DE3207747A1 - Einrichtung zur ueberwachung von bohr- und saegearbeiten in bauwerkskoerpern, insbesondere spannbeton-bauwerken - Google Patents

Einrichtung zur ueberwachung von bohr- und saegearbeiten in bauwerkskoerpern, insbesondere spannbeton-bauwerken

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DE3207747A1 DE19823207747 DE3207747A DE3207747A1 DE 3207747 A1 DE3207747 A1 DE 3207747A1 DE 19823207747 DE19823207747 DE 19823207747 DE 3207747 A DE3207747 A DE 3207747A DE 3207747 A1 DE3207747 A1 DE 3207747A1
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Description

  • Titel: Einrichtung zur Uberwachung von Bohr- und
  • Sägearbeiten in Bauwerkskdrpern, insbesondere Spannbeton-Bauwerken Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Bohr- und Sägearbeiten in mit Metalleinlagen versehenen Bauwerkskörpern, insbesondere Spannbeton-Bauwerken.
  • Bei Bohr- und Sägearbeiten im Stahlbeton ist es im allgemeinen unvermeidbar, daß die im Beton eingeschlossenen StChle verletzt oder durchtrennt werden. Bei bestimmten Bauwerken, z.B. Spannbeton-Bauwerken Wurde die Verletzung der Bevehrungs- oder Spannitähle eine Verminderung der statischen Festigkeit des Bauwerks, z.B. der BrUckenkonstruktion, zur Folge haben.
  • In der Praxis ergibt sich bei Spannbeton-Bauwerken die Notwendigkeit, die Spannglieder und insbesondere den Zustand der Preßftillung zwischen Spannstahl und Schutzrohr einer Untersuchung zu unterziehen. Zu diesem Zweck werden von außen Bohrungen in Richtung Spannglied eingebracht.
  • Um umständliche Stemmarbeiten im Beton zu vermeiden, sollte mbglichst dicht an die Spannglieder herangebohrt werden. Andererseits muß aber der Bohrvorgang so rechtzeitig abgebrochen werden, daß der Spannstahl nicht beschädigt wird.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache und funktionssichere Einrichtung zu schaffen, mit der sich Verletzungen der Metalleinlagen in Bauwerkskörpern, insbesondere der Spannglieder in Spannbeton-Bauwerken, bei der Durchftihll rung von Bohr- oder Sägearbeiten zuverlässig vermeiden lassen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bohr- oder Sägegerät in dem über den Bauwerkskörper geschlossenen elektrischen Überwachungskreis einer Konstant-Spannungsquelle liegt, und daß ein Schaltglied od.dgl. vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von einer sich mit der Annäherung des Bohr- oder Sägewerkzeugs an die Metalleinlage ändernden elektrischen Größe, insbesondere der Spannung oder des Stromes, ein Warnsignal liefert und/oder ein Abschalten des Bohr- oder Sägegerätes bewirkt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird demgemäß der Abstand zwischen Bohrkrone oder Sägeblatt und der im Beton liegenden Stahleinlage über eine entsprechende Schaltung in eine elektrische Größe verwandelt und zur Anzeige gebracht und/oder zur Abschaltung des Bohr- oder Sägegerätes ausgenutzt, Der spezifische Widerstand von trockenem Beton ist, wie festgestellt werden konnte, sehr hochohmig. Messungen an großen Betonbauwerken haben ergeben, daß die Bewehrungsstähle elektrisch auf Erdpotential liegen. Dies ist auch bei solchen Bauwerken der Fall, bei denen die Stahlbewehrung, wie z.B. bei Brückenbauwerken, keine metallische Erdverbindung hat. Die Erklärung hierfür ist vermutlich in der großen Betonmasse zu finden, die der Parallelschaltung vieler hochohmiger Einzelwiderstände entspricht. Wird ein Bohr- oder Sägegerät mit elektrischem Antrieb verwendet, so muß das Gehäuse dieses Gerätes erdpotentialfrei sein, was durch die übliche Schutzart ~isoleeren" oder aber mittels eines Trenntransformators erreichbar ist. Hydraulisch oder luftgetriebene Bohr- und Sägegeräte sind ohnehin potentialfrei.
  • Die Distanz zwischen der Bohrkrone bzw. dem Sägeorgan und dem im Beton liegenden Metallteil, z.B. dem Spanngliedman tel, stellt einen sich mit der Annäherung der Bohrkrone bzw. des Sägeorgans an das Metallteil verringernden elektrischen Widerstand dar. Eine Konstant-Spannungsquelle mit einem ungefährlichen Spannungswert unter 50 Volt, vorzugsweise in der Größenordnung von 8 bis 12 Volt, treibt einen Strom über den abnehmenden Widerstand entsprechend der abnehmenden Distanzzwischen Bohrkrone bzw. Sägeorgan und Metalleinlage. Diese Näherungsänderung wird in eine gleichartige Änderung einer elektrischen Größe, vorzugsweise der elektrischen Spannung oder des Stroms verwandelt und zur Auslösung eines Signals und/oder zum Abschalten des Bohr-oder Sägegerätes ausgenutzt.
  • Vorzugsweise wird eine Vorrichtung zur Vorwahl des Schaltpunktes vorgesehen, zu welchem die Signalgabe bzw. die Abschaltung des Bohr- oder Sägegerätes erfolgt. Zu diesem Zweck findet als Schaltglied vorzugsweise ein Trigger mit vorwählbarer Triggerschwelle Verwendung. Die Triggerschwelle ist mittels eines Potentiometers Juotlerbar, um den Abstand zwischen Bohrkrone bzw. Säge organ und Spannglied od.
  • dgl. bei Auslösung des Warnsignals bzw. bei Abschaltung des Bohr- oder Sägegerätes vorzuwählen. Dabei werden der Trigger und die Vorwahlmöglichkeit zweckmäßig so eingerichtet, daß beim Absinken des elektrischen Widerstandes auf einen bestimmten Mindestwert unter allen Umständen, d,h. unabhängig von der Vorwahl des Schaltpunktes, eine Schaltung und damit die Signalgabe bzw. die Abschaltung des Gerätes erfolgt, im ungunstigsten Fall im Augenblick der BerUhrung des Schutzmantels des Spanngliedes.
  • FUr den praktischen Gebrauch besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer den Bohr-oder Sägefortschritt bzw. die Annäherung des Bohr- oder Sägewerkzeugs an das Spannglied od.dgl. anzeigenden Anzeigevorriohtung versehen wird. Besonders geeignet hierfür ist eine Digitalanzeige oder eine Leuchtpunktanzeige, wobei es sich empfehlen kann, beide Anzeigevorrichtungen gleichzeitig vorzusehen. Im übrigen empfiehlt es sich, den gesamten elektrischen Uberwachungskreis mit der Konstant-Spannungsquelle, dem Schaltglied und den Anzeige- und Einstelivorrichtungen in einem stabilen Gehäuse anzuordnen, welches mit einem Anschluß an die Netzversorgung des Bohr-oder Sägegerätes, einem Anschluß für eine an das Bohr-oder Sägegerät anzuschließende Meßleitung sowie ggf. einen Anschluß zu einer Erdverbindung versehen ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem Blockschaltbild; Fig. 2 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der bei der Einrichtung nach Fig. 1 verwendbaren Schaltungsanordnung.
  • In einem Spannbetonbauwerk 1, z.B. einer Spannbetonbrücke, befinden sich in üblicher Weise die Spannglieder, von denen in Fig. 1 lediglich ein einziges Spannglied 2 dargestellt ist. Das Spannglied 2 liegt in einem metallenen Hülischlauch 3 innerhalb einer FUllmasse 4.
  • Um bei bestehenden Spannbetonbauwerken den Zustand des Spanngliedes 2 und die Preßfüllung 4 zwischen Spannglied und Hüllschlauch 3 überprüfen zu können, müssen von außen Bohrungen 5 bis möglichst dicht an den Heu schlauch 3 heran eingebracht werden. In Fig, 1 ist mit 6 schematisch ein Bohrgerät bezeichnet, dessen Bohrkrone 7 z.B. von einem Elektromotor 8 angetrieben wird.
  • Die Einrichtung zur Überwachung der Bohrarbeit besteht aus einem tragbaren Gerät, dessen stabiles Gehäuse in Fig. 1 lediglich durch die strichpunktierte Umrahmung angedeutet ist. Die Einrichtung umfaßt ein Netzteil 10, eine-Ieuchtpunktanzeige 11, eine Digitalanzeige 12, einen Schmitt-Trigger 13 mit vorwählbarer Triggerschwelle und nachfolgendem Schaltverstärker, sowie ein Relais 14 mit zugeordneter Rücklioltaste 15. Das Netzteil dient zur Erzeugung einer hochstabilen Spannung unter 50 V, hier 8 V, zwischen Erde und Bohrgerät 6 sowie der Versorgungsspannungen für die Teile 11 bis 14. Die Leuchtpunktanzeige 11 dient zur Relativanzeige des Abstandes X zwischen Bohrkrone 7 und Spannglied 2 bzw. Hüllschlauch 3 durch einen über eine Meßstrecke wandernden Leuchtpunkt, wodurch sich im Bohrbetrieb der Bohrfortschritt und die Annäherung der Bohrkrone 7 an den metallenen Hüllschlauch 3 auch auf größere Distanz und bei schlechten Lichtverhältnissen ablesen läßt. Die Digitalanzeige 12 mit Leuchtanzeige dient ebenfalls zur relativen Anzeige des Bohrfortschritts zwischen z.B. 0 und 100, wobei der Wert 0 beim Ansetzen der Bohrung und der Wert 100 beim Auslösen des vorwählbaren Triggers 13 vorliegt.
  • Der Schmitt-Trigger 13 ist, wie erwähnt, mit einer von Hand vorwählbaren Triggerschwelle und einem nachfolgenden Schaltverstärker zum Treiben des Relais 14 versehen. Das Relais 14 weist zwei Schaltkontakte 16 und 17 auf, von denen der Kontakt 16 in der Stromzuführung 18 zu dem Motor 8 des Bohrgerätes 6 und der Kontakt 17 in dem ebenfalls mit dem Netz verbundenen Stromkreis 19 eines (nicht dargestellten) optischen und/oder akustischen Signalgebers liegt. Das Relais 14 ist selbsthaltend und wird nach der automatisch erfolgten Umschaltung, in welcher der Kontakt 16 geöffnet und der Kontakt 17 geschlossen ist, durch Betätigen der Rückholtaste 15 gelöst, wodurch die Kontakte 16 und 17 wieder in die dargestellte Schaltlage gelangen.
  • Am Gerätegehäuse sind außer den zu dem Netzteil 10 iUhrenden Stromversorgungsleitungen vier Anschlüsse 20 bis 23 angeordnet, die vorzugsweise als Steckeranschlüsse ausgebildet sind. Der Anschluß 20 dient der Erdverbindung entweder über einen Staberder 24 oder durch Anschluß an Metallteile der zu untersuchenden Konstruktion, welche auf Erdpotential liegen. Durch einen (nicht dargestellten) Umschalter kann die Erdung auch über den Schutzleiter des Netzanschlusses des Gerätes vorgenommen werden.
  • Der Anschluß 21 dient als Meßleitungsanschluß, an welchem eine Meßleitung 25 angeschlossen wird, die mit der Bohrkrone 7 des Bohrgerätes 6 elektrisch verbunden wird, und zwar z.B. über einen an der Bohrstange anliegenden Schleifer 26 oder über den elektrisch leitenden Spülkopf des Bohrgerätes od.dgl.
  • An die Anschlüsse 22 und 23 werden die zu dem Motor 8 der Bohrmaschine 6 und zu den vorgenannten Signalvorrichtungen führenden elektrischen Versorgungsleitungen 27 und 28 angeschlossen. In der Leitung 27 kann ein Trenntransformator 29 angeordnet sein. Dieser Trenntransformator 29 ist nur erforderlich, wenn die eingesetzte elektrische Bohrmaschine 6 nicht durch die Schutzart isolieren (VDE 0100) gesichert ist.
  • Einzelheiten der vorstehend beschriebenen elektrischen Uberwachungseinrichtung mit Abschaltautomatik bei Annäherung der Bohrkrone 7 an den Hüllachlauch 3 des Spanngliedes 2 lassen sich der Fig. 2 entnehmen, wobei übereinstimmende Teile mit denselben Bezugszeichen belegt sind. Die Leuchtpunktanzeige 11, die an die elektrischen Leitungen 30 und 31 des Netzteils angeschlossen ist, weist einen Spannungsteiler mit Trimmpotentiometer 32 zum Abgleich der Leuchtpunktanzeige auf. Entsprechend ist der Trigger 13 mit einem Trimmpotentiometer 33 zum Vorabgleich der Triggerschwelle des Triggers 13 versehen. Mit Hilfe der Trimmpotentiometer 32 und 33 erfolgt eine Justierung der Einrichtung auf der Herstellerseite. Ein weiteres Potentiometer 34, welches z.B. auf der Frontplatte des Gerätes gehäuses 9 von außen zugänglich angeordnet ist, dient zur Einstellung der Triggerschwelle des Triggers 13 im Betrieb.
  • Mit Hilfe dieses Potentiometers 34 läßt sich der Abschaltpunkt, d,h. das Annäherungsmaß X (Fig. 1) einstellen, bei welchem das Bohrgerät 6 abgeschaltet und das Uberwachungssignal ausgelöst wird. Es empfiehlt sich, den Abschaltpunkt so zu wählen, daß das Bohrgerät 6 bei möglichst kleinem Annäherungswert X von z.B. einigen wenigen Millimetern abgeschaltet wird. Die Abschaltung erfolgt, wie erwähnt, über das von dem Trigger 13 über einen Schaltverstärker 35 gesteuerte Relais 14. Mit 36 ist eine als Leuchtanzeige ausgebildete Kontrollanzeige bezeichnet, welche die Abschaltung des Bohrgerätes bei Erreichen des vorgewählten Näherungsmaßes X anzeigt.
  • Das Gerät weist zweckmäßig eine Prüftaste 37 für die Funktionsprüfung auf, die zwischen den Außenanschlüssen 20 und 21 liegt. Bei Betätigung der Prüftaste 37 zeigt die Leuchtpunktanzeige 11 das Maximum und die Digitalanzeige 12 den maximalen Digitalwert 100 auf. Das Bohrgerät 6 wird abgeschaltet; zugleich leuchtet die Kontrollanzeige ~Abschaltung erfolgt" 36 auf.
  • Ferner weist das Gerät einen Erdungsumschalter 40 und eine Prüftaste "Erde" 41 auf. Bei der Betätigung der Prüftaste 41 bleibt der Schalter 40 geöffnet. Nachdem über den Anschluß 20 und eine Meßleitung 42 (Fig. 1) die Verbindung mit dem Spannglied 2 hergestellt worden ist, wird die Prüftaste 41 gedrückt, wodurch die gleichen Anzeigen geliefert werden wie beim Drücken der Prüftaste 37, wenn der Netz- Schutzleiter 43 ausreichend niederohmig zur Erde ist. Diese Prüfung ist für Jedes Bauwerk nur einmal bei Beginn der Arbeiten erforderlich. Erbringt diese Prüfung nicht die erforderlichen Anzeigen, so muß mit externer Erdung, z.B.
  • durch den Staberder 24 (Fig. 1) gearbeitet werden. Ergibt die Prüfung mit der Prüftaste 41 eine ausreichende Anzeige, so kann durch Schließen des Schalters 40 mit ~interner" Erde gearbeitet werden. Dieser Betriebszustand wird von einer Leuchtdiode 44 angezeigt. Die Meßleitung 42 kann dann entfallen.
  • Das Bohrgerät 6 liegt im Bohrbetrieb in dem über den Bauwerkskörper 1 geschlossenen elektrischen Überwachungskreis der Konstant-Spannungsquelle des Netzteils 10, deren stabile Ausgangsspannung bei dem gewählten Ausführungsbeispiel 8 V beträgt. Mit dem Bohrfortschritt des Bohrgerätes 6 verringert sich der elektrische Widerstand auf der Strecke X.
  • Die sich hierbei einstellende Stromänderung wird in eine gleichartige änderung einer elektrischen Größe, bei dem Ausführungsbeispiel in eine Spannungsänderung verwandelt, welche zur Näherungsüberwachung ausgenutzt wird, derart, daß bei Erreichen der vorgewählten Triggerschwelle eine Umschaltung des Relais 14 und demgemäß ein Abschalten des Bohrgerätes 6 sowie eine Signalgabe erfolgt. Die in Fig. 2 mit 45 und 46 bezeichneten Schaltleitungen führen zur Spule des Netzschützes des Motors 8 des Bohrgerätes bzw. zu dem Signalgeber der Überwachungseinrichtung. Der Justierbare Trigger ist so eingerichtet, daß beim Absinken des Widerstandswertes auf der Näherungsstrecke X auch unabhängig von der Vorwahl des Schaltpunktes an dem Potentiometer 34 spätestens bei Berührung der Bohrkrone 7 mit dem Hüllschlauch 3 eine Umschaltung des Relais 14 erfolgt. Hat der Trigger 13 einmal durchgeschaltet, so bleibt das Bohrgerät 6 abgeschaltet, auch wenn die Spannung am Triggereingang wieder unter die Triggerschwelle absinkt. Vor dem Beginn einer neuen Bohrung muß daher die Taste 15 gedrückt werden, um das Relais 14 zum Abfallen zu bringen. Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Uberwachung von Bohr- und Sägearbeiten in mit Metalleinlagen versehenen Bauwerkskörpern, insbesondere Spannbeton-Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr- oder Sägegerät (6) in dem über den Bauwerkskörper (1) geschlossenen elektrischen Uberwachungskreis einer Konstant-Spannungsquelle (10) liegt, und daß ein Schaltglied (13) od. dgl. vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von einer sich mit der Annäherung des Bohr- oder Sägewerkzeugs (7) an die Metalleinlage (2, 3) ändernden elektrischen Größe, insbesondere der Spannung oder des Stromes, ein Warnsignal liefert und/ oder ein Abschalten des Bohr- oder Sägegerätes Ibewirkt, 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (34) zur Vorwahl des Schaltpunktes des Schaltgliedes (13).
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (13) aus einem Trigger mit vorwählbarer Triggerschwelle besteht.
    4. Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstant-Spannungsquelle mit einer Ausgangsspannung unter 50 V, vorzugsweise bei 8 bis 12 V, vorgesehen ist, 5. Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein von dem Schaltglied (13) betätigtes, dem Versorgungskreis des Bohr- oder Sägegerätes (6) und/oder des Signalgebers zugeordnetes Halterelais (14), dessen Selbsthaltung durch Schalterbetätigung (15) aufhebbar ist.
    6. Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Bohr- oder Sägefort schritt bzw. die Annäherung des Bohr- oder Sägewerk zeuges (7) an das Metallteil (2, 3) im Arbeitsbetrieb anzeigende Anzeigevorrichtung (11, 12) vorgesehen ist.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung aus einer Digitalanzeige (12) und/oder einer Leuchtpunktanzeige (ii) besteht, vorzugsweise aus einer Kombination beider Anzeigen (11, 12).
    8. Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine solche Schaltungsanordnung, daß eine selbsttätige Abschaltung des Bohr- oder Sägegerätes (6) unabhängig von dem vorgewählten Schaltpunkt des Schaltgliedes (13) spätestens bei Kontakt des Bohr- oder Sägewerkzeuges (7) mit der Metalleinlage (2, 3) erfolgt.
    9. Einrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Uberwachungskreis mit der Konstant-Spannungsquelle (10) und dem Schaltglied (13) in einem Gehäuse (9) eines transportablen Gerätes angeordnet ist, welches mit Anschlüssen (20, 21) für eine an die Erde anlegbare Meßleitung (42) und eine an das Bohr- oder Sägegerät (6) anschließbare Meßleitung (25) versehen ist und eine Anzeigevorrichtung (11, 12) für die Näherungsanzeige sowie ein Einstellglied (34) für die Vorwahl des Schaltpunktes des Schaltgliedes (13) aufweist.
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