located. At the same time the hydraulic cylinder acts as a pressure cylinder with its maximum working surface on the load cell, which measures axially in Kraftwirkungslinie of Arbeitszyjinders.

Die eingetragene Zugkraft bzw. Druckkraft des Arbeitszylinders auf das Befestigungsmittel wird von einem Koordinatenschreiber der Auswerfeinrichtung festgehalten. Zwei Wegaufnehmer, symmetrisch am Befestigungsmittel direkt angeordnet, erfassen mittels Taststiften die Verformung. Die Taststifte werden so geführt, daß eine konstante, aber bewegliche Verbindung mit dem Befestigungsuntergrund besteht. Sie sind gegen das Herausfallen gesichert und lassen damit das Messen in horizontaler und vertikaler Richtung zu. Diese Verformungsmessung wird ebenfalls an den Koordinatenschreiber weitergegeben, erfaßt und ausgewertet.The registered tensile force or compressive force of the working cylinder on the fastening means is held by a coordinate recorder of the ejection device. Two displacement sensors, arranged symmetrically on the fastening means, detect the deformation by means of feeler pins. The styli are guided so that there is a constant but movable connection with the mounting surface. They are secured against falling out and thus allow measuring in the horizontal and vertical direction. This deformation measurement is also passed on to the coordinate writer, recorded and evaluated.

Mit dieser neuen Vorrichtung können festigkeitsbeanspruchte Verbindungen oder Verankerungen an Fußboden-, Decken- und Wandflächen in Räumen, aber auch an Außenbauteilen geprüft werden. Die Prüfungen sind unter rauhen Baustellenbedingungen bei Einflüssen, wie Klima, Schmutz, Staub, Transportschwierigkeiten, Erschütterungen, durchführbar. Die Vorrichtung ist ortsveränderlich, standfest und leicht bedienbar bei relativ hoher Kraftbeauflagung. Es können kontinuierliche Lasteintragungen von Null bis zur Höchstlast in definierter Zeit regelbar erreicht werden. Es werden fehlerhafte Einflüsse infoige Kraftüberlagerungen bzw. -komponenten, wie Reibkräfte, Seitenkräfte, Biegung, Torsion, vermieden bzw. eliminiert. Durch den mehrgelenkigen und zwängungsfreien Anschluß des Befestigungsmittels an das Meßsystem erfolgt eine fehlerfreie axiale Erfassung der Meßdaten Kraft und Verformung.With this new device, strength-stressed connections or anchors can be tested on floor, ceiling and wall surfaces in rooms, but also on exterior components. The tests are feasible under rough conditions on site under conditions such as climate, dirt, dust, transport difficulties, vibrations. The device is portable, stable and easy to use at relatively high power. It is possible to achieve continuous load registrations from zero to the maximum load in a defined time. It is erroneous influences infoige force overlays or components, such as friction, lateral forces, bending, torsion, avoided or eliminated. Due to the multi-jointed and constraint-free connection of the fastening means to the measuring system is carried out error-free axial detection of the measured data force and deformation.

embodiment

Die Prüfvorrichtung besteht aus dem fahrbaren Geräteträger 3 mit Positioniereinrichtung 5 und dem Meßkopf 4. Auf dom fahrbaren Geräteträger 3 befindet sich weiterhin die Meßtechnik 6. Sie enthält den Koordinatenschreiber sowie alle Geräte zur Meßdatenerfassung.The testing device consists of the mobile equipment carrier 3 with positioning device 5 and the measuring head 4. On dom mobile equipment carrier 3 is still the measuring technology 6. It contains the coordinate recorder and all devices for measuring data acquisition.

Der Meßvorgang erfolgt mit dem Meßkopf 4. Zur Einleitung der Zugkraft ist der Meßkopf 4 als raumzentriertes Gittertrag werk 11 gestaltet, das sich mittels der Stützfüße 20 an drei Punkten auf dem Befestigungsuntergrund 2 abstützt. Das raumzentr!erte Gittertragwerk 11 ist mit einem Führungsrahmen 12 verbunden. Zwei Zugstangen 9 bewirken über zwei Traversen 8,10 und den Arbeitszylinder 7 eine Umlenkung der Zugkraft. Damit kann die Maximalkraft des Arbeitszylinders 7 wirken. Das Messen der Zugkraft erfolgt in der Kraftmeßdose 14. Sie ist so gestaltet, daßdasmitdem Arbeitszylinder 7 verbundene Aufnahmeelement 15 durch die Kraftmeßdose 14 hindurch von unten nach oben wirkt. Stoßartige Belastung bzw. Entlastung wird durch den Gummidämpfer 19 verhindert. Zur querkraft-und zwängungsfreien Aufnahme des Befestigungsmittels 1 ist das Anschlußstück 16 mit einer balligen Aufnahme 17 versehen.To initiate the tensile force of the measuring head 4 is designed as a body-centered lattice support factory 11, which is supported by the support legs 20 at three points on the mounting base 2. The space-centered lattice support structure 11 is connected to a guide frame 12. Two tie rods 9 effect via two trusses 8,10 and the working cylinder 7, a deflection of the tensile force. Thus, the maximum force of the working cylinder 7 act. It is designed so that the receiving member 15 connected to the working cylinder 7 acts through the load cell 14 from the bottom to the top. Jerky load or discharge is prevented by the rubber damper 19. For transverse force and constraint-free recording of the fastening means 1, the connecting piece 16 is provided with a spherical receptacle 17.

Das Eintragen der Prüfkraft erfolgt mtt dem Arbeitszylinder 7 über die Traversen 8,10 und die Zugstangen 9. Entsprechende Glbii' und Führungselemente 12,13 ermöglichen das reibungsarme Führen der Hubbewegung exakt auf der Wirkungslinie der Prüfkraft. Damit wird eine fehlerhafte Beeinflussung des Meßergebnisses durch geringe Schiefstellung des Arbeitszylinders 7 und durch nicht zentrische Einleitung der Stützkraft auf die Kraftmeßdose 14 ausgeschlossen. Auf dem Koordinatenschreiber 6 werden Kraft und Verformung aufgezeichnet. Als Meßfühlerzur Erfassung der Verformung dienen induktive Wegaufnehmer 21, die am Befestigungsmittel 1 befestigt sind.The entry of the test force is mtt the working cylinder 7 via the trusses 8,10 and the tie rods 9. Corresponding Glbii 'and guide elements 12,13 allow low-friction guiding the stroke movement exactly on the line of action of the test. Thus, a faulty influence on the measurement result by slight misalignment of the working cylinder 7 and by not centric initiation of the supporting force on the load cell 14 is excluded. Force and strain are recorded on the XY pen recorder 6. As a sensor for detecting the deformation inductive displacement sensor 21, which are attached to the fastening means 1 serve.

Claims

1. A device for determining and testing the load-bearing and deformation behavior of fasteners using a mobile equipment carrier, a hydraulic cylinder, one or more load cells and displacement transducer and known force and deformation evaluation, characterized in that one on the mobile equipment carrier (3) arranged Positioning device (5) receives a hinged measuring head (4) consisting of a body-centered lattice structure (11) on support feet (20), a working cylinder (7) with guide frame (12) and one or more load cells (7) in the guide frame (12) by means of sliding and guide elements (13) is held axially displaceable exactly on the middle force line of action, that the working cylinder (7) within the guide frame (12) with an upper cross member (8) and two symmetrically arranged tie rods (9) with a lower cross member (10) centric a fitting (16), on the practice r is a spherical receptacle (17) the fastening means (1) is mounted like a ball and that immediately at the fastening means (1) symmetrically to the measuring head (4), a displacement sensor (21) connected to a Meßauswertevorrichtung is arranged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the positioning device (5) from a horizontally adjustable guide frame (18) with a running in the vertical direction Führungsschiitton (22) and two parallel guides, which are known to be received by means of rollers of the guide carriage (22) , consists.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a device for determining and testing the load-bearing and deformation behavior of fasteners, in particular of highly stressed fasteners in construction, such as connecting or anchoring elements for or in ceilings, floors, walls (s).

Characteristic of the known state of the art

To determine the tensile strength of scaffold anchors to walls, a test device is known, which consists of a square base frame for support against the wall, a hingedly arranged on the base frame pull frame which receives a handbec Itigte pull spindle and a Kraftmeßbügel. The device has a relatively low weight and can be handled quite easily with a span of about 30mm. Tensile forces up to 15KN can be applied to the fastener.

Another device for testing the tensile load up to 15KN with a span of only 120mm works by means of pressure intensification by a threaded spindle acts as a pressure piston via a Hydraulikf luid on a larger piston cross section. A linkage provides access to the fixture to be tested. Dio applied force is readable by conversion of a pressure gauge with impact indicator. For the verification of the permissible load set dowels and anchors sizes M 4 to M10 in place by the company Hilti a similar device known. The measured values are fixed by drag pointers. The load range is a maximum of 15KN. Due to the too short spans reaction forces are initiated directly in the fracture zone of the mounting surface. Thus, this area is suppressed when measuring the tensile force. When testing in the breaking load range systematic errors with sometimes considerable Meßwertauswirkung are no longer ruled out. Another device for measuring the tensile forces for bolts and nails up to a breaking load of 30KN consists of a strain gauge load cell, on which a Zugklalle which engages the object to be removed and is moved axially via a threaded spindle. As a support is a U-profile stand, which allows by its dimensions, the undressing up to 60mm long fasteners. The resulting torque is largely absorbed by a thrust bearing and thus reduces interference. The support width of the device of only 130mm does not allow a practical examination of the load behavior of the fixture to be tested, especially in the Betoi ibruchzone. In WP 255 210, a tester for strength testing of surface contact elements applied to glass, for example, connecting elements on heating plates for motor vehicles, is described. The device consists of a pressure cylinder with a pneumatically moved piston, which is connected via a piston rod with a pressure piece, which exerts a defined force in a certain direction. By means of a pressure valve, the required force is adjusted. In all the test equipment shown the Prüfkrafterzeugung, -einleitung and measurement is limited and not sufficient for larger tensile loads, as they often come with fasteners in construction, especially in concrete. It can not be examined heavy-duty fastening techniques up to the maximum breaking load with the known testing equipment.