DE3130101A1

DE3130101A1 - Einrichtung zur spannkraftmessung

Info

Publication number: DE3130101A1
Application number: DE19813130101
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 6834 Ketsch Mitterbacher; Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1983-02-17
Also published as: GB2103377A; JPH026012B2; GB2103377B; JPS5827037A; DE3130101C2

Description

HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH Köln 20.07.81

Int.Nr. 8106

Einrichtung zur Spannkraftitiessung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Spannkraftmessung an den Spannkabelköpfen eines vorgespannten Bauwerks, insbesondere Reaktordruckbehälters, mittels Dehnmeßstreifen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannte Einrichtung so auszubilden, daß der Ein- und Ausbau sowie die Reparatur der Einrichtung oder von Teilen der Einrichtung im gespannten Zustand der Spannkabel möglich sind, so daß ohne Beeinträchtigung der Spannkabel eine gute Meßgenauigkeit erzielt und die überwachung des Bauwerks verbessert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung aus einem mindestens aus zwei Teilschalen zusammengefügten Hohlzylinder besteht, dessen Teilschalen jeweils mit eigenen Dehnmeßstreifen bestückt sind und hinsichtlich der aufgebrachten Kraft getrennt gemessen werden, und daß der Hohlzylinder zwischen einer sich an dem Bauwerk abstützenden Ankerplatte und dem Spannkabelkopf angeordnet ist.

Eine Demontage oder auch Reparatur der Einrichtung muß deshalb durchführbar sein, um bei Ausfall einzelner Dehnmeßstreifen zu verhindern, daß die Meßgenauigkeit herabgesetzt wird. Kann der Ein- oder Ausbau einer Einrichtung zur Spannkraftmessung nur

bei entspanntem Spannkabel vorgenommen werden, so muß damit gerechnet werden_r daß der Korrosionsschutz des Spannkabels beschädigt wird. Um in jedem Fall einen sicheren Kabelschutz zu gewährleisten, könnte es eventuell sogar erforderlich werden, das gesamte Kabel auszubauen und den Korrosionsschutz zu erneuern bzw. auszutauschen. Dies würde zu aufwendigen Sanierungsarbeiten und längeren Stillstandszeiten der in dem Bauwerk angeordneten Komponente führen. Daher kommt der erfindungsgemäßen Einrichtung, die infolge ihrer besonderen Ausgestaltung bei gespanntem Spannkabel montiert und demontiert werden kann, beträchtliche Bedeutung zu.

Gemäß der Erfindung können nicht nur defekte Hohlzylinder ausgetauscht, sondern es können auch zusätzliche Hohlzylinder zu den defekten eingebaut werden. Ferner können noch nachträglich Spannkabel im gespannten Zustand mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehen werden. Auch eine Eichung der Einrichtung ist dadurch möglich, daß die Einrichtung ohne Schwierigkeiten aus- und wieder eingebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Schrägstellungen und Bearbeitungsungenauigkeiten leicht ausgeglichen werden können. Zudem ist das Instandsetzen bzw. Auswechseln einer defekten Einrichtung mit wenig Zeit- und Kostenaufwand verbunden; die erneuerte bzw. reparierte Einrichtung wird einfach zwischen Ankerplatte und Spannkabelkopf des gespannten Kabels eingelegt.

Die Wandstärken und die Werkstoffgüte der Teilschalen werden so gewählt, daß die maximalen Spannungen mit Sicherheit unter der Proportionalitätsgrenze bzw. Fließgrenze des verwendeten Werkstoffs liegen. D.h. der Querschnitt des Hohlzylinders wird entweder größer gewählt als derjenige des Spannkabelkopfes, oder es wird für ihn ein höherfester Werkstoff verwendet.

Jede Teilschale ist mit einer solchen Anzahl von Dehnmeßstreifen bestückt, daß ein vernünftiger Mittelwert der Meßwerte gewonnen und die aufgenommene Kraft somit bis auf wenige % genau gemessen wird. Das Minimum wird in vier Dehnmeßstreifen für jede Teilschale gesehen. Das Aufsummieren der in den einzelnen Teilschalen gemessenen Kräfte erfolgt erst im Rahmen der Meßwertverarbeitung und nicht direkt an dem Hohlzylinder.

Vortexlhafterwexse sind die Anschlüsse der Dehnmeßstreifen aus dem Hohlzylinder herausgeführt und erst außerhalb des Hohlzylinders zu Meßbrücken zusammengeschaltet. So können bei Ausfall einzelner Dehnmeßstreifen diese aus der betreffenden Meßbrücke weggeschaltet werden. Außerdem sind die Meßbrücken dann leicht zugänglich für Instandsetzungen. So läßt sich verhindern, daß die Meßbrücken durch defekte Dehnmeßstreifen zerstört werden; ferner können die noch intakten Dehnmeßstreifen untereinander neu verschaltet werden.

Für die Anordnung der Dehnmeßstreifen auf den Teilschalen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können die Dehnmeßstreifen an der inneren und der äußeren Manteloberfläche jeder Teilschale angebracht sein. Bei minimaler Bestückung sind zwei Dehnmeßstreifen innen und die beiden anderen außen angeordnet. Sehr vorteilhaft kann es sein, die Dehnmeßstreifen in Bohrungen unterzubringen, die sich radial durch die Wandung der Teil schalen erstrecken. Bei dieser Anordnungsart sind alle Dehnmeßstreifen für Instandsetzungen noch leichter zugänglich und außerdem besser geschützt als im ersten Fall.

Vorzugsweise sind die Teilschalen jeweils redundant mit Dehnmeßstreifen bestückt. So kann bei Schadhaftwerden einzelner Dehnmeßstreifen auf andere Dehnmeßstreifen umgeschaltet werden, so daß die Meßgenauigkeit nicht unzulässig beeinträchtigt wird.

um die Dehnmeßstreifen weitgehend gegen Störeinflüsse, die mit der Krafteinleitung zusammenhängen, abzuschirmen, ist es zweckmäßig, die Dehnmeßstreifen mit ausreichendem Abstand von den Krafteinleitungsflächen anzuordnen, d.h. in einem Bereich, in dem die genannten Störeinflüsse abgeklungen sind.

Vorteilhafterweise sind zwischen Hohlzylinder und Ankerplatte sowie zwischen Hohlzylinder und Spannkabelkopf geteilte Distanzringe eingelegt. Sie ergeben zusammen mit dem Hohlzylinder die notwendige Distanz zwischen Ankerplatte und Spannkabelkopf, um die geplante Vorspannung im Spannkabel zu erzielen. Die geteilten Distanzringe werden nach dem Spannen des Spannkabels mit dem Hohlzylinder in den Zwischenraum zwischen Ankerplatte und Spannkabelkopf eingefügt. Sie gewähren weitgehend eine gleichmäßige Belastung der Teilschalen.

Falls erforderlich, können die Teilstücke eines oder mehrerer der geteilten Distanzringe durch entsprechende spannabhebende Bearbeitung in ihrer Dicke derart abgestuft sein, daß ein ungleichmäßiges Tragen der Teilschalen noch besser ausgeglichen wird. So lassen sich Schrägstellungen zwischen der Ankerplatte und dem Spannkabelkopf vermeiden.

Eine weitere Möglichkeit, derartige Schrägstellungen auszugleichen, besteht in der Verwendung von Ausgleichsblechen sehr geringer Dicke in Form von geteilten Ringen, die aus einem plastisch verformbaren Material sind. Sie sind zwischen Hohlzylinder und Ankerplatte und/oder zwischen Hohlzylindef und Spannkabelkopf eingelegt, entweder allein oder zusammen mit den oben beschriebenen Distanzringen. Die Beanspruchung über die Fließgrenze erfahren nur örtliche Bereiche mit über der mittleren Spannung liegenden Beanspruchungen. Durch die plastische Verformung wird eine infolge ungleichmäßiger Belastung auftretende über- öder Spitzenbelastung abgebaut und damit die Belastung

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ausgeglichen. Für die Ausgleichsbleche wird eine so geringe Dicke gewählt, daß bei Fließvorgängen nur unwesentliche Spannkraftverluste in Dickenrichtung eintreten. Beispielsweise wird bei Spannwegen von ca. 20 cm eine Blechdicke von 1-2 mm gewählt. Eine vollständige plastische Verformung vorausgesetzt, würde dies lediglich einen Spannkraftverlust von 1-2 % entsprechen. Dieser Wert liegt noch innerhalb der Meßgenauigkeit.

Als weitere Variante für den Ausgleich von Bearbeitungs- und Montageungenauigkeiten an Ankerplatte und Spannkabelkopf wird der Einsatz geteilter Ringe vorgeschlagen, deren eine Stirnfläche kugelig ausgebildet ist. Jeweils zwei geteilte Ring sind -mit ihren kugeligen Oberflächen aufeinanderliegend- zwischen Hohlzylinder und Ankerplatte und/oder zwischen Hohlzylinder und Spannkabelkopf angeordnet. Das Austreiben der geteilten Ringe wird einmal durch Reibungskräfte verhindert und zum anderen durch die Wahl der Kugelradien, die bei gegebenen Spannkabelkopfabmessungen die Höhe der Horizontalkraft bestimmen.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung jeweils in zwei Varianten schematisch wiedergegeben; dabei ist die eine Variante jeweils in der rechten Hälfte und die andere Variante jeweils in der linken Hälfte der Figuren dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Figur 1 eine Einrichtung mit geteilten Distanzringen,

Figur 2 eine Einrichtung wie in Figur 1, jedoch zusätzlich mit Ausgleichsblechen,

Figur 3 eine Einrichtung mit geteilten Ringen mit einer kugeligen Stirnfläche.

Die Figur 1 läßt einen Teil eines vorgespannten Betondruckbehälters 1 mit einem in dem Beton verlegten Rohr 2 erkennen, in dem ein aus einer Vielzahl von Spanndrähten 3 bestehendes Spannkabel angeordnet ist. Das Spannkabel ist mit einem Korrosionsschutz versehen und wird durch eine das Rohr 2 durchströmende Flüssigkeit gekühlt. Auf dem Betondruckbehälter 1 ist im Bereich der Rohrmündung eine Ankerplatte 4 aufgesetzt.

Die Befestigung der Spanndrähte 3 erfolgt mit Hilfe eines Spannkabelkopfes 5, der aus einer Lochplatte 6 und einer Stützmutter 7 besteht. Die Enden der Spanndrähte 3 sind durch die Lochplatte 6 geführt und mit Verankerungen 8 an deren Stirnfläche festgehalten.

Die Einrichtung zur Spannkraftmessung besteht aus einem Hohlzylinder 9, der aus zwei halbzylindrischen Schalen 10 zusammengefügt ist, und einer Anzahl von Dehnmeßstreifen 11. Die Anschlüsse der Dehnmeßstreifen 11, die hinsichtlich der aufgebrachten Kraft getrennt gemessen werden, sind aus dem Hohlzylinder 9 herausgeführt und dort zu Meßbrücken zusammengeschaltet (nicht dargestellt).

Bei der Variante 1 (rechts) sind vier Dehnmeßstreifen 11 für jede Schale 10 vorgesehen, von denen zwei an der inneren und zwei an der äußeren Manteloberfläche der betreffenden Schale angeordnet sind. Bei der Variante 2 (links) sind in der Zylinderwand der halbzylindrischen Schalen 10 radiale Bohrungen 12 vorgesehen, in denen die Dehnmeßstreifen 11 untergebracht sind (in diesem Beispiel sechs Streifen). Die Schalen 10 können auch redundant bestückt sein (nicht dargestellt). Bei allen Dehnmeßstreifen 11 beider Varianten ist der Abstand von den Krafteinleitungsflächen so groß gewählt, daß sich keine Störeinflüsse mehr bemerkbar machen können.

Zwischen dem Hohlzylinder 9 und der Ankerplatte 4 sowie zwischen dem Hohlzylinder 9 und dem Spannkabelkopf 5 sind mehrere geteilte Distanzringe 13 eingelegt, die zusammen mit dem Hohlzylinder 9 die richtige Distanz zwischen Ankerplatte 4 und Spannkabelkopf 5 halten. Sie sorgen auch dafür, daß eine ungleichmäßige Belastung der einzelnen Schalen 10 infolge von Herstellungs- und Montageungenauigkeiten vermieden wird.

Falls ein stärkerer Ausgleich erforderlich ist, können die einzelnen Teilstücke der Distanzringe 13 durch spanabhebende Bearbeitung in ihrer Dicke abgestuft sein (nicht dargestellt).

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der Querschnitt des Hohlzylinders 9 größer gewählt als derjenige der Stützmutter 7 und der Distanzringe 13, so daß (bei dem gewählten Material) die maximalen Spannungen in dem Hohlzylinder 9 mit Sicherheit unter der Material-Fließgrenze bleiben.

In den Figuren 2 und 3 sind gleiche Details mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in der Figur 1.

In der Figur 2 sind zusätzlich zu den geteilten Distanzringen zwischen Ankerplatte 4 und Hohlzylinder 9 sowie zwischen Spannkabelkopf 5 und Hohlzylinder 9 geteilte Ausgleichsbleche 14 angeordnet, die eine sehr geringe Dicke aufweisen und aus plastizierbarem Material bestehen. Hier werden Ungleichheiten in der Belastung der halbzylindrischen Schalen 10 durch plastische Verformung der Ausgleichsbleche 14 kompensiert.

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Bei der in der Figur 3 gezeigten Einrichtung werden zum Ausgleich von Herstellungs- und Montageungenauigkeiten anstelle von Distanzringen oder Ausgleichsblechen geteilte Ringe 15 verwendet, die je eine kugelig ausgebildete Stirnfläche 16 aufweisen. Je zwei dieser Ringe 15 sind zwischen Ankerplatte und Hohlzylinder 9 auf der einen Seite und Spannkabelkopf 5 und Hohlzylinder 9 auf der anderen Seite eingefügt, wobei die kugeligen Stirnflächen 16 jedes Ringpaares aufeinander!iegen. Durch die Reibungskräfte sowie durch die besondere Wahl der Kugelradien wird ein Austreiben der geteilten Ringe 15 verhindert.

Claims

Int.Nr. 8106 20.07.81

Patentansprüche

Einrichtung zur Spannkraftmessung an den Spannkabelköpfen eines vorgespannten Bauwerks, insbesondere Reaktordruckbehälters, mittels Dehnmeßstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem mindestens aus zwei Teilschalen (10) zusammengefügten Hohlzylinder (9) besteht, dessen Teilschalen (10) jeweils mit eigenen Dehnmeßstreifen (11) bestückt sind und hinsichtlich der aufgebrachten Kraft getrennt gemessen werden, und daß der Hohlzylinder (9) zwischen einer sich an dem Bauwerk (1) abstützenden Ankerplatte (4) und dem Spannkabelkopf (5) angeordnet ist.
2.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Dehnmeßstreifen (11) aus dem Hohlzylinder (9) herausgeführt und erst außerhalb des HohlZylinders (9) zu Meßbrücken zusammengeschaltet sind.
3.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifen (11) an der inneren und äußeren Manteloberfläche jeder Teilschale (10) angeordnet sind.
4.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifen innerhalb radialer Bohrungen (12) in den Teilschalen (10) angeordnet sind.
5.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschalen (10) jeweils redundant mit Dehnmeßstreifen (11) bestückt sind.

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6.) Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifen (11) rait hinreichendem Abstand von Krafteinleitungsflächen angeordnet sind.
7.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) sowie zwischen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) geteilte Distanzringe (13) eingelegt sind.
8.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke eines oder mehrerer der geteilten Distanzringe (13) durch entsprechende spanabhebende Bearbeitung in ihrer Dicke derart abgestuft sind, daß die Teilschalen (10) des Hohlzylinders (9) gleichmäßig belastet werden.
9.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) und/oder zwischen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) Aus- " gleichsbleche (14) sehr geringer Dicke in Form von geteilten Ringen vorgesehen sind, die aus plastisch verformbarem Material bestehen.
10.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) und/oder zwischen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) jeweils zwei geteilte Ringe (15) angeordnet sind, deren aufeinanderliegende Stirnflächen kugelig ausgebildet sind.