Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung sowie die Anwendung eines Prüfkörpers zur Ermittlung
mechanischer Eigenschaften eines Bauwerks.The
The invention relates to a method according to the preamble of the claim
1 specified genus and the application of a test specimen for determination
mechanical properties of a structure.
Die
Tragfähigkeit
verschiedener Bauteile von bestehenden Bauwerken, insbesondere der
tragenden Wände,
Decken, Pfeiler od. dgl. von Gebäuden, müssen in
der Regel durch Versuche nachgewiesen werden. Grund hierfür ist der
Umstand, daß die
Eigenschaften wie z. B. die Druckfestigkeit von Baumaterialien wie
Mauersteinen oder Beton nicht nur in weiten Grenzen schwanken können, sondern
unter anderem auch von der Art und der Güte der verwendeten Materialien
abhängen.
Bekannt ist es in diesem Zusammenhang, Versuche an großen Probestücken oder
sogar an ganzen Bauteilen durchzuführen. Außerdem sind bevorzugte Prüfmethoden
für Steine, Beton,
Mörtel
od. dgl. in zahlreiche DIN-Normen aufgenommen worden. Eine bekannte
Prüfmethode
ist z. B. auf die Ermittlung der Spaltzugfestigkeit gerichtet, wobei
als Proben entweder aus Beton gefertigte Zylinder oder ganze Mauersteine
verwendet werden. Die mechanischen Eigenschaften dieser Proben werden
dadurch ermittelt, daß die
Proben zwischen zwei ebenen Druckplatten einer Prüfmaschine
eingespannt und dabei entweder mit den Zylinderachsen (Beton) oder
mit ihren Breitseiten (Mauersteine) parallel zu den Druckplatten
angeordnet und dann mit Druckkräften
beauf schlagt werden (P. Schubert und H. Friede in "Spaltzugfestigkeitswerte
von Mauersteinen",
Die Bautechnik 1980, Band 57, S. 117 bis 122).The
Load capacity
various components of existing structures, in particular the
load-bearing walls,
Ceilings, pillars or the like of buildings, must be in
usually be detected by experiments. Reason for this is the
Circumstance that the
Properties such. B. the compressive strength of building materials such
Bricks or concrete can not only vary within wide limits, but
among other things also on the type and quality of the materials used
depend.
It is known in this context, experiments on large specimens or
even to perform on entire components. In addition, preferred test methods
for stones, concrete,
mortar
od. Like. Included in numerous DIN standards. An acquaintance
Test method
is z. B. directed to the determination of the splitting tensile strength, wherein
as samples either made of concrete cylinders or whole bricks
be used. The mechanical properties of these samples will be
determined that the
Samples between two flat printing plates of a testing machine
clamped and thereby either with the cylinder axes (concrete) or
with their broad sides (bricks) parallel to the printing plates
arranged and then with compressive forces
(P. Schubert and H. Friede in "Splitting Tensile Strength Values
of bricks ",
Bautechnik 1980, Volume 57, pp. 117 to 122).
Daneben
ist es z. B. im Zusammenhang mit Sanierungen, Umbauten oder Erdbebensicherungen von
Bauwerken bekannt, zwar vorhandene, aber zu schwache Tragstrukturen
wie tragende Wände
od. dgl. nicht einfach abzureißen,
sondern mit Lamellen, Geweben oder Gelegen aus faserverstärkten Kunststoffen,
Stahl od. dgl. nachträglich
zu verstärken
(G. Schwegler in "Verstärkung von
Mauerwerksbauten mit CFK-Lamellen", Sonderdruck aus Schweizer Ingenieur
und Architekt, Nr. 44/1996). Die Applikation solcher nachträglicher
Verstärkungen
erfolgt z. B. durch Anwendung geeigneter Klebstoffe, insbesondere
geeigneter Epoxidharze unterschiedlicher Viskositäten. Dadurch
werden die vorhandenen Mauerwerks- oder Betonbauteile überwiegend
auf Schub beansprucht. Für
die Praxis und die kommerzielle Anwendung stellt sich daher einerseits
die Frage, welche Trag- bzw. Belastungsfähigkeit das vorhandene Bauwerk
(bzw. dessen Wand od. dgl.) noch hat und welche Kräfte in das
bestehende Bauteil eingeleitet werden können, ohne daß ein oberflächennahes
Abscheren der Verstärkungen
im Mauerwerk/Beton eintritt. Eine weitere Frage ist, welche Haltbarkeit
die Klebverbindung hat und welches Langzeitverhalten diese im Einzelfall
unter dem Einfluß von
z. B. Feuchtigkeit und Temperatur zeigt.Besides
is it z. B. in connection with renovations, alterations or earthquake fuses of
Structures known, although existing, but too weak support structures
like load-bearing walls
od. Like. Not easy to demolish,
but with lamellae, woven fabrics or fiber reinforced plastics,
Steel or the like later
to reinforce
(G. Schwegler in "Reinforcement of
Masonry structures with CFRP fins ", special edition from Swiss engineer
and architect, No. 44/1996). The application of such an afterthought
reinforcements
takes place for. B. by using suitable adhesives, in particular
suitable epoxy resins of different viscosities. Thereby
the existing masonry or concrete components become predominant
claimed to thrust. For
the practice and the commercial application arises on the one hand
the question of which carrying capacity or load capacity the existing structure
(or its wall od. Like.) Still has and what forces in the
existing component can be initiated without a near-surface
Shearing the reinforcements
enters the masonry / concrete. Another question is what durability
the adhesive bond has and which long-term behavior in individual cases
under the influence of
z. B. humidity and temperature shows.
Eine
Beantwortung dieser Frage ist bei Anwendung der oben beschriebenen
Prüfmethoden nicht
möglich,
da diese nicht die Eigenschaften einer nachträglichen Mauerwerks- oder Betonverstärkung berücksichtigen.
Messungen z. B. der Spaltzugfestigkeit können zwar der Ermittlung von
Druckfestigkeiten dienen, lassen aber keine Aussagen über mechanische
Eigenschaften in Form von Zug, Torsion oder Schub zu. Die einzige
bisher realisierbare Prüfmethode
besteht daher darin, das zu verstärkende Bauteil im Labor nachzustellen
und die Untersuchungen am nachgestellten Bauteil durchzuführen [R.
Luciano; S. Marfia; E. Sacco in "Reinforcement
of Masonry Arches by FRP Materials: Experimental Tests and Numerical
Investigations",
ICCI'02 Third International Conference
on Composites in Infrastructure, June, San Francisco (2002)]
. Der hiermit verbundene technische und finanzielle Aufwand mag
zwar in Einzelfällen
gerechtfertigt sein, ist bei üblichen
Sanierungen jedoch in der Regel nicht tragbar. Abgesehen davon ist
es kaum möglich,
das Baumaterial, das in der zu verstärkenden Bausubstanz beispielsweise
eines historischen Altbaus verwendet wurde, exakt nachzubilden,
so daß eine
derartige Prüfmethode
mit vielen Unsicherheiten verbunden ist.An answer to this question is not possible when using the test methods described above, since these do not take into account the properties of a subsequent masonry or concrete reinforcement. Measurements z. B. the splitting tensile strength can indeed serve to determine compressive strengths, but do not allow statements about mechanical properties in the form of train, twist or thrust. Therefore, the only test method that can be realized so far is to readjust the component to be reinforced in the laboratory and perform the investigations on the trailing component [R. Luciano; S. Marfia; E. Sacco in "Reinforcement of Masonry Arches by FRP Materials: Experimental Tests and Numerical Investigations", ICCI'02 Third International Conference on Composites in Infrastructure, June, San Francisco ( 2002 )]. Although the associated technical and financial expenses may be justified in individual cases, it is generally not feasible for conventional renovations. Apart from that, it is hardly possible, the building material, which was used in the building to be reinforced, for example, a historic building, exactly replicate, so that such a test method is associated with many uncertainties.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik besteht das Problem der vorliegenden
Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens, das nicht auf die Prüfung der
Spaltzugfestigkeit beschränkt,
sondern insbesondere dazu geeignet ist, die für das Bauwerk relevanten mechanischen
Eigenschaften bzw. Kennwerte von Baumaterialien zu ermitteln, auch
diejenigen, die zum Anbringen nachträglicher Verstärkungen
an Bauwerken wichtig sind.outgoing
from this prior art there is the problem of the present
Invention in the creation of a method that is not based on the examination of
Splitting tensile strength limited,
but is particularly suitable for the mechanical relevant to the building
Properties or characteristics of building materials to determine, too
those for attaching additional reinforcements
on buildings are important.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1 und 17.to
solution
This object is achieved by the features of claims 1 and 17.
Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß Zug-, Druck- und Torsionsversuche
sowie Kombinationen davon ohne wesentliche Schädigung der Bausubstanz anhand
der tatsächlich
vorhandenen Materialien durchgeführt
werden können.
Daher eignet sich die Erfindung sowohl zur Untersuchung der Baumaterialien
selbst als auch zur Untersuchung von Grenzschichten zwischen den
Baumaterialien und den zum Anbringen der Verstärkungen vorgesehenen Klebstoffen,
d. h. allgemein zur Prüfung
der Klebeeignung verschiedener Klebstoffe auf Baumaterialien. Da
außerdem
auf die Grenzschichten bzw. die an diese grenzenden, der Probenoberfläche nahen Schichten
diejenigen Kräfte
ausgeübt
werden, die nach dem Anbringen einer Verstärkung am überprüften Bauwerk tatsächlich auftreten,
und die Proben alle Eigenschaften und Festigkeiten haben, die auch das
zu verstärkende
Bauwerk aufweist, führt
die Erfindung zu realen, nicht durch fehlerhafte Nachahmungen od.
dgl. verfälschten
Werten. Wegen der geringen erforderlichen Größe der Proben sind außerdem Langzeituntersuchungen
innnerhalb einer Klimakammer möglich,
in der die Temperatur und die Feuchtigkeit beliebig variiert werden
können.
Dadurch lassen sich vorhandene Bausubstanzen auch im Hinblick auf
veränderliche
klimatische Verhältnisse
untersuchen.The invention has the advantage that tensile, compression and torsion tests and combinations thereof can be carried out without substantial damage to the building substance on the basis of the materials actually present. Therefore, the invention is suitable both for examining the building materials themselves and for investigating boundary layers between the building materials and the adhesives provided for applying the reinforcements, ie in general for testing the adhesion of various adhesives to building materials. In addition, since the forces acting on the tested structure after the attachment of a reinforcement on the boundary layers or adjacent layers adjacent to the surface of the sample are exerted, and the samples have all the properties and strengths that the building to be reinforced has, He leads to real, not by faulty imitations od. Like. Falsified values. Because of the small required size of the samples also long-term studies within a climate chamber are possible in which the temperature and humidity can be varied as desired. As a result, existing building substances can also be examined with regard to changing climatic conditions.
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further
advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:The
The invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings
at exemplary embodiments
explained in more detail. It
demonstrate:
1 schematisch
je eine Vorder- und Seitenansicht eines Bauwerks in Form einer aus
Mauersteinen hergestellten Wand; 1 schematically each a front and side view of a building in the form of a wall made of bricks;
2 in
schematischen Vorderansichten vier mögliche Verstärkungen
für die
Wand nach 1; 2 in schematic front views four possible reinforcements for the wall behind 1 ;
3 einen
schematischen Horizontalschnitt durch eine mit einer Verstärkung versehene Wand; 3 a schematic horizontal section through a wall provided with a reinforcement;
4 schematisch
eine erfindungsgemäße, einer
Wand entnommene Probe in Form eines Bohrkerns; 4 schematically a sample according to the invention, taken from a wall in the form of a drill core;
5 einen
aus der Probe nach 4 hergestellten Prüfkörper; 5 one out of the sample 4 prepared specimens;
6 die
Vorderansicht einer Prüfmaschine für den Prüfkörper nach 5; 6 the front view of a testing machine for the specimen after 5 ;
7 und 8 die
erfindungsgemäße Herstellung
eines Prüfkörpers aus
einer in zwei Segmente unterteilten Probe; 7 and 8th the production according to the invention of a test specimen from a sample divided into two segments;
9 den
fertigen, aus den Segmenten nach 7 und 8 hergestellten
Prüfkörper; und 9 finished, from segments 7 and 8th prepared specimens; and
10 eine
vergrößerte Einzelheit
X des Prüfkörpers nach 9. 10 an enlarged detail X of the specimen after 9 ,
1 (vgl.
z. B. G. Schwegler aao.) zeigt beispielhaft ein Bauwerks-Bauteil 1,
das im Ausführungsbeispiel
als eine übliche,
als Scheibe oder Platte wirkende, aus Mauer steinen 2 hergestellte
Wand eines Altbaus dargestellt ist. Bei den Mauersteinen kann es
sich um natürliche
oder künstliche
Steine handeln. Das Bauteil 1 kann z. B. eine tragende Wand
sein, die aufgrund einer Sanierungs- oder Umbaumaßnahme verstärkt werden
muß. Da
es für
die Zwecke der Erfindung im Prinzip gleichgültig ist, um was für ein Bauteil
eines Bauwerks es sich bei einer vorzunehmenden Verstärkung handelt
(z. B. um eine Wand aus Mauersteinen oder aus Beton, einen Deckendurchbruch,
einen Treppen- oder Aufzugsschacht, einen Stützpfeiler, ein Gewölbe, eine
Brücke od.
dgl.) und in welcher Weise dieses Bauteil benutzt wird, werden alle
diese Bauteile nachfolgend unter dem Sammelbegriff "Bauwerks-Bauteile" zusammengefaßt. 1 (see, for example, BG Schwegler aao.) shows an example of a building component 1 , which in the embodiment as a usual, acting as a disc or plate stones, stonewall 2 produced wall of an old building is shown. The bricks can be natural or artificial stones. The component 1 can z. B. be a load-bearing wall, which must be strengthened due to a renovation or conversion. Since, for the purposes of the invention, in principle it does not matter what component of a building is a reinforcement to be made (for example, a wall made of bricks or concrete, a ceiling opening, a staircase or elevator shaft, one Buttress, a vault, a bridge od. Like.) And in which way this component is used, all these components are summarized below under the collective term "building components".
Als
Verstärkungselemente
(vgl. G. Schwegler aao.), die in 2 mit den
Bezugszeichen 3 bis 7 angedeutet sind, kommen
vor allem vergleichsweise dünne
Lamellen sowie Gewebe oder Gelege in Betracht. Die Lamellen (z.
B. 3, 4 und 5) bestehen z. B. aus vergleichsweise
dünnen,
aus Stahl oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Streben
(z. B. sogenannten CFK-Lamellen), während die Gewebe oder Gelege
(z. B. 6, 7) meistens aus faserverstärkten, insbesondere
mit Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoffen hergestellt
sind und z. B. aus in ein Epoxidharz eingebetteten Fasern bestehen.
Alle diese Verstärkungen
werden bevorzugt stoffschlüssig
unter Anwendung eines auf Stein oder Beton gut haftenden Epoxidharzklebstoffs
mit dem Bauteil verbunden, wie exemplarisch 2 zeigt, wobei
insbesondere die Lamellen meistens schräg bzw. diagonal angeordnet
sind.As reinforcing elements (see G. Schwegler aao.), The in 2 with the reference numerals 3 to 7 are indicated, especially comparatively thin lamellae as well as tissue or scrim come into consideration. The slats (eg 3 . 4 and 5 ) exist z. B. from comparatively thin, made of steel or a fiber composite struts (eg., So-called CFRP slats), while the tissues or scrims (eg. 6 . 7 ) are usually made of fiber-reinforced, in particular reinforced with glass or carbon fibers reinforced plastics and z. B. consist of embedded in an epoxy resin fibers. All of these reinforcements are preferably bonded cohesively to the component using an epoxy resin adhesive adhering well to stone or concrete, as exemplified 2 shows, in particular, the slats are usually arranged obliquely or diagonally.
Bereits
existierende Bauwerke bestehen häufig
aus nicht eindeutig identifizierbaren und manchmal auch feuchten
Materialien. Im Falle von z. B. Viehställen und ähnlichen Wirtschaftsgebäuden kommt
hinzu, daß die
Wände mit
unbekannten Mengen an Salzen und Nitraten od. dgl. angereichert
sein können.
Daher ist es meistens nicht möglich,
konkrete Aussagen über
die Materialeigenschaften, die Klebeeignung und die Dauerfestigkeit
der Bausubstanz insgesamt zu treffen. Sicher ist nur, daß die überwiegend
vertikalen Flächen
der Bauwerks-Bauteile durch die Verstärkungsmaßnahmen nach 2 vor allem
auf Schub und Zug oder Druck beansprucht werden und die aufgebrachten
Verstärkungselemente
die Neigung haben, von den Bauteilen, an denen sie befestigt werden,
durch Bauteilbewegungen abzuscheren. Für die Brauchbarkeit einer Verstärkungsmaßnahme kommt
es daher gemäß 3 vor allem
auf die mechanischen Eigenschaften und Kennwerte des Bauteils 1 im
Bereich einer Grenzfläche 8 zwischen
dem Bauteil 1 und einem Klebstoff 9, in den Grenzflächen 8 selbst
und im Bereich einer Grenzfläche 10 zwischen
dem Klebstoff 9 und den hier als Lamellen angedeuteten
Verstärkungselementen 3 an.
Da jedoch die Eigenschaften des Verbundes Klebstoff/Verstärkungselement
weitgehend bekannt sind und ohne Schwierigkeiten ermittelt werden
können,
wird vorliegend ein Verfahren vorgeschlagen, das bevorzugt zur Ermittlung
der mechanischen Eigenschaften des Bauteils 1 selbst, seiner oberflächennahen
Zonen und der Grenzschicht 8 zwischen dem Klebstoff 9 und
dem Bauteil 1 geeignet ist. Hierzu wird erfindungsgemäß wie folgt
vorgegangen.Existing structures often consist of materials which are not clearly identifiable and sometimes also wet. In the case of z. As cattle sheds and similar farm buildings is added that the walls od with unknown amounts of salts and nitrates. Like. May be enriched. Therefore, it is usually not possible to make concrete statements about the material properties, the adhesive suitability and the fatigue strength of the building substance as a whole. The only certainty is that the predominantly vertical surfaces of the building components by the reinforcing measures after 2 especially on push and pull or compression and the applied reinforcing elements tend to shear off from the components to which they are attached by component movement. For the usefulness of a reinforcing measure, it is therefore according 3 especially on the mechanical properties and characteristic values of the component 1 in the area of an interface 8th between the component 1 and an adhesive 9 , in the interfaces 8th itself and in the area of an interface 10 between the glue 9 and the reinforcing elements indicated here as slats 3 at. However, since the properties of the composite adhesive / reinforcing element are largely known and can be determined without difficulty, in the present case a method is proposed which is preferred for determining the mechanical properties of the component 1 itself, its near-surface zones and the boundary layer 8th between the glue 9 and the component 1 suitable is. For this purpose, the procedure according to the invention is as follows.
Sollen
nur Kennwerte der Bausubstanz selbst ermittelt werden, werden dem
Bauteil 1 zunächst
gemäß 4 zylindrische
Proben 11 entnommen, beispielsweise mit einem Kernbohrer.
Bei einer vertikalen Wand erfolgt die Kernbohrung dabei vorzugsweise
senkrecht zur vertikalen ebenfalls Läufer- bzw. Ansichtsfläche, so
daß Achsen 12 der
erhaltenen Bohrkerne bzw. Proben 11 ursprünglich,
d. h. vor dem Herausziehen aus dem Bauteil 1, ebenfalls senkrecht
zur Läuferfläche angeordnet
waren.If only characteristic values of the building structure itself are to be determined, the component becomes 1 initially according to 4 cylindrical samples 11 removed, for example with a core drill. In a vertical wall, the core bore is preferably perpendicular to the vertical also runner or view surface, so that axes 12 the obtained cores or samples 11 originally, ie before pulling out of the component 1 , were also arranged perpendicular to the runner surface.
Aus
den zylindrischen Proben 11 werden nun Probekörper 14 (5)
hergestellt, indem z. B. Mantelflächen an den axialen Enden der
Proben 11 mit Fügeteilen 15 versehen
werden. Diese bestehen im Ausführungsbeispiel
aus Hülsen,
die koaxial auf die äußeren Mantelflächen der
Proben 11 aufgeschoben und vorzugsweise durch Kleben fest
mit diesen verbunden werden. Alternativ können auch andere Fügeteile
vorgesehen werden, beispielsweise Stäbe, die in Bohrungen der Proben 11 koaxial
eingebracht und durch Kleben fest mit diesen verbunden werden. Unabhängig von
ihrer Ausgestaltung dienen die Fügeteile 15 dem
Zweck, die Prüfkörper 14 gemäß 6 in
eine allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnete Prüfmaschine
einspannen zu können. Die
Fügeteile 15 können daher
auch als Adapter für die
im Einzelfall vorhandenen Einspannmittel der Prüfmaschine bezeichnet werden.
Im übrigen
bestehen die Füge-teile 15 vorzugsweise
aus einem Metall wie z. B. Stahl oder Aluminium.From the cylindrical samples 11 become test pieces 14 ( 5 ) prepared by z. B. lateral surfaces at the axial ends of the samples 11 with joining parts 15 be provided. These consist in the embodiment of sleeves, which coaxially on the outer surfaces of the samples 11 deferred and preferably connected by gluing them firmly. Alternatively, other joining parts may be provided, for example, rods, which are in bores of the samples 11 Coaxially introduced and connected by gluing them firmly. Regardless of their design serve the joining parts 15 the purpose, the test specimens 14 according to 6 in a generally with the reference numeral 16 to be able to clamp the designated testing machine. The parts to be joined 15 Therefore, they can also be referred to as an adapter for the clamping device of the testing machine which exists in the individual case. Otherwise, there are the joining parts 15 preferably made of a metal such as. As steel or aluminum.
Bei
der Prüfmaschine 16 nach 6 handelt es
sich um eine solche, die einerseits geeignete Klemm- bzw. Spannmittel 17 zum
festen Einspannen der Fügeteile 15 aufweist
und andererseits dazu geeignet ist, sowohl auf wenigstens eines
der Fügeteile 15 eine
Druck- oder Zugkraft in Richtung der Achse 12 auszuüben als
auch wenigstens eines der Fügeteile 15 relativ
zum anderen Fügeteil 15 um
die Achse 12 zu drehen, d. h. eine Torsion zu erzeugen,
wie in 6 durch Pfeile 18 bzw. 19 angedeutet
ist. Zusätzlich
dazu muß die
Prüfmaschine 16 natürlich über geeignete
Mittel verfügen,
um die aus der Krafteinleitung resultierenden Spannungen und/oder
Verformungen der Probe 11 zu messen bzw. Kennlinien aufzuzeichnen,
die den Verlauf der Spannung σ bzw. Torsion τ in Abhängigkeit
von der Dehnung ε bzw. dem
Weg γ zeigen,
wobei die Schubspannung betreffende Werte mit Hilfe der Torsions- und Widerstandmomente
aus den Torsionswerten τ berechnet
werden können.
Zumindest muß durch
die Prüfmaschine 16 angezeigt
werden können,
bei welchen Spannungen bzw. Torsionen die Probe 11 versagt
bzw. zu Bruch geht. Zur Ermittlung der Bruchfestigkeit bzw. der
zum Versagen der Probe führenden
maximalen Zug-, Druck- bzw. Torsionskräfte reicht es dabei aus, wenn
die Fügeteile 15 durch
Form- und/oder Stoffschluß entsprechend
fest mit den Probenenden verbunden werden.At the testing machine 16 to 6 it is such, on the one hand suitable clamping or clamping means 17 for firm clamping of the parts to be joined 15 and on the other hand is suitable, both on at least one of the joining parts 15 a compressive or tensile force in the direction of the axis 12 exercise as well as at least one of the parts to be joined 15 relative to the other joining part 15 around the axis 12 to turn, ie to produce a twist, as in 6 through arrows 18 respectively. 19 is indicated. In addition, the testing machine must 16 course, have suitable means to the resulting from the introduction of force stresses and / or deformations of the sample 11 or to record characteristic curves which show the profile of the stress σ or torsion τ as a function of the strain ε or the path γ, the values relating to the shear stress being able to be calculated from the torsion values τ with the aid of the torsional and resistance moments. At least must by the testing machine 16 can be displayed at which voltages or torsions the sample 11 fails or breaks. To determine the breaking strength or the maximum tensile, compressive or torsional forces that lead to the failure of the specimen, it is sufficient if the parts to be joined 15 be firmly connected by form and / or material connection with the sample ends.
Prüfmaschinen
für die
genannten Zwecke sind allgemein bekannt (z. B. PCT WO 03/048 741 A1)
und brauchen den Fachmann daher nicht näher erläutert werden. Welche Prüfmaschine
im Einzelfall verwendet wird und welche Fügeteile bzw. Adapter 15 mit
der Probe 11 verbunden werden, um einen für die Prüfung in
der Prüfmaschine
geeigneten Prüfkörper 14 zu
schaffen, kann weitgehend beliebig festgelegt werden.Testing machines for the stated purposes are generally known (eg PCT WO 03/048 741 A1) and therefore do not need to be explained in more detail to the person skilled in the art. Which testing machine is used in each case and which parts or adapter 15 with the sample 11 be joined to a test specimen suitable for testing in the testing machine 14 can be set largely arbitrary.
Ist
es erwünscht,
nur oder zusätzlich
Daten über
die mechanischen Eigenschaften der Grenzfläche 8 zwischen dem
Kleber 9 und dem Bauwerks-Bauteil 1 zu erhalten
oder unterschiedliche Bindemittel für die Verstärkungen auf ihre Brauchbarkeit
zu testen, wird vorzugsweise die dem Bauteil 1 zunächst einteilig
entnommene Probe 11 (4) entsprechend 7 längs einer
senkrecht zur Achse 12 verlaufenden Ebene in zwei Segmente 11a und 11b geteilt.
Die beiden Segmente 11a, 11b werden in Achsrichtung
vorzugsweise gleich lang ausgebildet, obwohl dies nicht zwingend
erforderlich ist. Nach der Teilung werden die Segmente 11a, 11b an
einander zugewandten Stirnseiten 21 bzw. 22 mittels
eines Bindemittels fest miteinander verbunden und zur Bildung eines
Prüfkörpers 23 (9)
analog zu 5 an ihren von den Stirnseiten 21, 22 entfernten
axialen Enden mit je einem Fügeteil 24a, 24b versehen.
Alternativ ist es aber auch möglich,
dem Bauteil 1 die beiden zylindrischen Segmente 11a, 11b als
separate Bohrkerne zu entnehmen und jedes der Segmente 11a, 11b dann
analog zu 9 mit einem der Fügeteile 24a, 24b zu
versehen.Is it desirable to provide only or additional data on the mechanical properties of the interface 8th between the glue 9 and the building component 1 or to test different binders for the reinforcements for their usefulness is preferably that of the component 1 initially taken in one piece sample 11 ( 4 ) corresponding 7 along a direction perpendicular to the axis 12 extending plane into two segments 11a and 11b divided. The two segments 11a . 11b are preferably formed the same length in the axial direction, although this is not absolutely necessary. After the division, the segments become 11a . 11b on facing end faces 21 respectively. 22 by means of a binder firmly bonded together and to form a specimen 23 ( 9 ) analogous to 5 at their from the front ends 21 . 22 distant axial ends, each with a joining part 24a . 24b Mistake. Alternatively, it is also possible to the component 1 the two cylindrical segments 11a . 11b as separate cores and each of the segments 11a . 11b then analogous to 9 with one of the parts to be joined 24a . 24b to provide.
Um
einen in 7 angedeuteten Winkelversatz
der zu verbindenden Stirnseiten 21, 22 zu vermeiden,
werden diese durch Drehen oder Schleifen zunächst exakt eben und senkrecht
zu Achsen 12a, 12b der Segmente 11a, 11b ausgebildet,
so daß sich Planflächen 21a, 22a (8)
ergeben, die bei paralleler Anordnung der Achsen 12a, 12b ebenfalls
exakt parallel zueinander liegen.To get one in 7 indicated angular offset of the front sides to be joined 21 . 22 To avoid this, they are initially exactly flat and perpendicular to axes by turning or grinding 12a . 12b the segments 11a . 11b formed so that plane surfaces 21a . 22a ( 8th ), the parallel arrangement of the axes 12a . 12b also exactly parallel to each other.
Im
Anschluß daran
werden die beiden Segmente 11a und 11b vorzugsweise
möglichst
genau koaxial zueinander ausgerichtet und aufeinander gelegt, wobei
ein etwaiger, aus 8 ersichtlicher Versatz der
beiden Achsen 12a, 12b vermieden werden sollte.
Die koaxiale Anordnung wird dann mit Markierungen kenntlich gemacht,
worauf die Segmente 11a, 11b wieder getrennt werden.Following that are the two segments 11a and 11b Preferably aligned as closely as possible coaxially to each other and placed on top of each other, with a possible, from 8th apparent offset of the two axes 12a . 12b should be avoided. The coaxial arrangement is then marked with markings, whereupon the segments 11a . 11b be separated again.
Vor
der endgültigen
Verbindung werden die Segmente 11a, 11b an ihren
an die Planflächen 21a, 22a grenzenden
Umfangsabschnitten mit je einer das verwendete Bindemittel abweisenden
Umfangsschicht 23a, 23b versehen. Durch diese
Schichten 23a, 23b soll vermieden werden, daß beim späteren Zusammendrücken der
Planflächen 21a, 22a überschüssiges,
radial nach außen
entweichendes Bindemittel im Bereich der Trennfuge in die Mantelflächen der
Segmente 11a, 11b bzw. der Probe 11 eintritt,
dadurch das Probenmaterial verfestigt wird und sich als Folge davon
Verfälschungen
der Versuchsergebnisse bei der Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
ergeben.Before the final connection are the segments 11a . 11b at their to the plane surfaces 21a . 22a bordering peripheral sections, each with a binder repellent circumference layer 23a . 23b Mistake. Through these layers 23a . 23b should be avoided that during later compression of the flat surfaces 21a . 22a excess, radially outwardly escaping binder in the region of the parting line in the lateral surfaces of the segments 11a . 11b or the sample 11 occurs, as a result of which the sample material is solidified and, as a result, results in falsifications of the test results in the determination of the mechanical properties.
Soll
die Verbindung der beiden Segmente 11a, 11b nicht
längs der
gesamten Planflächen 21a, 22a erfolgen
und/oder eine definierte Dicke für
die Bindemittelschicht vorgegeben werden, wird zwischen die Planflächen 21a, 22a zweckmäßig wenigstens
eine Zwischenschicht 25, 26 aus einem das Bindemittel
abweisenden Material vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel nach 8 wird
hierzu die eine Planfläche 21a mit
einer vergleichsweise dünnen Schicht 25 und
die andere Planfläche 22a mit
einer vergleichsweise dicken Schicht 26 belegt. Auch andere
Anordnungen sind möglich,
wobei insbesondere eine der Schichten 25, 26 entfallen
oder wenigstens eine weitere Schicht hinzukommen könnte. Bei
den Schichten 25, 26 handelt es sich z. B. um
kreisrunde Scheiben, die koaxial zu den Planflächen 21a, 22a angeordnet
sind. Dadurch entstehen auf den Planflächen 21a, 22a Ringzonen,
die die Schichten 25, 26 koaxial umgeben und eine
definierte Größe und Dicke
haben. Außerdem
verhindern die Schichten 25 und 26, daß an diesen
Stellen Bindemittel in die Segmente 11a, 11b eindringt
und die Versuchsergebnisse beeinflußt. Zwischen die Schichten 25, 26 eindringendes
Bindemittel ist dagegen unschädlich,
da es an diesen nicht haftet und daher weder Reibung bei Torsionsbeanspruchungen
noch zusätzliche
Haftkräfte
bei Zugversuchen verursacht.Should the connection of the two segments 11a . 11b not along the entire plane surfaces 21a . 22a take place and / or a defined thickness for the binder layer are given, is between the flat surfaces 21a . 22a expediently at least one intermediate layer 25 . 26 provided from a binder-repellent material. In the embodiment according to 8th this is the one flat surface 21a with a comparatively thin layer 25 and the other plane surface 22a with a comparatively thick layer 26 busy. Other arrangements are possible, in particular one of the layers 25 . 26 omitted or at least one more layer could be added. At the layers 25 . 26 is it z. B. around circular discs coaxial with the plane surfaces 21a . 22a are arranged. This results in the plane surfaces 21a . 22a Ring zones covering the layers 25 . 26 Coaxially surrounded and have a defined size and thickness. In addition, the layers prevent 25 and 26 in that at these points binder in the segments 11a . 11b penetrates and influences the test results. Between the layers 25 . 26 Penetrating binder, however, is harmless because it does not adhere to these and therefore does not cause friction in torsional stresses or additional adhesive forces in tensile tests.
Als
Klebstoffe eignen sich in Verbindung mit Steinen und Beton vor allem
zahlreiche Epoxidharzklebstoffe, die je nach Fall mehr oder weniger
viskos und z. B. in Lamellen aus einem Faserverbundmaterial integriert
sein können.
Bei ihrer Anwendung bestehen die Umfangsschichten 23a, 23b und
die Zwischenschichten 25, 26 vorzugsweise aus
Teflon. Alternativ können
diese Schichten aber auch aus einem üblichen Doppelklebeband gebildet
werden, dessen eine Seite auf die Segmente 11a, 11b geklebt wird,
während
die die zweite Seite abdeckende Abdeckfolie die das Bindemittel
abweisende Schicht bildet. Anstelle von Klebstoffen können schließlich je nach
Bedarf auch andere Bindemittel, insbesondere z. B. verschiedene
Mörtel
wie z. B. Dünnbettmörtel in Kombination
mit denselben oder anderen Schichten 23a, 23b, 25 und 26 verwendet
werden.As adhesives are in connection with stones and concrete especially numerous epoxy resin adhesives, depending on the case more or less viscous and z. B. may be integrated in lamellae of a fiber composite material. When applied, the circumferential layers exist 23a . 23b and the intermediate layers 25 . 26 preferably made of teflon. Alternatively, however, these layers can also be formed from a conventional double-sided adhesive tape whose one side faces the segments 11a . 11b is glued, while covering the second side cover sheet forms the binder repellent layer. Instead of adhesives may finally, if necessary, other binders, in particular z. B. different mortars such. B. thin bed mortar in combination with the same or other layers 23a . 23b . 25 and 26 be used.
Nach
der beschriebenen Vorbehandlung, bei der die Reihenfolge der verschiedenen Arbeitsschritte
weitgehend beliebig ist, werden die Segmente 11a und 11b im
Bereich ihrer Planflächen 21a, 22a bzw. der
von den Schichten 25, 26 freigelassenen Ringzonen
mit einem Bindemittel 27 (z. B. Klebstoff oder Mörtel) belegt,
zusammengedrückt
und ggf. mit einer Klammer bis zum Aushärten des Bindemittels 27 fixiert.
Es entsteht dadurch der in 9 und 10 gezeigte
Prüfkörper 23,
bei dem die Segmente 11a, 11b und das beide zusammenhaltende
Bindelmittel 27 die eigentliche Probe bilden.After the pretreatment described, in which the order of the various steps is largely arbitrary, the segments 11a and 11b in the area of their plane surfaces 21a . 22a or the of the layers 25 . 26 released ring zones with a binder 27 (eg adhesive or mortar), compressed and if necessary with a clamp until the curing of the binder 27 fixed. It thus arises in the 9 and 10 shown specimens 23 in which the segments 11a . 11b and the two cohesive binders 27 form the actual sample.
Im
Hinblick auf die Fügeteile 24a, 24b ist
bei kraft- bzw. stoffschlüssiger
Verbindung lediglich zu beachten, daß sie mit einem Klebstoff od.
dgl. an den Segmenten 11a, 11b befestigt werden,
der für
die Kombination Stein/Beton mit Stahl/Aluminium od. dgl. geeignet
ist. Um bei den späteren
Versuchen ein Versagen im Bereich der Einspannstellen der Fügeteile 24a, 24b zu
vermeiden, sollten die Segmente 11a, 11b bis zu
einer solchen Tiefe mit den z. B. als Hülsen oder Stäbe ausgebildeten
Fügeteilen 24a, 24b verbunden
werden, daß die
Verbindungsflächen größer als
die zu prüfende,
von der Bindemittelschicht 27 eingenommene Fläche ist.
Außerdem
ist darauf zu achten, daß die
Segmente 11a, 11b in Richtung der Planflächen 21a, 22a so
weit über
die Fügeteile 24a, 24b überstehen,
daß im
Grenzfall ein oberflächennahes
Abscheren bzw. Aufbrechen der Segmente 11a, 11b bzw.
der Klebefläche
eintritt, d. h. ein Versagen des einen oder anderen Segments 11a, 11b in
unmittelbarer Nähe
der Planflächen 21a, 22a erfolgt,
wie dies auch in der Praxis der Fall sein wird.With regard to the parts to be joined 24a . 24b is in kraft- or cohesive connection only to note that they od with an adhesive. Like. At the segments 11a . 11b attached, which is suitable for the combination stone / concrete with steel / aluminum od. Like. In the later attempts a failure in the area of the clamping points of the parts to be joined 24a . 24b The segments should be avoided 11a . 11b to such a depth with the z. B. formed as sleeves or rods joining parts 24a . 24b be connected, that the connecting surfaces are larger than the test, from the binder layer 27 occupied area is. It is also important to ensure that the segments 11a . 11b in the direction of the plane surfaces 21a . 22a so far about the parts to be joined 24a . 24b survive that in the limit case shearing near the surface or breaking up of the segments 11a . 11b or the adhesive surface occurs, ie a failure of one or the other segment 11a . 11b in the immediate vicinity of the plane surfaces 21a . 22a as will be the case in practice.
Nach
der Herstellung des Prüfkörpers 23 (9)
wird dieser in die Prüfmaschine 16 gemäß 6 eingespannt.
Die Ermittlung der im Einzelfall interessierenden mechanischen Eigenschaften
erfolgt dann in der oben anhand des Prüfkörpers 14 der 5 beschriebenen
Weise durch einachsige Zug-, Druck- und/oder Torsionsbelastungen.After the preparation of the test piece 23 ( 9 ) this is in the testing machine 16 according to 6 clamped. The determination of the mechanical properties of interest in the individual case then takes place in the above with reference to the test specimen 14 of the 5 described manner by uniaxial tensile, compressive and / or torsional loads.
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die
auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist es möglich, die
Dimensionen der aus den Bauwerks-Bauteilen 1 gezogenen
Kerne bzw. Proben 11 unterschiedlich groß zu wählen. Bohrkerne
mit einem Durchmesser von ca. 50 mm haben sich als zweckmäßig erwiesen.
Die axiale Länge
bzw. Höhe
der Proben bzw. Segmente kann in Abhängigkeit vom Material unterschiedlich
gewählt
werden, wobei in Versuchen den aus einer Läuferfläche entnommenen Proben eine
Höhe von
ca. 11 cm und den aus einer Lagerfläche entnommenen Proben eine
Höhe von ca.
7 cm gegeben wurde. Diese geringen Abmessungen ermöglichen
u. a. auch ohne weiteres Langzeituntersuchungen innerhalb einer
Klimakammer. Weiter werden die Proben 11 bzw. Segmente 11a, 11b vorzugsweise
jeweils einer fugenlosen Zone des Bauwerks-Bauteil 1 entnommen. Hauptgrund
hierfür ist
der Umstand, daß etwaige
Fugen in der Regel nicht zur Haftfähigkeit der Verstärkungen
beitragen und daher die Meßergebnisse
allenfalls verfälschen würden. Monolithische
Proben sind daher am besten geeignet.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. In particular, it is possible to measure the dimensions of the building components 1 pulled cores or samples 11 different sizes to choose. Cores with a diameter of about 50 mm have proven to be useful. The axial length or height of the samples or segments can be chosen differently depending on the material, wherein in experiments taken from a runner surface samples a height of about 11 cm and the samples taken from a storage area a height of about 7 cm was given. These small dimensions allow, among other things, also readily long-term studies within a climatic chamber. Next are the samples 11 or segments 11a . 11b preferably in each case a jointless zone of the building component 1 taken. The main reason for this is the fact that any joints in the rule contribute to the adhesion of the reinforcements and therefore would distort the measurement results at best. Monolithic samples are therefore best suited.
Im
Hinblick auf die Untersuchungen der Prüfkörper ist es weiterhin in vorteilhafter
Weise möglich, die
einachsigen Zug/Druck- bzw. Torsionsversuche wahlweise nacheinander
oder gleichzeitig, d. h. kombiniert durchzuführen. Dabei wäre es auch
möglich, eines
der Segmente 11a, 11b aus einem anderen Material
und insbesondere aus dem Material herzustellen, aus dem auch die
Verstärkungselemente
bestehen. Allerdings würde
das zu vergleichsweise teuren Prüfkörpern führen und
keine Verbesserung der Versuchsergebnisse mit sich bringen, da das
Ziel der Erfindung die Ermittlung der Haftfähigkeit bzw. Bruchfestigkeit
im Bereich des Bauwerks-Bauteils und nicht im Bereich der Verstärkungselemente
ist. Schließlich
versteht sich, daß die
verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und
dargestellten Kombinationen angewendet werden können.With regard to the examinations of the test specimens, it is furthermore advantageously possible to carry out the uniaxial tensile / compression or torsion tests optionally successively or simultaneously, ie combined. It would also be possible to use one of the segments 11a . 11b made of a different material and in particular of the material from which the reinforcing elements are made. However, this would lead to relatively expensive specimens and bring no improvement in the test results, since the aim of the invention, the determination of the adhesion or breaking strength in the field of building component and not in the field of reinforcing elements. Finally, it should be understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.