DE10062794A1

DE10062794A1 - Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines Mastes

Info

Publication number: DE10062794A1
Application number: DE2000162794
Authority: DE
Inventors: Christa Reiners
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: DE10062794B4

Abstract

Es wird eine Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines im Boden verankerten Mastes beschrieben. Um mit Hilfe einer einzigen Biegebelastung, die aus einer einzigen Richtung wirkt, Unsymmetrien der Maststabilität erfassen zu können, wird ein die durch die Biegelast verursachte Mastauslenkung mehrdimensional erfassender Wegsensor vorgesehen, welcher die Mastauslenkung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung räumlich mißt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Boden verankerten Mastes bestehend aus einer Krafteinheit, mit welcher eine in einer Kraftrichtung wirkende Biegelast in den Mast einleitbar und dadurch der Mast mit einem Biegemoment belastbar ist, und einem Wegsensor zum Messen der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung des Mastes. Unter dem Begriff "Biegelast" werden im vorliegenden Zusammenhang sowohl stetig an steigende oder abfallende Belastungen als auch Belastungen durch Einleiten einer mechanischen Schwingung bzw. durch Stoß verstanden.

Eine Einrichtung vorgenannter Art wird beschrieben in EP 0 638 794 A1. Im Be kannten wird die Biegelast (durch Zug und/oder Druck) mit Hilfe eines Baggerausle gers in den Mast eingeleitet. Die dadurch resultierende Auslenkung des Mastes wird mit Hilfe eines auf einem Stativ neben dem Mast stehenden Wegsensors erfaßt. Bei der praktischen Ausführung wird der Mast nacheinander in zwei annähernd senk recht zueinander stehenden Richtungen mit dem Biegemoment (Zug und/oder Druck) belastet. Die bekannte Mastprüfung erfordert also zwei oder vier nacheinan der erfolgende Messungen jeweils mit Verlagerung der Mittel zum Ausüben der Kraft, z. B. des Baggers, und der Mittel zum Erfassen der Mastauslenkung, nämlich des Wegsensors. Diese nacheinander erfolgenden Messungen sind nicht nur ar beitsaufwendig sondern auch belastend für das Mastfundament.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Arbeitsaufwand sowie die Kontroll- und Prüflasten zu vermindern und den Mast bzw. seine Verankerung nur von einer einzigen Seite her bzw. nur in einer einzigen Richtung zu belasten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die eingangs angegebene Einrichtung darin, daß ein Bewegungen mehrdimensional erfassender Wegsensor vorgesehen ist, welcher die durch ein in einer einzigen Kraftrichtung ansteigendes Biegemoment verursachte Mastauslenkung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung räumlich mißt. Einige Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Um mit Hilfe einer irgendwie in den Mast eingeleiteten Biegelast, die aus einer ein zigen Richtung wirkt, Unsymmetrien der Maststabilität erfassen zu können, wird er findungsgemäß ein die durch die Biegelast verursachte Mastauslenkung zwei- oder dreidimensional erfassender Wegsensor vorgesehen, welcher die Mastauslenkung - vorzugsweise projiziert in eine im Wesentlichen horizontale Ebene - zugleich nach Betrag und dreidimensionaler Auslenkung mißt. In der Praxis sind vor allem die Auslenkungen in der Horizontalen wesentlich. Der Mast kann jedoch durch die Biegelast auch angehoben oder abgesenkt werden bzw. erscheinen; diese dritte Dimension wird erfindungsgemäß ebenfalls - als geringe Abweichung von der hori zontalen Ebene - erfaßt.

Wenn man einen Mast, z. B. einen Laternenmast an einer Straße, in einer Richtung einem Biegemoment aussetzt, wird der Mast ausschließlich in Richtung des Biege moments im Allgemeinen nur dann ausgelenkt, wenn er oberhalb und unterhalb der Bodenoberkante fehlerfrei ist. Wenn der Mast an irgendeiner Stelle eine Schwä chung, z. B. eine Roststelle, besitzt, kann dadurch nicht nur der Betrag der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung sondern auch die Richtung der Aus lenkung beeinflußt werden. Um Unsymmetrien dieser Art zu erfassen, wird im Be kannten, z. B. nach der eingangs genannten EP 0 638 794 A1, in zwei etwa zuein ander senkrechten Richtungen belastet und gemessen. In die Messungen gehen selbstverständlich auch die Wirkungen einer am Laternenmast im Allgemeinen vor gesehenen Revisionstür ein. Diese Wirkungen sind aber bei einwandfreier Tür (bzw. Türrahmen) voraussehbar. Sie können daher aus dem Meßergebnis herausgerech net werden.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß eine Auslenkung des Mastes abweichend von der Richtung der Biegelast - also eine Unsymmetrie der Maststabilität - in ei nem einzigen Aufbau von Krafteinheit und Wegsensor bzw. Meßeinheit zugleich nach Betrag und Richtung der Auslenkung zu erfassen ist. Die von dem erfindungs gemäßen Wegsensor erfaßten Ergebnisse können in herkömmlicher Weise einem Registriergerät, Schreiber usw. zugeleitet werden, so daß man das Meßergebnis sofort, z. B. auf einem Bildschirm, ansehen sowie für einen späteren Bericht, graphi sche Aufzeichnungen und Analysen speichern kann. "Ansehen" im vorliegenden Zusammenhang heißt auch, daß man die unter Biegelast erfolgende Mastbewegung zwei- bzw. dreidimensional beobachten kann.

Die Tatsache, daß es erfindungsgemäß möglich wird, in einem einzigen Aufbau von Krafteinheit und Meßeinheit die Mastauslenkung in zwei bzw. drei Dimensionen nach Betrag und Richtung zu erfassen, erspart, z. B. gegenüber der Einrichtung EP 0 638 794 A1, einerseits einen erheblichen Teil des Arbeitsaufwandes und anderer seits eine unnötige Belastung des Mastes bzw. seines Fundamentes.

Zum Erfassen der räumlichen Koordinaten der Mastbewegung bzw. -auslenkung (als Antwort auf eine Biegelast) genügt im Prinzip ein einziger Wegsensor, der die drei Dimensionen nacheinander (im Wesentlichen digital) messen kann. Geeignet ist ein Sensor, der - an einer Seite des Mastes oder um dem Mast herum, z. B. in einer horizontalen Ebene - von einem Meßpunkt zum nächsten bewegt wird, dort jeweils eine Messung ausgeführt und deren Ergebnis an eine Multiplex-Zentrale liefert. Wenn die Mastbewegung langsam genug vonstatten geht, kann wahlweise nach dem Multiplex-Verfahren für mehrere Meßstellen mit Hilfe eines einzigen Sen sors je eine scheinbar kontinuierliche Meßkurve aufgenommen werden.

Vorzugsweise besteht der erfindungsgemäße Wegsensor aus mindestens zwei die Mastauslenkung in zwei zueinander schräg bis senkrecht stehenden horizontalen Richtungen erfassenden Einzelsensoren oder - bei bewegtem Sensor - Sensormeßstellen. Beispielsweise können elektrische, magnetische, optische und/oder mechanische Sensoren, z. B. Potentiometer, Kapazitäten, Induktivitäten, Laser, Ka meras oder mechanische Federn, eingesetzt werden. Die Einzelsensoren oder Sensormeßstellen können rund um den Mast herum, z. B. im Abstand von 90°, ver teilt werden, so daß mit einem Einzelsensor bzw. Einzelsensorpaar eine Auslen kung in einer Dimension und mit einem anderen Einzelsensor bzw. Einzelsensor paar eine Auslenkung in einer dazu schräg oder senkrecht verlaufenden Richtung zu erfassen ist.

Alternativ können die Einzelsensoren auch zu einem zwei- oder dreidimensional messenden Gesamtsensor, der beispielsweise auf einem Stativ neben dem Mast zu plazieren ist, vereinigt werden. Bevorzugt werden kontaktlose Meßverfahren. Statt dessen können selbstverständlich auch Methoden angewendet werden, die die Mastauslenkung mehrdimensional mechanisch abfragen. In einem solchen Fall kann zu dem betrags- und richtungsabhängigen Beeinflussen der Einzelsensoren beispielsweise ein einziger mit dem Mast gekoppelter Hebel vorgesehen werden. Ein solcher Hebel kann auf einem Kugelgelenk im Hinblick darauf schwenkbar gela gert werden, daß er bei seiner von der Mastauslenkung verursachten Bewegung - ausgehend von einer Anfangsstellung - seine räumliche Position in Bezug auf die Einzelsensoren bzw. Sensorteile verändert.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzel heiten der Erfindung erläutert.

In der Zeichnung wird ein im Boden 1 verankerter Mast 2 im Prinzip dargestellt. Auf den Mast wirkt in einer als Pfeil dargestellten Richtung eine durch irgendeine (nicht gezeichnete) Krafteinheit aufgebrachte Biegelast 3. An einer Ankoppelstelle 4 des Mastes 2 wird, z. B. über einen Arm 5 und ein Gelenk 6, ein auf einem Kugelgelenk 7 gelagerter Hebel 8 befestigt. Um den Hebel 8 herum werden im Ausführungsbei spiel vier Einzel-Sensoren 9 bis 12 (bzw. Sensormeßstellen) in einer horizontalen Ebene 13 so plaziert, daß sie eine durch die Biegelast 3 verursachte Mastauslen kung und dadurch bewirkte Bewegung des Hebels 8 nach Betrag und Richtung er fassen. Die Sensoren 9 bis 12 können die Hebelbewegung beispielsweise dadurch registrieren, daß über eine am Hebel befestigte Scheibe 14 ein mechanischer, nach Betrag und Richtung unterschiedlicher Druck auf den einen anderen Sensor ausge übt wird. Beliebige andere Registriermittel - wie oben angegeben - sind für das Er fassen der Hebelbewegung mittels des Gesamt-Sensors 15 gemäß Ausführungs beispiel geeignet.

In der Zeichnung wird zugleich das Prinzip einer Meßanlage mit einem einzigen Sensor 21 dargestellt, der auf einer (horizontalen) Kurve 22 um den Mast 2 heraus bewegt wird. Dabei wird angenommen, daß der Sensor 21 seine Messungen an den Positionen A, B, C und D der Kurve 22 vornimmt und die Meßergebnisse jeweils (z. B. über Funk 23) an eine Multiplexzentrale 24 liefert. Dort sollen die Signale auf je einen Datenkanal für die Positionen A bis D verteilt werden, so daß sie beispiels weise auf einem Bildschirm 25 einzeln sichtbar werden. Selbstverständlich können die Daten auch weiterverarbeitet und - etwa als Summenkurve S - abgebildet wer den.

Bezugszeichenliste

1

Boden

2

Mast

3

Biegelast

4

Ankoppelstelle

5

Arm

6

Gelenk

7

Kugelgelenk

8

Hebel

9-12

Wegsensor

13

Ebene

14

Scheibe

15

Sensor

21

Sensor

22

Kurve

23

Funksignal

24

Multiplexzentrale

25

Bildschirm

Claims

1. Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Bo den (1) verankerten Mastes (2) bestehend aus einer Krafteinheit, mit welcher ei ne in einer Kraftrichtung wirkende Biegelast (3) in den Mast (2) einleitbar und dadurch der Mast mit einem Biegemoment belastbar ist, und einem Wegsensor (15) zum Messen der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung des Mastes (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewegungen mehrdimen sional erfassender Wegsensor (15) vorgesehen ist, welcher die durch ein in ei ner einzigen Kraftrichtung (3) wirkendes Biegemoment verursachte Mastauslen kung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung räumlich mißt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsen sor (15) aus mindestens zwei die Mastauslenkung in zwei zueinander schräg bis senkrecht stehenden horizontalen Richtungen erfassenden Einzelsensoren (9 bis 12) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel sensoren (9 bis 12) um den Mast (2) herum verteilt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg sensor (15) zu dem betrags- und richtungsabhängigen Beeinflussen der Ein zelsensoren (9 bis 12) ein einziger mit dem Mast (2) gekoppelter Hebel (8) ge hört.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (8) auf einem Kugelgelenk (7) im Hinblick darauf schwenkbar gelagert ist, daß er bei seiner von der Mastauslenkung verursachten Bewegung - ausgehend von einer Ausgangsstellung - seine räumliche Position in Bezug auf die Einzelsensoren (9 bis 12) verändert.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Wegsensor (21) vorgesehen ist, der auf einer vorgegebenen Kurve (22) bewegt wird, an verschiedenen Positionen (A bis D) der Kurve die Mastausrichtung mißt und das jeweilige Meßergebnis an eine Multiplexzentrale (24) liefert.