DE4205624A1 - Einrichtung zum messen von verformungen in bauwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen von Verformungen in Bauwerken aus Beton oder dergleichen mit einer Meßfeder, die mindestens einen Meßwertgeber trägt. Solche Aufnehmer dienen der Dehnungs- bzw. Beanspruchungsmessung oder -überwachung von Bauteilen aus Beton oder anderen vergießbaren Bauwerkstoffen. Diese Aufnehmer werden dabei in das entsprechende Bauwerk eingegossen.

Ein Dehnungsaufnehmer dieser Gattung ist auf der DE-OS 31 01 575 bekannt. Dieser bekannte Dehnungsaufnehmer besitzt eine Meßfeder aus Metall, wodurch sich natürlich die mechanischen Eigenschaften der Meßfeder sehr stark von denen des Bauwerkes unterscheiden. Dies führt zu erheblichen Problemen, weshalb auch bei dem bekannten Aufnehmer die Geometrie des Federkörpers auf das Verhältnis seines E-Moduls zu dem E-Modul des Baustoffes abgestimmt werden muß. Dadurch sind die konstruktiven Ausführungsmöglichkeiten eines solchen Aufnehmers sehr stark eingeängt. Durch den enormen Unterschied in der spezifischen Dichte der beiden Materialien sind auch besondere Vorkehrungen zur Fixierung des Aufnehmers in der Gießform zu treffen, um ein Absinken des Aufnehmers zu verhindern.

Darüber hinaus ändern sich natürlich auf die mechanischen Eigenschaften des Bauwerks, in welches ein Aufnehmer eingebracht ist. Nicht unproblematisch in bezug auf die Langlebigkeit dürfte auch die Abdeckung der Applikationsstelle an der Meßfeder sein, die als rohrförmiger Verbund aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt ist, so daß damit zu rechnen ist, daß unter Einwirkung von Temperaturschwankungen und Belastungswechseln Feuchtigkeit bis in den Bereich der Applikationsstelle eindringt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zum Messen von Verformungen zu schaffen, die sich durch einfache und robuste Bauweise auszeichnet und dabei eine rückwirkungsfreie Verformungs- bzw. Beanspruchsungsmessung in Bauwerken ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßfeder aus einem Polymerbeton besteht. Da der Polymerbeton, welcher aus einer speziellen Mischung aus Kies, Sand und Gesteinsmehlen unterschiedlicher Körnung und gegebenenfalls weiteren Zuschlagsstoffen sowie einem Zweikomponenten-Kunstoff-Bindemittel wie Epoxidharz, Polyesterharz, Polymethylmethacrylat oder Vinylesterharz besteht, gleiche oder zumindest sehr ähnliche mechanische Eigenschaften wie Beton aufweist, werden Verformungswerte des Bauwerkes nicht verfälscht. Die Verformungsmessung ist somit rückwirkungsfrei, was insbesondere bei kleinen Querschnitten sehr wichtig ist.

Zur Sicherstellung einerr optimalen Krafteinleitung in die Meßfeder ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Meßfeder, vorzugsweise an ihren Endabschnitten, sich in radialer Richtung erweiternde Bereiche aufweist. Der Meßwertgeber sollte zum Schutz vor Umgebungseinflüssen mit einer Abdeckung versehen sein.

Eine besonders effektive Abkapselung der Meßwertgeber, die darüber hinaus keine Rückwirkung auf den Aufnehmer hat, erhält man, wenn die Meßfeder und der Meßwertgeber von einer einhüllenden Schicht aus Polymerbeton dichtend umgeben ist. Diese Schicht ist vorzugsweise mit einer konstanten Dicke ausgeführt.

Auf besonders kostengünstige Weise läßt sich eine solche Meßfeder und/oder einhüllende Schicht auf gießtechnischem Wege herstellen; dabei ist es von Vorteil, wenn die Meßfeder eine knochenförmige Außenkontur mit gerundeten Übergängen besitzt.

Um bereits während der Aufnehmerherstellung zumindest einen groben Brückenabgleich vornehmen zu können, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Meßwertgeber Abgleichelemente aufweist.

Für die beschriebene Meßeinrichtung eignen sich sowohl Meßwertgeber auf Dehnungsmeßstreifenbasis als auch Meßwertgeber, die sich aus kapazitiven oder induktiven Sensoren zusammensetzen. Dabei ist es, um ein möglichst empfindliches Meßsystem zu erhalten, von Vorteil, wenn der Meßwertgeber eine Vollbrückenschaltung vorsieht.

Weitere vorteilhafte Merkmale sowie die Funktion der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung. Die Meßfeder 1 des Aufnehmers besitzt eine knochenförmige Gestalt mit im wesentlichen zylindrischem Mittelteil und kugelförmig erweiterten Endabschnitten 2. Auf dem Mittelteil der Meßfeder 1 sind die Meßwertgeber 3 appliziert, die im Ausführungsbeispiel als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet und zu einer Vollbrücke verschaltet sind. Zur Abstimmung der Vollbrückenschaltung ist der Meßwertgeber mit Abgleichelementen versehen.

Die Meßfeder 1 besteht aus Polymerbeton und kann auf gießtechnischem Wege hergestellt werden, wodurch sich im Prinzip beliebige Geometrien realisieren lassen. Durch Variation der Zusammensetzung des Polymerbetons bzw. durch die Beimischung von Zuschlagstoffen können auch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere der E-Modul, auf die spezielle Meßaufgabe abgestimmt werden.

Nach Applikation und Abgleich des Meßwertgebers wird die Applikationsstelle in an sich bekannter Weise abgedeckt. Die Meßfeder 1 wird danach mittels der beiden an den Andabschnitten 2 ausgebildeten Zentierenden 4 in einer Gießform gelagert, das Anschlußkabel 6 wird aus dieser Form herausgefüllt und die Meßfeder 1 wird mit einer Außenschicht 6 von in etwa konstanter Schichtstärke umgossen. Das Anschlußkabel 5 wird dabei dichtend verklebt, so daß der Aufnehmer eine komplette Kapselung aufweist. Diese geschlossene Kapselung ermöglicht auch die Verwendung von kapazitiven Meßsystemen, welche ja bekanntlich in Bezug auf Umgebungseinflüsse besonders empfindlich sind.

Dadurch, daß sowohl die Meßfeder 1 als auch die Außenschicht 6 aus Polymerbeton besteht, ist sichergestellt, daß durch die Kapselung keine Verfälschung des Meßergebnisses entsteht. Der gesamte Aufnehmer besitzt das gleiche spezifische Gewicht wie der Beton selbst, so daß er beim Vergießen im Bauteil nicht aufschwimmen kann, was aufwendige Befestigungsmaßnahmen vermeidet.

Claims (11)

1. Einrichtung zum Messen von Verformungen in Bauwerken aus Beton oder dergleichen mit einer Meßfeder, die mindestens einen Meßwertgeber trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (1) aus einem Polymerbeton besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (1), vorzugsweise an ihren Endabschnitten (2), sich in radialer Richtung erweiternde Bereiche aufweist.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (3) mit einer Abdeckung versehen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (1) und der Meßwertgeber (3) von einer einhüllenden Schicht (6) aus Polymerbeton dichtend umgeben ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) eine in etwa konstante Dicke aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (1) und/oder die Schicht (6) gießtechnisch hergestellt ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (1) eine knochenförmige Außenkontur besitzt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (3) Abgleichelemente aufweist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (3) aus mindestens einem Dehnungsmeßstreifen besteht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber aus einem kapazitiven Sensor besteht.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (3) eine Vollbrückenschaltung vorsieht.