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Die
Erfindung betrifft ein Messgerät
zum Überwachen
der Standsicherheit von und an hochaufragenden festen oder beweglichen
Bauwerken während
der Besteigung, wie verankerten Masten, insbesondere Gitter- oder
Holzmasten im Freileitungsbau z. B. auch Antennenmasten, und Gerüsten sowie
stehenden Kranen oder größeren Leitern,
fahrbaren Gabelstaplern und dergleichen Anlagen mit mehr als etwa
zwei Metern Höhe,
insbesondere für den
Fall, dass an oder in diesen Bauwerken Arbeiten durch Montagepersonal
auszuführen
sind.
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Für Arbeiten
an Holzmasten (Telegrafen- und/oder anderen Freileitungsmasten)
gibt es eine deutsche Unfallverhütungsvorschrift
(BGV D32 – Auszug § 4 „Arbeiten
an Masten"), die
bestimmt, dass Masten nur bestiegen werden dürfen und auf Masten nur gearbeitet
werden darf, wenn deren Standsicherheit gewährleistet ist. Ausdrücklich wird gesagt,
dass Holzmasten, die älter
als 2 Jahre sind oder länger
als 3 Monate eingebaut waren, gegen Umstürzen zu sichern sind, bevor
an Ihnen gearbeitet wird, wenn im Verlauf der Arbeiten die auf den
Mastkopf wirkenden Kräfte
verändert
werden oder sie ohne Leiterseile oder Abspannungen frei stehen.
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Aus
diesem Grunde mussten bei älteren Holzmasten
vor dem Besteigen (mit Steigeisen) den Werkstoff zerstörende Bohrungen
vorgenommen werden, um zu prüfen,
ob der Mast durch und durch stabil erscheint. Solche Bohrungen schwächen – auch durch
die dadurch begünstigten
Folgeschäden, wie
Pilzbefall, Insektenbefall und/oder Fäulnis – auf die Dauer den Mast, auch
treffen sie oft nur zufällig auf
Schwachstellen, die irgendwo innerhalb des Mastes vorhanden sein
können.
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In
EP 1 378 740 B1 wird
eine Vorrichtung beschrieben, die dazu geeignet ist, die Stabilität eines im
Freien im Boden stehend verankerten Lampenmastes mit Hilfe eines
Sensors zu prüfen.
Die bekannte Vorrichtung soll Signal geben, z. B. ein akustisches
Signal, wenn die Stabilität
des Mastes vielleicht gefährdet
sein könnte.
Im Bekannten wird ein permanent an dem Lampenmast fixierter, auf
mechanische Weise arbeitender Schwingungssensor vorgesehen. Der
bekannte Sensor soll „dauernd" in der Höhe, das
heißt
hoch über
dem Boden am Mast fixiert werden, so dass er ohne Leiter nicht erreichbar ist.
Es soll sich um einen rein mechanisch arbeitenden Schwingungssensor
handeln, damit ein Dauerbetrieb, z. B. für ein Jahr, ohne ständige Energieversorgung
möglich
ist. Für
die bekannten Langzeitmessungen bzw. -überwachungen werden Massekörper so
aufgehängt,
dass sie als Reaktion auf eine von außen auf den jeweiligen Mast
einwirkende Kraft ausschwingen können.
Die Verankerungsstabilität
bzw. das Gründungsspiel
des Lampenmastes, die beim Besteigen des Mastes durch Montagepersonal
gravierend ist, bleibt im Bekannten aber ungeprüft.
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Außer Schwingungssensoren,
welche Bewegungen (Schwingungen) des Bauwerks – dynamisch – erfassen
sollen, gibt es Neigungssensoren, die lediglich eine statische Abweichung
einer Ist-Position von einer vorgegebenen (Soll-)Position zu messen haben. Nach einer
der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis kann aber das Gründungsspiel
des jeweiligen Bauwerks, z. B. Verankerung eines Mastes im Boden
oder die Positionierung eines Krans auf dem Boden, die mit einem
Neigungssensor – z.
B. beim Besteigen des Bauwerkes, insbesondere eines Holzmastes – ermittelten
Werte völlig
verfälschen.
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In
DE 19 634 888 A1 wird
ein Wegsensor offenbart, der vorübergehend,
nämlich
bei einer aktuellen Messung, an einem Lampenmast fixiert wird. Der Wegsensor
soll die Auslenkung – den
Weg – des fraglichen
Mastes als Antwort auf eine bewusst herbeigeführte mechanische Belastung
messen. Derartige Geräte
können
anzeigen, welche Auslenkung ein stehender Mast erfährt, wenn
er mit einer vorgegebenen Kraft quer zu seiner Längsrichtung belastet wird. Wenn
aber die Kraft nicht definiert ist, wie beispielsweise die Kraftwirkung
eines auf den Mast kletternder Monteurs, liefert der bekannte Sensor
keine sinnvolle Aussage.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares Standsicherheits-Messgerät eingangs genannter
Art zu schaffen, das an der jeweils zu kontrollierenden Anlage (lösbar) zu
fixieren und mit wenigen Handgriffen für seine Aufgabe, die Standsicherheitskontrolle – auch unter
Berücksichtigung
der Gründungs-
oder Verankerungsstabilität – zu aktivieren
ist. Vorzugsweise soll das neue Meßgerät so ausgebildet und ausgestattet
werden können,
dass es autark, z. B. im mobilen Einsatz, und unabhängig von
einem Leitungsanschluss arbeiten kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
im Anspruch 1 beschrieben. Einige Verbesserungen und Ausgestaltungen
der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
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Für das eingangs
genannte Messgerät
zum Kontrollieren der Standsicherheit von und an hochaufragenden
Bauwerken während
deren Besteigung ist die Erfindung vorzugsweise gekennzeichnet durch einen
an dem Bauwerk zu fixierenden Neigungssensor mit nach dem Fixieren
einzustellender Null-Lage für
einen Ausgangsmesswert und Mitteln zum Messen einer durch Belastung
oder Belastungsänderung verursachten
Bauwerkauslenkung in Bezug auf die Null-Lage sowie mit Mitteln zur
Signalgabe als Antwort auf eine -eine vorgegeben zulässige Soll-Auslenkung – übersteigende
Bauwerkauslenkung (Ist-Wert). Je nach Art des Bauwerks kann die
zulässige
(Soll-)Auslenkung, bei welcher noch keine Gefährdung vermutet und noch kein
Signal gegeben wird, unterschiedlich sein. Bei einem Telegrafenmast aus
Holz liegt die zulässige
Auslenkung meist bei höchstens
0,5°. Gegebenenfalls
wird das erfindungsgemäße Messgerät so eingestellt,
dass es beim Besteigen des Mastes (sich statisch einstellende) Neigungen
von bis zur zulässigen
Auslenkung nicht anzeigt, aber Signal gibt, wenn sich der Mast um
mehr als die zulässige
Auslenkung neigt.
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Gemäß weiterer
Erfindung kann es oft günstig
sein, den Neigungssensor (zum Erfassen statischer Auslenkungen)
mit einem Schwingungssensor (zum Erfassen dynamischer Bewegungen)
zu kombinieren. Der Begriff „Belastung" umfasst nach der
Logik auch eine Entlastung und Be- und Entlastungsänderungen
und zwar als Folge einer Mastbesteigung aber auch als Folge einer
Manipulation am Mast und/oder gegebenenfalls an einer vom Mast getragenen
Leitung oder Gerätschaft.
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Erfindungsgemäß wird die
Null-Lage des Neigungssensors erst nach dessen Fixierung am Bauwerk
eingestellt. Hierbei lässt
sich ein etwaiges Gründungsspiel
ohne weiteres berücksichtigen,
derart, dass es praktisch nicht mehr – jedenfalls nicht störend – in den
Ist-Wert der Messung bei Belastung eingeht. Wenn nämlich ein
Gründungsspiel
störender Größe an sich
vorhanden ist, kann im Rahmen der Erfindung dieses Spiel bereits
beim Festlegen der Null-Lage berücksichtigt
werden, so dass das Gründungsspiel
gar nicht in den Messwert (Ist-Wert) eingeht. Beispielsweise lässt sich
das Gründungsspiel dadurch
aus dem Ist-Wert eliminieren, das man das Bauwerk solange in einer
Richtung vor dem Besteigen und/oder zu Beginn der Besteigung – belastet, bis
die erfindungsgemäßen Mittel
zur Signalgabe neutralisiert sind, also kein Signal mehr aussenden.
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Speziell
bei Anwendung auf Holzmasten, z. B. Telegrafenmasten und/oder Masten
elektrischer Freileitungen, die häufig zu Unfällen führen, weil diese Masten oft
in unwegsamen Gegenden stehen und daher vom Montagepersonal meist
mit Steigeisen bestiegen werden, bringt die Erfindung erhebliche Vorteile.
Ein derartiger Holzmast üblicher
Form und Länge
(kreisförmiger
Querschnitt, sehr leicht konisch vom Boden zur Spitze) wird durch
die Belastung durch einen kletternden Monteur (z. B. 80 kg) praktisch
nicht gebogen. Der Monteur kann auch durch Fühlen oder Klopfen größere Schäden im oberirdischen
Bereich des Mastes – auch
während
des Klettern – feststellen
und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen
treffen. Der Monteur merkt aber kaum, wenn der Mast sich um ca.
1° neigt,
weil der Mast Gründungs-
und/oder Materialmängel
aufweist, die dann zum Kippen oder Bruch führen können.
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Aus
diesen Gründen
ist es gemäß weiterer Erfindung
besonders vorteilhaft, wenn bei einem Holzmast das erfindungsgemäße Messgerät in der Nähe des Mastfundaments
fixiert wird. Bei einem üblichen
Telegrafenmast kann die Höhe
im Bereich eines halben Meters oberhalb des Fundaments liegen. Wenn
bei stärkeren
Masten, z. B. Elektro-Freileitungsmasten, annähernd dieselbe dynamische Schaltschwelle
wie bei den Telegrafenmasten erhalten werden soll, kann die Messposition,
etwa proportional zum Mast-Durchmesser angehoben werden.
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Die
Befestigungsstelle in der Nähe
des Fundaments gewährleistet,
dass die durch das Besteigen des Mastes verursachten Erschütterungen
nur in geringem Maße
in die Messergebnisse eingehen, also nicht zu unnötigen Signalen
führen,
dass aber Bewegungen des oberirdischen Mastteiles relativ zum Boden,
die von Schwächen,
Gründungsmängeln usw.
des Mastes unterhalb der Erdoberfläche herrühren können, sehr wohl registriert
und z. B. durch entsprechende akustische Signale, angezeigt werden.
Die Position des Messgeräts
weit unten am Mast hat auch den Vorteil, dass das Gerät den Monteur
beim Klettern auf den Mast weder stört noch selbst durch den (umsichtigen)
Monteur in Gefahr kommt.
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In
den erfindungsgemäß zu ermittelnden Messergebnissen
können
statische und dynamische Stabilitäts-Werte unterschieden werden.
Ein und derselbe Sensor kann Mittel zum Erfassen sowohl statischer
als auch dynamischer Werte enthalten. Statische Messwerte geben
Auskunft über
eine bestimmte (statische) Auslenkung des jeweiligen Bauwerks als
Antwort auf eine Be- oder Entlastung bzw. eine entsprechende Laständerung.
In dynamische Messwerte gehen Schwingungen des Bauwerkes – als Antwort
auf die jeweilige Last usw. – ein.
Die dynamischen Messwerte sind daher – im Gegensatz zu den statischen
Werten – u.
a. abhängig
von der Position des Messgeräts
am Bauwerk sowie an dessen Material und Eigenstabilität (z. B.
Querschnitt). Die weiter oben genannte Positionierung des Messgeräts abhängig zum
Mastdurchmesser ist daher vor allem relevant, wenn auch die dynamische
Stabilität
erfasst werden soll.
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Zum
Fixieren des erfindungsgemäßen Messgeräts am jeweiligen
Bauwerk werden gemäß weiter Erfindung
Mittel, z. B. ein Gurt, vorgesehen, die ein lösbares Befestigen des Neigungssensors
ermöglichen.
Bevorzugt wird ein elastischer Gurt, der an einen weiten Durchmesserbereich,
also an sehr unterschiedliche Mastdurchmesser, anpassbar ist. Die leicht
spann- und lösbare
Befestigung ist wichtig, weil das Gerät, das der Monteur bei seiner
Arbeit mit sich trägt,
mit wenigen Handgriffen an dem jeweiligen Bauwerk befestigbar sein
soll. Da die Null-Lage
des Neigungsfühlers
erst nach dem Fixieren am Bauwerk eingestellt wird, ist eine exakt
vertikale Ausrichtung beim Fixieren selbst nicht wesentlich. Das
Einstellen der Null-Lage erfolgt erst nach dem Fixieren, wenn das
Gerät nicht
mehr verrutschen kann. Dieses Festlegen des Ausgangswerts kann je
nach den Erfordernissen des Neigungsfühlers, also je nachdem, ob
der Neigungsfühler
rein mechanisch, mechatronisch oder rein elektronisch arbeitet,
erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Messgerät wird mit Mitteln
zur Signalgabe für
den Fall ausgestattet, dass durch Belastung des Bauwerks eine Mindestlenkung desselben
eintritt. Die Signalgabe kann akustisch, durch Lichtzeichen, über Draht
oder drahtlos in üblicher
Weise erfolgen.
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Anhand
der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten
erläutert.
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In
der beiliegenden Zeichnung wird ein Holzmast 1 dargestellt,
der im Boden 2 verankert ist. Im Ausführungsbeispiel ist an einen
Telegrafenmasten gedacht. Bevor ein solcher Mast 1 durch
einen Monteur 3 mit Hilfe von Steigeisen 4 erklettert
werden darf, wird im unteren Mastbereich – im Beispiel vorzugsweise
weniger als ½ m über dem
Boden 2 – erfindungsgemäßes Messgerät 5,
z. B. mit Hilfe eines Befestigungsgurts 6, fixiert. Das
Messgerät 5 kann zur
bequemen Handhabung einen Tragegriff 7 besitzen. In seinem
Gehäuse 8 wird
mindestens ein nicht näher
dargestellter mechanisch oder elektronisch arbeitender Neigungssensor
vorgesehen (auch das ganze Messgerät 5 kann als Neigungssensor
bezeichnet werden), dessen Mess-Skala oder dergleichen nach dem
Fixieren des Messgeräts 5 am
Mast 1 durch Drücken
einer Einschalt- oder Kalibriertaste 9 automatisch auf
Null-Lage gebracht und dadurch einsatzbereit gemacht wird.
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Vor
dem Besteigen und beim Besteigen des Mastes 1 kann die
Null-Lage noch nachgestellt werden, so dass erst Signal gegeben
wird, wenn wirklich Gefahr droht (und nicht schon bei einer zulässigen Neigung).
Das Messgerät 5 kann
erfindungsgemäß so eingestellt
werden, dass der Neigungssensor bzw. dessen Signalgeber bei einer – die zulässige Auslenkung übersteigenden – (statischen)
Bauwerkauslenkung vorgegebener Mindestgröße, z. B. bei einer (Soll-)
Auslenkung eines Mastes 1 von mehr als 0,5°, Signal
gibt. Das Gerät
kann auch die der (statischen) Auslenkung vorangehenden – und nachfolgenden – (dynamischen)
Bewegungen registrieren bzw. signalisieren. – Signalgeber kann beispielsweise
ein mit dem Messgerät 5 in
Verbindung stehender Summer 10 sein, dessen Töne von einem
am Mast arbeitenden Monteur 3 zu vernehmen sind. In der
Zeichnung wird eine mögliche
Mastauslenkung (aus der Ursprungs- oder Normalposition) mit 11 bezeichnet.
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Nach
Vorstehendem bezieht sich die Erfindung auch auf die Verwendung
eines bekannten Neigungssensors bei Ausstattung desselben als tragbares
Gerät sowie
mit Mitteln zum Erfassen einer Abweichung von einer Null-Lage (Soll-Lage)
sowie mit Mitteln zur Signalgabe bei einer Mindest-Auslenkung aus
der Null-Lage. Das erfindungsgemäß vorgesehene
Messgerät
kann Mittel zum Erfassen von Abweichungen von der vorher eingestellten
Null-Lage in mindestens zwei Richtungen, vorzugsweise zwei in der
Horizontalen senkrecht zueinander stehenden Richtungen, aufweisen,
damit eine rotationssymmetrische Stand- und Lagesicherheitsüberwachung
ermöglicht
wird. Die Arbeit mit dem erfindungsgemäßen Messgerät wird erleichtert, wenn das
Gerät,
sowohl (statische) Auslenkungen als auch (dynamische) Schwingungen
registriert, und je nach Art, Größe und/oder
Frequenz der Störung
unterschiedliche Signale gibt.
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Das
erfindungsgemäße tragbare
Messgerät soll
an dem Bauwerk lösbar
mit wenigen Handgriffen zu fixieren sein und eine statische und
dynamische Standsicherheitskontrolle auch unter Berücksichtigung
der Gründungsstabilität ermöglichen.
Um das zu erreichen wird ein an dem Bauwerk zu fixierender Neigungssensor
mit nach dem Fixieren einzustellender Null-Lage für einen
Ausgangsmesswert vorgesehen, welcher Mittel zum Messen einer durch
Belastung verursachten Bauwerksauslenkung vorgegebener Mindestgröße in Bezug
auf die Null-Lage aufweist und als Antwort eine kurzzeitige oder
permanente Be- bzw. Überlastung
(abhängig
von der vorhandenen Stabilität)
und/oder Lageveränderung
ein Signal gibt, das das Risiko anzeigt, welches mit dem Besteigen
des Bauwerkes verbunden ist.
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- 1
- Mast
- 2
- Boden
- 3
- Monteur
- 4
- Steigeisen
- 5
- Messgerät
- 6
- Befestigungsgurt
- 7
- Tragegriff
- 8
- Gehäuse
- 9
- Kalibriertaste
- 10
- Summer
- 11
- Mastauslenkung