DE10062794B4

DE10062794B4 - Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines Mastes

Info

Publication number: DE10062794B4
Application number: DE2000162794
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: DE10062794A1

Abstract

Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Boden (1) verankerten Mastes (2), bestehend aus einer Krafteinheit, mit welcher eine in einer Kraftrichtung wirkende Biegelast (3) in den Mast (2) einleitbar und dadurch der Mast (2) mit einem Biegemoment belastbar ist, und einem Wegsensor (15, 21) zum Messen der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung des Mastes (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (15, 21) ausgebildet ist, Bewegungen mehrdimensional zu erfassen und die durch ein in einer einzigen Kraftrichtung (3) wirkendes Biegemoment verursachte Mastauslenkung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung zu messen.

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 ansteigende 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 Bekannten wird die Biegelast (durch Zug und/oder Druck) mit Hilfe eines Baggerauslegers 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 senkrecht zueinander stehenden Richtungen mit dem Biegemoment (Zug und/oder Druck) belastet. Die bekannte Mastprüfung erfordert also zwei oder vier nacheinander 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 arbeitsaufwendig sondern auch belastend für das Mastfundament.
Der Erfindung hegt 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 einzigen Richtung wirkt, Unsymmetrien der Maststabilität erfassen zu können, wird erfindungsgemäß 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 horizontalen Ebene – erfaßt.
Die DE 296 23 775 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen der Biegefestigkeit eines Mastes, bei der zwei Skalen als Teile von Wegsensoren an dem Mast befestigt sind. Die Sensoren erlauben keine mehrdimensionale Bestimmung einer Mastauslenkung während einer einzigen Krafteinwirkung. Vielmehr muss die Kraft mindestens zwei Mal aus zwei unterschiedlichen Richtungen an dem Mast aufgebracht werden.
Aus der 299 01 924 U1 ist eine Vorrichtung zur statischen Prüfung von Masten bekannt, bei der zwei Wegsensoren an einer Klaue befestigt sind. Die Klaue ist über einen (Kraft-)Zylinder mit einer Druckkraft beaufschlagbar. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass die Klaue während eines Messvorgangs nur linear bewegt werden kann; entsprechend wird die Mastauslenkung auch nur linear, also eindimensional bestimmt. Der Messvorgang muss mindestens zwei Mal mit aus zwei unterschiedlichen Richtungen wirkender Kraft an dem Mast durchgeführt werden.
Wenn man einen Mast, z. B. einen Laternenmast an einer Straße, in einer Richtung einem Biegemoment aussetzt, wird der Mast ausschließlich in Richtung des Biegemoments im Allgemeinen nur dann ausgelenkt, wenn er oberhalb und unterhalb der Bodenoberkante fehlerfrei ist. Wenn der Mast an irgendeiner Stelle eine Schwächung, z. B. eine Roststelle, besitzt, kann dadurch nicht nur der Betrag der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung sondern auch die Richtung der Auslenkung beeinflußt werden. Um Unsymmetrien dieser Art zu erfassen, wird im Bekannten, z. B. nach der eingangs genannten EP 0 638 794 A1 , in zwei etwa zueinander senkrechten Richtungen belastet und gemessen. In die Messungen gehen selbstverständlich auch die Wirkungen einer am Laternenmast im Allgemeinen vorgesehenen Revisionstür ein. Diese Wirkungen sind aber bei einwandfreier Tür (bzw. Türrahmen) voraussehbar. Sie können daher aus dem Meßergebnis herausgerechnet werden.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß eine Auslenkung des Mastes abweichend von der Richtung der Biegelast – also eine Unsymmetrie der Maststabilität – in einem einzigen Aufbau von Krafteinheit und Wegsensor bzw. Meßeinheit zugleich nach Betrag und Richtung der Auslenkung zu erfassen ist. Die von dem erfindungsgemäßen 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, graphische 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 andererseits 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 Sensors 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, Kameras oder mechanische Federn, eingesetzt werden. Die Einzelsensoren oder Sensormeßstellen können rund um den Mast herum, z. B. im Abstand von 90°, verteilt werden, so daß mit einem Einzelsensor bzw. Einzelsensorpaar eine Auslenkung in einer Dimension und mit einem anderen Einzelsensor bzw. Einzelsensorpaar 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 gelagert 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 Einzelheiten 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 8, ein auf einem Kugelgelenk 7 gelagerter Hebel 8 befestigt. Um den Hebel 8 herum werden im Ausführungsbeispiel vier Einzel-Sensoren 9 bis 12 (bzw. Sensormeßstellen) in einer horizontalen Ebene 13 so plaziert, daß sie eine durch die Biegelast 3 verursachte Mastauslenkung und dadurch bewirkte Bewegung des Hebels 8 nach Betrag und Richtung erfassen. 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 ausgeübt wird. Beliebige andere Registriermittel – wie oben angegeben – sind für das Erfassen der Hebelbewegung mittels des Gesamt-Sensors 15 gemäß Ausführungsbeispiel 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 beispielsweise auf einem Bildschirm 25 einzeln sichtbar werden. Selbstverständlich können die Daten auch weiterverarbeitet und – etwa als Summenkurve S – abgebildet werden.
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

Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Boden (1) verankerten Mastes (2), bestehend aus einer Krafteinheit, mit welcher eine in einer Kraftrichtung wirkende Biegelast (3) in den Mast (2) einleitbar und dadurch der Mast (2) mit einem Biegemoment belastbar ist, und einem Wegsensor (15, 21) zum Messen der durch das Biegemoment verursachten Auslenkung des Mastes (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (15, 21) ausgebildet ist, Bewegungen mehrdimensional zu erfassen und die durch ein in einer einzigen Kraftrichtung (3) wirkendes Biegemoment verursachte Mastauslenkung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung zu messen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (15) aus mindestens zwei die Mastauslenkung in zwei zueinander schräg bis senkrecht stehenden horizontalen Richtungen erfassenden Einzelsensoren (9 bis 12) besteht.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsensoren (9 bis 12) um den Mast (2) herum verteilt sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wegsensor (15) zu dem betrags- und richtungsabhängigen Beeinflussen der Einzelsensoren (9 bis 12) ein einziger mit dem Mast (2) gekoppelter Hebel (8) gehört.
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.
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.
Verfahren zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Boden (1) verankerten Mastes (2), wobei eine in einer Kraftrichtung wirkende Biegelast (3) in den Mast (2) eingeleitet und dadurch der Mast (2) mit einem Biegemoment belastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungen mehrdimensional erfasst werden, um die durch das Biegemoment verursachte Auslenkung des Mastes (2) zu messen, wobei ein Wegsensor die durch das Biegemoment verursachte Mastauslenkung zugleich nach Betrag und Auslenkrichtung misst, dass das Prüfen durch Einleiten der Kraft in einer einzigen Richtung erfolgt und dass mit Hilfe dieser Krafteinleitung Unsymmetrien der Maststabilität erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor aus einem einzigen Einzelsensor (21) besteht, der auf einer vorgegebenen Kurve (22) bewegt wird, und dass an verschiedenen Positionen (A bis D) der Kurve (22) die Mastausrichtung gemessen und das jeweilige Messergebnis an eine Multiplexzentrale (24) geliefert wird.