DE10127430B4 - Verfahren zum Prüfen der Biegefestigkeit eines stehend verankerten, länglichen Objektes - Google Patents

Verfahren zum Prüfen der Biegefestigkeit eines stehend verankerten, länglichen Objektes Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Prüfen der Biegfestigkeit eines stehend verankerten, länglichen Objekts (1) mit im zu prüfenden Objektbereich wenigstens angenähert in Objektlängsrichtung verlaufenden Tragelementen, bei dem das Objekt (1) oberhalb seiner Verankerung (4) mit einer ansteigenden Kraft zur Erzeugung eines Biegemomentes belastet wird und hierbei aus dem mechanischen Verhalten des Objektes (1) gewonnene Messwerte als Aussage für seine Biegefestigkeit ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Belastungsvorgang im Objekt entstehende akustische Schwingungen mittels eines an das Objekt (1) berührend angelegten Schallsensors (12) als Schallereignisse messtechnisch erfasst werden und die jeweiligen Schallereignisse (K1, K2, K3) in Bezug auf ihre Frequenzbestandteile (25, 26, 27, 28, 29) und/oder in Bezug auf ihre Amplitudenverläufe als Messwerte analysiert und zur Ermittlung der Biegefestigkeit des Objektes ausgewertet werden.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren geht aus der DE 15 73 752 A hervor, bei dem ein Holzmast mittels einer dreieckigen Rahmenvorrichtung einer Biegebelastung unterworfen wird. Die Rahmenvorrichtung stützt sich zum einen in Höhe des Erdbodens am Fuß des Mastes ab und greift zum anderen in einem vorbestimmten Abstand oberhalb des Erdbodens an dem Mast an. An ihrem dritten, vom Mast beabstandeten Eckbereich ist die Rahmenvorrichtung mit einer Krafteinrichtung verbunden, die über den Rahmen eine Druckkraft oberhalb des Mastfußes in den Mast einleitet. Die Krafteinrichtung ist mit einem Druckmessgerät für die eingeleitete Druckkraft versehen. Die jeweils in den Mast eingeleitete Druckkraft wird mit zulässigen Belastungswerten einer Belastungstabelle vergleichen, um die Standsicherung des in Prüfung befindlichen Mastes zu beurteilen. Dieses Verfahren ist sehr ungenau, weil kein Parameter des Mastes selbst zur Prüfung herangezogen wird, sondern nur die angewendete Prüflast, die außerdem dazu führen kann, dass der Mast in Höhe des Erdbodens vorzeitig wegknickt und abbricht, ohne dass ein solches Ereignis rechtzeitig erkannt werden kann.
  • Aus DE 199 32 084 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Prüfung der Biegefestigkeit eines Mastes bekannt, wobei durch Einleiten einer Kraft oberhalb des Bodens ein Biegemoment erzeugt wird und die daraus resultierende Auslenkung des Mastes gemessen wird. Anschlie ßend wird der Krafteinleitungsstelle gegenüberliegend zur Erzeugung eines weiteren Biegemoments eine weitere Kraft eingeleitet und die sich daraus ergebende Mastauslenkung ebenfalls gemessen. Zur Bestimmung der Biegefestigkeit wird der Unterschiedswert der Auslenkungen ausgewertet.
  • Ein weiteres Verfahren ist in der EP 0 638 794 B1 beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird ein zu prüfender Mast oberhalb seiner Verankerung im Erdboden mit einer stetig ansteigenden Kraft ebenfalls biegebelastet. Dem Mast ist ein Wegsensor zugeordnet, der die von der Biegebelastung des Mastes erzeugte Auslenkung des Mastes fortlaufend aufnimmt, wobei in einer Verarbeitungseinheit jedem Kraftwert der zugehörige Auslenkungswert zugeordnet wird. Der so erzeugte Kraft-Weg-Verlauf der angewendeten Biegebelastung wird zur Beurteilung der Stand- und Biegefestigkeit des Mastes herangezogen. Wird ein linearer Verlauf bis zur maximalen Prüflast festgestellt, ist der geprüfte Mast standsicher; wird ein vom linearen Verlauf abweichender Verlauf unterhalb der maximalen Prüflast festgestellt, so wird der Mast als nicht mehr standsicher bewertet. Dieses bekannte Verfahren hat sich bei Metallmasten als aussagefähig erwiesen. Für die Prüfung von z.B. Holzmasten ist dieses Verfahren jedoch nicht sensibel genug.
  • Eine andere Verfahrensart zum Prüfen eines Holzmastes besteht darin, den Holzmast von Zeit zu Zeit abzuklopfen und die entstandenen Klopfgeräusche einer Beurteilung durch Abhören zu unterziehen, wie es z.B. in der DE 15 73 752 A erwähnt ist. Eine solche Beurteilung setzt jedoch umfangreiche Spezialkenntnisse und eine große Erfahrung der prüfenden Personen voraus.
  • Ein verbessertes Klopfverfahren, dessen theoretische Grundlagen beispielsweise aus „Technisches Messen tm 47 (1980) Heft 11, Seiten 389 bis 394 und Heft 12, Seiten 427 bis 434" sowie „QZ 37 (1992) 12, Seiten 735/739" entnommen werden können, ist in der US 3 345 861 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird eine akustische Energie mittels eines Hammers durch einen Schlag in einen im Erdboden stehend verankerten Mast eingebracht, und zwar in relativ geringer Entfernung oberhalb der Mastverankerung. Auf der anderen Seite des Mastes befindet sich in geringer Entfernung zum Mast ein Mirophon, das das mittels des Hammers erzeugte Klopfgeräusch aufnimmt und als elektrische Signale über ein Kabel an ein Tonaufzeichnungsgerät weiterleitet. Die betreffende Tonaufnahme wird dann verwendet, um elektrische Signale zu erzeugen, die einem Oszilloskop zugeleitet werden, um darauf sichtbare Bilder der aufgezeichneten Schallwellen wiederzugeben. In Verbindung mit dem Oszilloskop werden photographische Bilder von den Schallewellen der Klopfgeräusche angefertigt. Die so erhaltenen Schallaufzeichnungen des geprüften Mastes werden mit Standards nicht defekter Masten verglichen, um den geprüften Mast letztlich hinsichtlich seiner Standsicherheit zu beurteilen.
  • Auch dieses bekannte Klopfprüfverfahren führt nicht zu eindeutigen und sicher verwertbaren Schallaufzeichnungsergebnissen, da es von mehreren Störfaktoren beeinträchtigt wird. So nimmt das Mikrophon als akustisch-elektrischer Wandler nicht nur den vom Mast als Reaktion auf den auf ihn ausgeübten Hammerschlag abgegebenen Körperschall auf, sondern auch den auf der Aufschlagstelle entstandenen Luftschall. Ferner wirkt sich auch die Stabilität der Mastverankerung auf das Schallgeschehen in dem Mast aus, und es kann nicht gewährleistet werden, dass die richtige Aufschlagenergie je Hammerschlag reproduzierbar angewendet wird. Des Weiteren ist nachteilig, dass das Beklopfen des Mastes in unbelastetem Mastzustand durchgeführt wird, so dass das letztendliche Prüfergebnis zu ungenau ist, um eine sichere Beurteilung eines durch Windkräfte belasteten Mastes vornehmen zu können. Da die Festigkeitseigenschaften des Mastholzes von der Baumart und den Klimabedingungen, unter denen der Baum, aus dem der zu prüfende Mast hergestellt ist, gewachsen ist, abhängen und diese Kriterien für den zu prüfenden Mast oft nicht bekannt sind, kann nicht gewährleistet werden, dass die richtigen Prüfstandards in Form von aufgezeichneten Schalldiagrammen für den zu prüfenden Mast herangezogen werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines Verfahrens der einleitend angeführten Art dahingehend, dass die Biegefestigkeit auch von solchen länglichen und im Erdboden verankerten Objekten selbst, die in Objektlängsrichtung oder im Wesentlichen so verlaufende Tragelemente aufweisen, auf einfache Weise zuverlässig ermittelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere Holzmasten auf einfache Weise zuverlässig auf ihre Biegefestigkeit und somit auf ihre hierdurch bedingte Standsicherheit geprüft werden. Die Erfindung macht sich die Tatsache zu nutzen, dass die längliche Tragelemente bildenden Holzfasern der Jahresringe der Holzmasten bei ihrem Reißen oder Bersten aufgrund großer und außerhalb des elastischen Verhaltens der Fasern liegender Biegebelastung einen Knall verursachen, der in Form von Schwingungen messtechnisch erfassbar ist. Ein solches, durch einen Knall entstandenes Schallereignis lässt sich mit einem an der Oberfläche des Mastes angelegten akustisch-elektrischen Wandler sicher erfassen und anschließend technisch analysieren, wonach die Analyseergebnisse zur Ermittlung der Biegefestigkeit des geprüften Mastes herangezogen werden. Das jeweilige Schallereignis wird direkt an den Wandler übertragen, so dass das Schallereignis möglichst wenig durch Fremdeinflüsse beeinträchtigt wird und somit in weitgehend unbeeinflußter Form analyisert werden kann. Aus dem verarbeiteten, d.h. analysierten Schallereignis, ergeben sich Schallbilder, die mit empirisch gewonnenen und auf der Basis wissenschaftlicher Grundlagen ermittelten Standards verglichen werden, um beurteilen zu können, ob in Verbindung mit der zu dem betreffenden Schallereignis gehörigen Prüfkraft noch eine ausreichende Biegefestigkeit des Mastes gegeben ist bzw. welchen Schädigungsgrad der Mast gegebenenfalls aufweist.
  • Die Messwerte der Schallereignisse werden in Bezug auf ihre Frequenzbestandteile und/oder Amplitudenverläufe analysiert und ausgewertet. Hierdurch werden sichere Erkenntnisse über Faserrisse des in Prüfung befindlichen Mastes erhalten.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Prüfung eines Mastes,
  • 2 ein angezeigtes Meßergebnis von einem Anzeigegerät der Vorrichtung nach 1,
  • 3 ein Analysediagramm, das die Amplituden eines Schallereignisses über den zugehörigen Frequenzen anzeigt,
  • 4, 5, 6 verschiedene Formen von Frequenzgängen eines Schallereignisses in dem geprüften Mast,
  • 7, 8 Hüllkurvenformen von Amplituden eines Schallereignisses,
  • 9a ein Schalldiagramm, das drei Schallereignisse zeigt,
  • 9b ein Diagramm, das die nach 9a ermittelten Schallereignisse in Verbindung mit einer Biegebelastung des in Prüfung befindlichen Mastes zeigt, und
  • 10 eine im Wesentlichen der 1 entsprechende schematische Darstellung mit alternativer Anzeige der Meßwerte.
  • Nach 1 soll ein Holzmast 1, der im Erdboden 2 stehend fest verankert ist, auf Biegefestigkeit, d. h. letztlich auf Standsicherheit, geprüft werden. Solche Holzmasten werden aus Baumstämmen einstückig hergestellt und weisen in der Regel eine runde Querschnittsform auf, die über die gesamte Länge des Mastes meistens gleichbleibend ist oder sich zum Mastoberende hin geringfügig verjüngt. Es kommen aber auch Holzmasten in Frage, die aus länglichen Holzelementen, die miteinander verleimt sind, zusammengesetzt sind. Die schließlich verwendeten Masten sind in üblicher Weise auf ihrer Oberfläche mit einer Schutzschicht gegen Witterungseinflüsse versehen.
  • Mit einer Krafteinheit 3, z. B. einem für diesen Zweck umgerüsteten Bagger, wird eine in an sich bekannter Weise eine Druckkraft oberhalb der Mastverankerung 4 z.B. hydraulisch auf den Mast als Biegekraft stetig ansteigend aufgebracht. Es ist ein Kraftsensor 5 vorgesehen, der die stetig ansteigende Kraft misst und den entsprechenden Wert über eine Leitung 6 an eine Schalteinheit 7 leitet. In gleicher vertikaler Ebene, in welcher sich der Kraftsensor 5 befindet, ist ein Wegsensor 8 vorgesehen, welcher die Auslenkung des Mastes 1 misst, welche der jeweils auf den Mast wirkenden Druckkraft entspricht. Die jeweils gemessenen Auslenkungswerte werden ebenfalls über eine Leitung 9 an die Schalteinheit 7 geleitet. Die Schalteinheit 7 ist über eine elektrische Leitung 10 mit einem Rechner 11 verbunden.
  • Des Weiteren ist ein Transversalmikrophon 12 vorgesehen, das in gewünschter Höhe über dem Erdboden 2 an dem Mast 1 anliegt. Dieses Mikrophon ist über eine Leitung 13 an eine Verstärkerschaltung 14 angeschlossen, um die Mikrophonsignale zu verstärken und um das Mikrophon 12 so abzugleichen, dass Schallstörfaktoren aus der Umgebung, z. B. Motorgeräusche des Baggers 3, neutralisiert werden können. Über eine Signalleitung 15 ist die Verstärkerschaltung 14 mit einem Funktionsblock 16 für eine Frequenzanalyse und einem Funktionsblock 17 für eine Amplitudenanalyse verbunden. Die beiden Funktionsblöcke 16 und 17 sind wiederum mit einem dritten Funktionsblock 18 für die Bewertung und Klassifizierung/Kategorisierung der aufgearbeiteten Meßergebnisse der Funktionsblöcke 16 und 17 verbunden. Der dritte Funktionsblock 18 ist über eine Leitung 19 an den Rechner 11 angeschlossen. Anstelle einer Datenübertragung über Leitungen ist natürlich auch eine drahtlose Übertragung der Daten möglich.
  • Der Rechner 11 verarbeitet die über die Leitungen 10 und 19 ankommenden Signale und zeigt sie auf einem Monitor 20 an. An den Rechner sind ein Drucker 21 und ein Archivierungsgerät 22 angeschlossen, um die Ergebnisse des Rechners außer dem Anzeigen auf dem Monitor 20 gleichzeitig und/oder alternativ dazu auszudrucken und/oder zu archivieren. Als Archivierungsgerät kann ein analoges Tonaufzeichnungsgerät oder auch ein Digitalaufzeichnungsgerät verwendet werden.
  • Die Funktionsblöcke 16, 17 und 18 können aus einzelnen Geräten bestehen, aber auch zu einem Gesamtgerät zusammengefasst sein, wie es mit 23 angedeutet ist. Des Weiteren kann auch der Rechner 11 in ein solches Gesamtgerät eingegliedert sein.
  • 2 zeigt das Anzeigebild des Monitors 20 in vergrößerter Form. Dieses Bild umfasst ein Diagramm, das eine Schallaufzeichnung 24 über der Zeit t darstellt. In Bezug auf die Abszissenachse A erkennt man, dass die Schallaufzeichnung 24 an drei Stellen unterschiedlich große Amplitudenausschläge zeigt. Diese Ausschläge sind auf bestimmte Schallereignisse K1, K2 und K3 unterschiedlicher Intensität in dem in Prüfung befindlichen Mast 1 zurückzuführen, wie noch erläutert wird.
  • Die Prüfung des Mastes 1 auf seine Standfestigkeit durch Ermittlung seiner Biegefestigkeit wird auf folgende Weise durchgeführt. Der Mast 1 wird mittels der Krafteinrichtung 3 mit einer stetig ansteigenden Druckkraft zur Erzeugung eines Biegemomentes belastet. Der Maximalwert dieser Druckkraft erreicht mindestens diejenige Windlast, welcher der in Prüfung befindliche Mast theoretisch maximal ausgesetzt sein kann. In der Regel wird die maximale Druckkraft einen Wert erreichen, der einem um einen Sicherheitsfaktor erhöhten Wert der Windlast entspricht.
  • Durch die Biegebelastung werden die Holzfasern der Jahresringe des Holzmastes 1 auf der Krafteinleitungsseite des Mastes auf Zug belastet. Je nach Zustand des Mastes werden die einzelnen Holzfasern unter unterschiedlicher Belastung durchreißen bzw. bersten, wobei im Moment des Durchreißen bzw. Berstens ein Knall mit einer für die Tragfähigkeit representativen Intensitäts- und Frequenzverteilung entsteht. Da die äußeren Holzfasern während des Belastungsvorganges am stärksten belastet werden, werden äußere Fasern zuerst durchreißen. Hierbei werden Holzfasern, die durch Witterung, Pilzbefall, Insektenbefall und dergleichen geschwächt sind, schon bei geringer Biegebelastung des Mastes versagen und mit einem für sie typischen Intensitäts- und Frequenzverhalten in Bezug auf das dabei auftretende Schallereignis reißen. Nicht auf diese Weise geschwächte Holzfasern erfragen eine höhere Zugbelastung und bauen somit eine höhere Zugspannung in sich auf, bevor Sie reißen. Die nicht geschwächten Holzfasern werden eine höhere Zugbelastung aushalten als die weiter außen liegenden geschwächten Holzfasern. Dementsprechend entstehen Berstknalle bzw. Schallereignisse, die hinsichtlich ihrer Intensität, zeitlichen Länge, Frequenzzusammensetzung und Lautstärke (Amplitudenverlauf) unterschiedlich sind. In 2 sind unterschiedliche Schallereignisse K1, K2 und K3 durch ihre unterschiedliche zeichnerische Größe verdeutlicht. Man erkennt, dass es sich bei K1 um ein schwaches und bei K3 um ein sehr starkes Schallereignis handelt.
  • Das jeweils entstandene Schallereignis in Form akustischer Schwingungen wird durch das Mikrophon 12 aufgenommen und, gegebenenfalls bereinigt durch Eleminieren von Störgeräuschen, über die Verstärkerschaltung 14 an die beiden Funktionsblöcke 16 und 17 weitergeleitet. Die so gewonnen und messtechnisch erfassten Schallereignisse werden in den Funktionsblöcken 16 und 17 bezüglich ihrer Frequenzzusammensetzung und ihres Amplitudenverlaufes analysiert. Der Funktionsblock 16 untersucht das Schallereignis hinsichtlich seiner Frequenz ganz und/oder in Bereichen auf seine Frequenzbestandteile und liefert das Ergebnis, beispielsweise in Diagrammform, wie es in 3 gezeigt ist, an den Funktionsblock 18 zur Bewertung. Man erkennt aus 3, mit welcher Intensität in jeweils einem betrachteten Teilbereich 30 bzw. 31 die ein zelnen Frequenzen f vertreten sind. Das in 3 dargestellte Diagramm kann auch in Tabellenform erstellt und in dieser Form an den Funktionsblock 18 geliefert werden.
  • In den 4, 5 und 6 sind zeitlich verschiedene Frequenzgänge gezeigt, welche einen starken Berstknall K3 einschließen. Man erkennt in 4 einen Frequenzabschnitt 25, der jedoch nur ein aus der Umgebung des Mastes herrührendes Grundrauschen darstellt. Es folgt ein Frequenzabschnitt 26 (Anklingabschnitt) mit langsam ansteigenden Amplituden, dem ein Frequenzabschnitt 27 (Hauptabschnitt) folgt, dessen Amplituden einen Maximalwert erreicht haben. Daran schließt sich ein dritter Frequenzabschnitt 28 (Abklingabschnitt) mit kleiner werdenden Amplituden an. Dem Abschnitt 28 folgt dann wieder ein Frequenzabschnitt 29, der wiederum das Grundrauschen repräsentiert und dem Anfangsabschnitt 25 gleicht. Die Abschnitte 26, 27 und 28 stellen den Berstknall K3 dar.
  • 5 zeigt eine andere Form des Berstknalles K3. Bei diesem Berstknall fehlt im Wesentlichen der Frequenzabschnitt 26. 6 zeigt eine noch andere Form des Berstknalles K3. Dieser Berstknall ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Wesentlichen nur aus dem Frequenzabschnitt 27 mit den maximalen Amplitudenausschlägen besteht.
  • Die Frequenzgänge nach den 3 bis 6 entstehen während eines Zeitintervalls, während dessen die Frequenzanalyse in dem Funktionsblock 16 erfolgt. Bei der Frequenzanalyse wird der aufgezeichnete Frequenzgang in dem festen Zeitintervall auf seine diskreten Frequenzbestandteile untersucht. Sind diskrete Frequenzbestandteile vorhanden, spiegelt sich dies in der Höhe der über das betrachtete Zeitintervall gemittelten Amplitude dieser Frequenzbestandteile wieder. In dem Funktionsblock 18 wird die Frequenzanalyse dann bewertet, indem kritische Mittelwerte von den unkritischen Mittelwerten der entsprechenden Frequenzen getrennt und klassifiziert/kategorisiert werden. Es ist auch möglich, von dem insgesamt bei der Frequenzanalyse betrachte ten Frequenzbereich nur einen gemäß 3 z. B. zwischen 1400 und 4800 Hz liegenden Teilbereich als Bild zu beurteilen.
  • Gleichzeitig zur Frequenzanalyse findet in dem zweiten Funktionsblock 17 eine Amplitudenanalyse des Frequenzganges des betreffenden Berstknalls statt. Im Funktionsblock 17 werden die festgestellten Amplituden unabhängig von den jeweiligen Frequenzbestandteilen bezüglich der Entwicklung ihrer Größe betrachtet, wobei es auf die absolute Größe der jeweiligen Amplituden nicht exakt ankommt. Aus den festgestellten Größen der Amplituden des betreffenden Berstknalls wird eine Hüllkurve erzeugt, und zwar durch Verbinden der positiven und negativen Maxima der ermittelten Amplituden.
  • Eine derartige Hüllkurvenerzeugung ist in den 7 und 8 dargestellt, wobei in diesen Figuren der Frequenzgang nach 4 zugrunde gelegt ist. Man erkennt in den 7 und 8 eine obere Hüllkurve 30 und eine untere Hüllkurve 31. Die Hüllkurven 30 und 31 können als Ganzes in den dritten Funktionsblock 18 zur Bewertung und Klassifizierung weitergegeben werden.
  • Sie können aber auch in zeitliche Teilbereiche 30a, 30b und 30c bzw. 31a, 31b und 31c aufgeteilt und so, also in Schnittmengen, dem dritten Funktionsblock 18 zur Bewertung und Klassifizierung zugeleitet werden.
  • In dem Funktionsblock 18 findet nun eine Bewertung und Klassifizierung der Ergebnisse aus den Funktionsblöcken 16 und 17 statt. Dies erfolgt unter Einbindung von Bewertungsalgorithmen, so dass den entsprechenden Schallereignissen zugeordnete Klassifizierungen/Kategorisierungen erhalten werden, die eine Grundlage für die Beurteilung der Standsicherheit des in Prüfung befindlichen Mastes geben. Bei dieser Bewertung und Klassifizierung kann der Rechner 11 mit einbezogen werden.
  • Die so gewonnen Schallprüfungsmeßwerte werden auf dem Monitor 20 des Rechners 11 angezeigt. Die entsprechende Anzeige ist in 2 deutlicher gezeigt, worin zu erkennen ist, dass bei dem geprüften Mast 1 drei Schallereignisse K1, K2 und K3 eingetreten sind. Während in 1 in Verbindung mit 2 lediglich nur ein Gesamtschallvorgang dargestellt ist, zeigt der Monitor 20 des Rechners 11 in 10 eine graphische Darstellung, in der eine Kraft (F)-Weg (S)-Belastungslinie des in Prüfung befindlichen Mastes 1 angegeben ist, wobei die diskreten Schallereignisse (Berstknall) K1, K2 und K3 in die Belastungskennlinie eingegliedert sind. Man erkennt aus diesem Diagramm weiter, dass der Berstknall K1 während des elastischen Verhaltens des geprüften Mastes 1 aufgetreten ist, während das Schallereignis K3 eingetreten ist, als die Streckgrenze wenigstens einer Faser des Holzmastes 1 erreicht war.
  • 9b zeigt in Verbindung mit 9a und 10 ein Kraft-Zeit-Diagramm, in welchem die Schallereignisse K1, K2 und K3 der Belastungskennlinie 32 mit der jeweiligen Prüfkraft F in zeitlicher Abhängigkeit t dargestellt sind. Die für den geprüften Holzmast 1 angenommene Windlast WL ist gestrichelt angedeutet, während die maximale Prüfkraft FPmax strichpunktiert angegeben ist. Man erkennt, dass die zeitlich synchronisiert eingeblendeten Schallereignisse K1 und K2 noch unterhalb der zulässigen Windlast eingetreten sind, während das Schallereignis K3 schon oberhalb der Windlast liegt.
  • Die in dem Funktionsblock 18 gewonnenen Messergebnisse aus dem oder den Schallereignissen von dem mittels Biegebelastung geprüften Mast 1 werden mit Prüfstandards verglichen. Diese Prüfstandards, die aufgrund von praktischen Versuchsergebnissen und sonstigen Kenntnissen ermittelt wurden, sind im Rechner 11 gespeichert. Ein Vergleich der Meßergebnisse aus dem gesamten Prüfungsvorgang mit den Prüfstandards ergibt somit eine sichere Aussage über die Standfestigkeit des geprüften Mastes. Ein dementsprechendes Prüfungsergebnis kann durch eine alphanummerische und/oder graphische Anzeige auf dem Monitor 20 des Rechners 11 dargestellt werden. Grundsätzlich wird also zwischen einem Fall A mit ausreichender Biegefestigkeit und einem Fall B mit nicht ausreichender Biegefestigkeit des Mastes unterschieden. Da die für die Fälle A und B zu erwartenden Schallereignisse in Bezug auf ihren die Biegefestigkeit bzw. Standsicherheit des Mastes betreffenden Aussagegehalt klassifiziert sind, können die erfassten aktuellen Schallereignisse mit den klassifizierten Schallereignissen verglichen werden.
  • Das vorstehende Prüfverfahren ist am Beispiel eines Holzmastes erläutert. Dieses Verfahren kann jedoch auch bei metallbewehrten Betonmasten angewendet werden, die längsverlaufende Metallstäbe als Bewehrung aufweisen, wobei diese Metallstäbe längliche Tragelemente als Mastverstärkungsteile bilden. Wird ein solcher Mast zu Prüfzwecken biegebelastet, rutscht bzw. löst sich das Betonmaterial von den Metallstäben in der Weise ab, dass ein meßbares Schallereignis eintritt. Dieses oder jedes entstandene Schallereignis wird wie vorstehend beschrieben erfasst, analysiert und zur Ermittlung der Biegefestigkeit des Betonmastes ausgewertet.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Prüfen der Biegfestigkeit eines stehend verankerten, länglichen Objekts (1) mit im zu prüfenden Objektbereich wenigstens angenähert in Objektlängsrichtung verlaufenden Tragelementen, bei dem das Objekt (1) oberhalb seiner Verankerung (4) mit einer ansteigenden Kraft zur Erzeugung eines Biegemomentes belastet wird und hierbei aus dem mechanischen Verhalten des Objektes (1) gewonnene Messwerte als Aussage für seine Biegefestigkeit ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Belastungsvorgang im Objekt entstehende akustische Schwingungen mittels eines an das Objekt (1) berührend angelegten Schallsensors (12) als Schallereignisse messtechnisch erfasst werden und die jeweiligen Schallereignisse (K1, K2, K3) in Bezug auf ihre Frequenzbestandteile (25, 26, 27, 28, 29) und/oder in Bezug auf ihre Amplitudenverläufe als Messwerte analysiert und zur Ermittlung der Biegefestigkeit des Objektes ausgewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Amplitudenverläufen Amplitudenhüllkurven (30, 31) entwickelt und diese Amplitudenhüllkurven ausgewertet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schallereignisse (K1, K2, K3) wenigstens in drei zeitliche Bewertungsbereiche unterteilt werden, nämlich in eine Anklingphase (26), eine Hauptphase (27) und eine Abklingphase (28).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsbereiche (26, 27, 28) einzeln und/oder in Gruppen zusammengefasst analysiert und ausgewertet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse- und Auswertungsergebnisse der Amplitudenverläufe und/oder der Frequenzbestandteile einzeln und/oder in Schnittmengen (30a, 30b, 30c; 31a, 31b, 31c) ein Kriterium für das Erreichen der maximalen Biegefestigkeit bilden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zwischen einem Fall A mit ausreichender Biegefestigkeit und einem Fall B mit nicht ausreichender Biegefestigkeit des Objektes (1) unterschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Fälle A und B zu erwartenden Schallereignisse in Bezug auf ihren die Biegefestigkeit betreffenden Aussagegehalt klassifiziert sind und mit den erfassten aktuellen Schallereignissen (K1, K2, K3) verglichen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Prüfen von länglichen Objekten (1) aus Holz, deren Fasern die Tragelemente bilden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem etwaigen Reißen von beim Belastungsvorgang über die Streckgrenze hinaus belasteten Fasern im Objekt (1) entstehende Schallereignisse (K1, K2, K3) erfasst, analysiert und zur Ermittlung der Biegefestigkeit ausgewertet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Prüfen der Biegefestigkeit von metallbewehrten Betonmasten als Objekt (1) mit die Tragelemente bildende Metallstäben, dadurch gekennzeichnet, dass während des Belastungsvorganges die bei einem etwaigen Ablösen oder Rutschen des Betons von bzw. an Tragelementen im Objekt (1) entstehenden Schallereignisse erfasst, analysiert und zur Ermittlung der Biegefestigkeit des Betonmastes ausgewertet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem während des Belastungsvorganges die das Objekt (1) belastende Kraft (F) und der Weg (S) der seitlichen Auslenkung des Objektes messtechnisch erfasst und graphisch als Kraft-Weg-Diagramm (32) dargestellt werden dadurch gekennzeichnet, dass die Schallereignisse (K1, K2, K3) zeitlich synchronisiert mit dem Ablauf des Belastungsvorgangs in das Kraft-Weg-Diagramm (32) eingeblendet werden.
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