DE920239C

DE920239C - Method and device for measuring displacements and deformations of wall-like or cell-like structural elements above and below water

Info

Publication number: DE920239C
Application number: DER10815A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Reimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-01-28
Filing date: 1953-01-28
Publication date: 1954-11-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Verschiebungen und Verformungen wandartiger oder zellenartiger Bauglieder über und unter Wasser Infolge der Unzulänglichkeit der statischen Methoden bei der Berechnung von Spundwänden und anderen durch Erddruck belasteten Wänden besteht ein dringendes Bedürfnis, die Beanspruchung solcher Wände auf meßtechnischem Wege zu bestimmen.Method and device for measuring displacements and deformations wall-like or cell-like structural members above and below water as a result of inadequacy of static methods in the calculation of sheet piling and others by earth pressure loaded walls there is an urgent need to stress such walls to be determined by metrological means.

Die unmittelbare Messung der Spannung (Dehnung) von Spundwänden in dem hauptsächlich interessierenden Bereich unter Wasser mit mechanisch wirkenden Dehnungsmessern, elektrisch arbeitenden Dehnungsmeßstreifen, magnetisch angestoßenen Vergleichsseiten u. dgl. bekannten Meßgeräten hat sich bisher als unmöglich erwiesen, weil solche Geräte unter Wasser nicht eingebaut und nicht abgelesen werden können. Auch würden solche Messungen, wenn sie möglich wären, ihren Zweck nur dann erfüllen, wenn sie entsprechend dem sehr langsamen Inspannunggehen der Spundwand jahrelang eingebaut bleiben und wirksam gegen Korrosion geschützt werden könnten.The immediate measurement of the stress (strain) of sheet piling in the main area of interest underwater with mechanically acting Strain gauges, electrically working strain gauges, magnetically activated Comparison pages and similar known measuring devices has so far proven to be impossible, because such devices cannot be installed underwater and cannot be read. Also, if such measurements were possible, they would only serve their purpose if if they go for years according to the very slow tensioning of the sheet pile wall remain installed and could be effectively protected against corrosion.

Man kann den durch das Wasser bedingten Schwierigkeiten dadurch begegnen, daß man geschlossene Spundwandzellen schafft und die Spannungsmessung in der trockengelegten Zelle ausführt. Aber auch in engen Zellen ist die Schwierigkeit der Gerätanbringung und der Ablesung kaum zu überwinden und die Gefahr der Korrosion nicht behoben. Ferner ist es wirtschaftlich nicht tragbar, wenn an jeder Meßstelle jahrelang ein nur dieser einen Messung dienendes Gerät eingebaut bleiben muß.One can meet the difficulties caused by the water by that one creates closed sheet pile wall cells and the tension measurement in the drained one Cell executes. But the difficulty of attaching the device is also in tight cells and the reading can hardly be overcome and the risk of corrosion is not eliminated. Furthermore, it is not economically viable if at every measuring point a device serving only this one measurement must remain installed for years.

Eine andere Möglichkeit, die Spannung biegungsbeanspruchter Wände auf meßtechnischem Wege zu bestimmen, ist die indirekte Methode der Durchbiegungsmessung.Another way of relieving the tension on walls subject to bending The indirect method of deflection measurement is to be determined by measurement technology.

Man hat versucht, die Durchbiegung und damit den Krümmungshalbmesser von Spundbohlen in der Weise zu ermitteln, daß man den Abstand der Wandpunkte zu einem vor der Wand gespannten Draht oder einer davor aufgestellten Latte mit einem einfachen Meßstab einmaß. Unter Wasser können solche Messungen jedoch nur durch den Taucher vorgenommen werden. Sie sind daher sehr ungenau und keine geeignete Grundlage für die Ermittlung der Spannungen.Attempts have been made to determine the deflection and thus the radius of curvature of sheet piles in such a way that one can determine the distance between the wall points a wire stretched in front of the wall or a lath set up in front of it with a simple measuring stick. However, such measurements can only be carried out underwater made by the diver. They are therefore very imprecise and not suitable Basis for the determination of the stresses.

Leitgedanke der im folgenden beschriebenen Erfindung ist es, den bei solchen Messungen verwendeten Draht oder die Latte durch die Ziellinie eines Fernrohrs zu ersetzen. Das Zielfernrohr wird oberhalb der Spundwand so aufgestellt, daß die Ziellinie beim Verschwenken des Fernrohrs eine Ebene bestreicht, die angenähert parallel zur Wandfläche ist. An der Wandfläche wird ein Tastwagen mit einer lotrecht zur Ziellinie stehenden beleuchteten Mattscheibe mit Skalenteilung abwärts bewegt. Ist die Wandfläche gekrümmt oder nicht genau parallel zur Fernrohrebene, so wandert bei der Abwärtsbewegung des Wagens der Schnittpunkt der Ziellinie mit der Mattscheibe auf der Skala. Der am Fernrohr abgelesene Abstand zwischen Ziellinie und Wandfläche ändert sich also. Trägt man die Abstände in Abhängigkeit von der Entfernung der Mattscheibe zur Fernrohrkippachse, d. h. in Abhängigkeit von der Tastwagenstellung, auf, so erhält man einen Vertikalschnitt durch die Wand und damit deren Biegelinie. Aus dem Krümmungsradius der Biegelinie läßt sich, wenn die Wand ursprünglich eben war und die Beanspruchung innerhalb des elastischen Bereichs bleibt, ohne weiteres die Spannung der Wand ermitteln.The main idea of the invention described below is the at Such measurements used wire or the staff through the sight line of a telescope to replace. The telescopic sight is set up above the sheet pile wall so that the Target line when pivoting the telescope sweeps a plane that approximates is parallel to the wall surface. On the wall surface, a tactile trolley with a perpendicular to the finish line, illuminated ground glass with graduations moving downwards. If the wall surface is curved or not exactly parallel to the plane of the telescope, it moves the intersection of the finish line with the ground glass when the car moves downwards on the scale. The distance between the finish line and the wall surface read on the telescope so changes. If one takes the distances depending on the distance of the Ground glass for telescope tilting axis, d. H. depending on the position of the trolley, on, you get a vertical section through the wall and thus its bending line. From the radius of curvature of the bending line, if the wall was originally flat and the stress remains within the elastic range, easily determine the tension of the wall.

Mißt man den Querschnitt der Wand zu verschiedenen Zeitpunkten bei verschiedenen Spannungszuständen ein, so erhält man voneinander abweichende Biegelinien. Aus der Änderung der Krümmungsradien dieser Biegelinien errechnet sich dann die Änderung der Spannungen.If you measure the cross-section of the wall at different times different stress states, one obtains bending lines that deviate from one another. The change in the radii of curvature of these bending lines is then calculated Change of tensions.

Wird die Lage der Fernrohrkippachse zu mehreren Festpunkten im Gelände festgelegt, so geht aus der Gegenüberstellung der aufgetragenen Querschnitte auch die etwaige Seitenverschiebung der der Durchbiegung nicht unterworfenen Punkte der Wand, des Kopfpunktes und des Fußpunktes der Wand hervor.The position of the telescope tilt axis becomes several fixed points in the terrain determined, the comparison of the plotted cross-sections also works the possible lateral displacement of the points not subject to deflection Wall, the head point and the base point of the wall.

Bei geeigneter Ausbildung des Tastwagens kann die Messung gemäß der Erfindung auch innerhalb enger Zellen, so z. B. innerhalb geschlossener Spundwandzellen oder innerhalb von Hohlpfählen, durchgeführt werden.With a suitable design of the scanning carriage, the measurement can be performed according to Invention also within narrow cells, such. B. within closed sheet pile cells or inside hollow piles.

Das Meßverfahren läßt sich auch als Tauchmessung unter Wasser anwenden, wenn man die Mattscheibe mit der Skala im Innern eines wasserfreien Rohrs anordnet und das Rohr als Fahrgestell des Tastwagens verwendet. Wenn bei dieser Ausführungsform des Tastwagens auch die Ausdehnung des Meßbereichs auf den unterhalb der Gewässersohle gelegenen Teil der Spundwand nicht möglich ist, so wird das Ziel der Messung im allgemeinen dennoch erreicht, weil das größte Moment einer normalen verankerten Spundwand stets oberhalb der Sohle auftritt und es daher zur Ermittlung der größten Spannung genügt, die Messungen auf den Bereich oberhalb der Sohle zu begrenzen.The measuring method can also be used as a diving measurement under water, if you place the focusing screen with the scale inside an anhydrous pipe and the tube is used as the chassis of the sensing trolley. If in this embodiment of the scanning carriage also the extension of the measuring range to the area below the river bed located part of the sheet pile wall is not possible, the aim of the measurement is in the general nevertheless achieved because the greatest moment of a normal anchored Sheet pile always occurs above the base and therefore it is necessary to determine the largest Tension is sufficient to limit the measurements to the area above the sole.

Bei einer Ablesegenauigkeit am Höhenkreis des Fernrohrs von ± 5° beträgt die Meßgenauigkeit bei 17 m Abstand zwischen Fernrohrkippachse und tiefster Skalenstellung, wie sie beispielsweise bei der Unterwassermessung an Spundwänden von Kaimauern in deutschen Seehäfen äußerstenfalls vorkommen kann, noch ± 5 rd. ± 0,41 mm. Die Messungen sind also sehr genau.With a reading accuracy on the height circle of the telescope of ± 5 °, the measurement accuracy at a distance of 17 m between the telescope tilting axis and the lowest scale position, as it can in extreme cases occur, for example, with underwater measurement on sheet pile walls of quay walls in German seaports, is still ± 5 approx. ± 0.41 mm. So the measurements are very accurate.

Reicht die Größe der Skala bei der Messung mit festgestelltem Fernrohr bei sehr großer Durchbiegung der Spundwand ausnahmsweise nicht aus, so gestattet das Verfahren auch, die Messungen mit veränderlicher Ziellinie durchzuführen und die Lage der eingemessenen Punkte trigonometrisch zu bestimmen, Der Tastwagen besteht in seiner einfachsten Form aus einem Fahrgestell auf Rädern oder Kufen und einer darauf aufgesetzten Mattscheibe mit Skala. Er läßt sich in dieser Form jedoch nur über Wasser und nur an nach rückwärts geneigten Wandflächen verwenden, bei denen das Gewicht des Wagens einen ausreichenden Anlagedruck an der Wandfläche erzeugt.The size of the scale is sufficient when measuring with the telescope fixed exceptionally, if the sheet pile wall has a very large deflection, it is permitted the procedure also to carry out the measurements with variable finish line and to determine the position of the measured points trigonometrically in its simplest form from a chassis on wheels or skids and one on top of it a ground glass with a scale. However, it can only be in this form Use above water and only on backward sloping wall surfaces where the weight of the trolley creates sufficient contact pressure on the wall surface.

Eine andere Ausführungsform des Tastwagens ist der für Messungen in trockenen Zellen bestimmte Zellentaster, bei dem der erforderliche Anlagedruck durch Abfederung des Fahrgestells gegen ein oder mehrere auf der gegenüberliegenden Fläche laufende Kopfräder erzielt wird.Another embodiment of the scanning carriage is that for measurements in dry cells certain cell buttons, with which the required system pressure through Suspension of the chassis against one or more on the opposite surface running head wheels is achieved.

Bei der für '-Messungen unter Wasser bestimmten Ausführungsform des Tastwagens sitzt die Mattscheibe im Innern eines unten verschlossenen Rohrs, dem Tauchtaster. Eine besondere Form des Tauchtasters ist der Teleskoptauchtaster, bei dem das Rohr in mehrere Schüsse unterteilt ist, die ineinandergeschoben werden können und gegeneinander abgedichtet sind. Soweit erforderlich, wird auf der Wasserseite ein exzentrisch angreifendes Gegengewicht angeordnet, das die Tasträder des pendelnd aufgehängten Tauchtasters an die Wandfläche andrückt.In the embodiment of the intended for underwater measurements Sensing car, the screen sits inside a tube that is closed at the bottom, the Immersion button. A special form of the immersion button is the telescopic immersion button at which the pipe is divided into several sections that can be pushed into one another and are sealed against each other. If necessary, it will be on the water side an eccentrically acting counterweight is arranged, which pendulates the jockey wheels of the the suspended immersion button on the wall surface.

Ein weiterer Erfindungsgedanke ist die Anordnung einer Seitenführung, die bewirkt, daß der Tastwagen bei Wiederholungsmessungen stets auf der gleichen Bahn abläuft. In ihrer einfachsten Form besteht die Seitenführung aus einer auf der Wandfläche aufgesetzten Führungsschiene und einer am Tastwagen angebrachten federnden Führungsklaue. Eine andere Ausführungsform der Seitenführung ist die Spreizführung, bei der die beiden Hälften des geteilt ausgeführten Fahrgestells durch Federdruck gegen seitliche Wandflächen gepreßt werden.Another idea of the invention is the arrangement of a side guide, which has the effect that the probe carriage is always on the same for repeated measurements Railway expires. In its simplest form, the side guide consists of one on The guide rail attached to the wall surface and one attached to the touch carriage resilient guide claw. Another embodiment of the side guide is the expansion guide, where the two halves of the split chassis be pressed against lateral wall surfaces by spring pressure.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt. Abb. i zeigt schematisch den Aufbau der Meßvorrichtung bei der Zellenmessung; in den Abb. 2, 3, 4 und 5 ist eine Ausführungsform des Zellentasters in Vorderansicht, Seitenansicht, Vertikalschnitt a-b und Draufsicht mit Spreizführung dargestellt; Abb.6 zeigt schematisch den Aufbau der Meßvorrichtung bei der Tauchmessung unter Verwendung eines Teleskoptauchtasters, Abb. 7 einen Horizontalschnitt durch den Teleskoptauchtaster der Abb.6 mit Darstellung einer Klauenführung, Abb.8 und 9 einen Horizontalschnitt und den Vertikalschnitt durch den unteren Teil des Teleskoptauchtasters der Abb.6 mit Spreizführung an einer wellenförmigen Stahlspundwand.In the drawings, several embodiments of the invention are as Examples shown. Fig. I shows schematically the structure of the measuring device at the cell measurement; in Figs. 2, 3, 4 and 5 is an embodiment of the cell switch in front view, side view, vertical section a-b and top view with expansion guide shown; Fig.6 shows a schematic of the structure of the measuring device for immersion measurements using a telescopic immersion switch, Fig. 7, a horizontal section through the telescopic immersion probe of Fig. 6 with a representation of a claw guide, Fig. 8 and 9 a horizontal section and the vertical section through the lower part of the telescopic immersion button 6 with expansion guide on a wave-shaped steel sheet pile wall.

Bei der Zellenmessung gemäß Abb. i ist über der boden- und wasserfreien Zelle i eine Hubwinde 2 aufgestellt, über deren Trommel ein Hubseil 3 läuft, an dem der Zellentaster 4 hängt. Am oberen Rande der Zelle ist ferner ein Zielfernrohr 5 mit Höhenkreis so aufgestellt, daß die Ziellinie bei festgestelltem Fernrohr die Skala der Mattscheibe 7 bei jeder Fahrstellung schneidet.For the cell measurement according to Fig. I, above the soil and water-free Cell i set up a hoist winch 2, over the drum of which a hoist rope 3 runs on which the cell button 4 hangs. There is also a telescopic sight at the top of the cell 5 set up with a height circle so that the target line is the The scale of the ground glass intersects 7 in every driving position.

Das Fahrgestell 8 des in den Abb. 2, 3, 4 und 5 in seinen Einzelheiten dargestellten Zellentasters läuft mit seinen vier Tasträdern 9 auf der Meßfläche io und wird durch die beiden Druckfedern i i gegen die in Schlitzen des Fahrgestells geführten Achskloben 12 der Kopfräder 13 fest auf die Meßfläche io gepreßt. Gemäß Abb. 2 ist der lose rechte Teil des Fahrgestells mit dem festen linken Teil durch eine Spreizführung verbunden, die aus einer Innenstange 14, einer Außenstange 15 und einer in dieser geführten Druckfeder 16 besteht, die die beiden Fahrgestellteile auseinanderpreßt und die Achsnaben 17 der vier Tasträder 9 fest an die Seitenwände der Zelle drückt. Während der Einführung des Zellentasters in die Zelle ist die Innenstange zur Verminderung der Wagenbreite tief in die Außenstange eingeschoben und in dieser Lage durch einen die Bohrungen i8 und i9 verbindenden Sperrstift 2o gesichert, der erst bei Beginn der Messung durch einen Drahtzug 21 gelöst wird. An dem festen linken Teil des Fahrgestells ist die Mattscheibe 7 mit Skala angebracht, die von unten her durch Glühbirnen 22 beleuchtet wird, denen eine Batterie 23 als Stromquelle dient.The chassis 8 of the cell button shown in detail in Figs. 2, 3, 4 and 5 runs with its four feeler wheels 9 on the measuring surface io and is fixed by the two compression springs ii against the axles 12 of the top wheels 13 guided in the slots of the chassis pressed onto the measuring surface io. According to Fig. 2, the loose right part of the chassis is connected to the fixed left part by a spreading guide, which consists of an inner rod 14, an outer rod 15 and a compression spring 16 guided in this, which presses the two chassis parts apart and the axle hubs 17 of the four Pressing jockey wheels 9 firmly against the side walls of the cell. During the introduction of the cell button into the cell, the inner rod is pushed deep into the outer rod to reduce the carriage width and is secured in this position by a locking pin 2o connecting the bores i8 and i9, which is only released by a wire pull 21 at the beginning of the measurement. On the fixed left part of the chassis, the ground glass 7 with scale is attached, which is illuminated from below by light bulbs 22, which a battery 23 serves as a power source.

Bei der in Abb. 6 veranschaulichten Tauchmessung an einer Kaimauerspundwand 24 wird ein aus drei Schüssen 25, 26 und 27 bestehender, beim Transport zusammengeschobener Teleskoptauchtaster mit seinen beiden Laufrädern 28 auf einem Kragträger 29 abgesetzt und auf diesem so festgelegt, daß die Achse des Tauchtasters etwa parallel zur Spundwand ist. Am unteren Ende des Tauchtasters sind zwei Tasträder 9 angebracht, die durch ein exzentrisch angehängtes Gegengewicht 3o an die Spundwand angedrückt werden und beim Fieren des über die Hubwinde 2 führenden Hubseiles 3 auf der Spundwand abrollen. Am oberen Rande der Mauer ist wiederum ein Zielfernrohr 5 mit Höhenkreis so aufgestellt, daß die Ziellinie 6 bei festgestelltem Fernrohr die Skala der in Höhe der Tasträder angebrachten Mattscheibe 7 bei jeder Fahrstellung schneidet. Die Mattscheibe wird wie beim Zellentaster durch eine Glühbirne 22 beleuchtet, die von einer Batterie 23 gespeist wird.In the immersion measurement shown in Fig. 6 on a quay sheet pile wall 24 is one of three sections 25, 26 and 27, which is pushed together during transport Telescopic immersion button with its two running wheels 28 placed on a cantilever 29 and set on this so that the axis of the plunge button is approximately parallel to the sheet pile wall is. At the lower end of the immersion button two feeler wheels 9 are attached, which through an eccentrically attached counterweight 3o can be pressed against the sheet pile wall and roll on the sheet pile wall when the hoisting rope 3 leading over the hoisting winch 2 is lowered. At the upper edge of the wall, a telescopic sight 5 with a height circle is again set up so that that the target line 6 with the telescope fixed the scale of the level of the feeler wheels attached focusing screen 7 cuts in every driving position. The screen will as with the cell pushbutton illuminated by a light bulb 22 powered by a battery 23 is fed.

Bei der Klauenführung gemäß Abb. 7 wird die feste Klaue 31 mit Hilfe der Zugfeder 32 und der beweglichen Klaue 33 an eine Führungsschiene 34 gepreßt.In the claw guide according to Fig. 7, the fixed claw 31 is with the help the tension spring 32 and the movable claw 33 are pressed against a guide rail 34.

Bei der Spreizführung gemäß Abb. 8 und 9 wird eine in fester Verbindung mit dem unteren Schuß 27 des Tauchtasters stehende Außenstange 15, die an dem einen Steg der Spundwand geführt ist, wie beim Zellentaster durch eine Druckfeder 16 gegen eine Innenstange 14 abgespreizt, die am anderen Spundwandsteg anliegt.With the expansion guide according to Fig. 8 and 9, one is firmly connected with the lower section 27 of the immersion button standing outer rod 15, which is attached to the one Web of the sheet pile wall is guided by a compression spring 16 against, as in the case of the cell switch an inner rod 14 spread, which rests against the other sheet pile wall web.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich zur genauen Messung der elastischen Verformungen und damit zur Ermittlung der Spannung von Wänden aller Art über und unter Wasser verwenden. Es kommt besonders bei solchen Wänden in Betracht, die ganz oder teilweise im Wasser stehen, so daß andere Meßverfahren nicht anwendbar sind oder keine genügend genauen Ergebnisse zeitigen. Das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Spundwände, massive und hohle Gründungspfähle, Dalben, Ufermauern und Talsperrenmauern.The method according to the invention can be used to accurately measure the elastic deformations and thus to determine the tension of walls of all Use type above and under water. It is particularly important with such walls which are wholly or partly in water, so that other measuring methods cannot be used or do not produce sufficiently accurate results. The main area of application of the invention are sheet piling, solid and hollow foundation piles, dolphins, embankment walls and dam walls.

Darüber hinaus eignet sich das Verfahren zur Einmessung der Querschnitte dieser Baukörper, wenn sie sich infolge von kriegsbedingten Erschütterungen oder aus anderer Ursache seitlich verschoben oder verkantet haben.The method is also suitable for measuring the cross-sections this structure if it is as a result of war-related tremors or have shifted to the side or tilted for another reason.

So kann beispielsweise die genaue Einmessung der Spundwand oder des Pfahlrostes einer ausgewichenen Kaimauer Klarheit darüber erbringen, ob die Mauer nur in ihrem oberen Teil nachgegeben hat und durch den Einbau von Ankern gesichert «-erden kann oder aber eine Gleitbewegung des gesamten Geländesprunges einschließlich des Pfahlrostes vorliegt und daher eine die Gleitfuge durchdringende neue Spundwand gerammt werden muß.For example, the exact measurement of the sheet pile wall or the Pile grating of an evaded quay wall clarify whether the wall is has yielded only in its upper part and secured it by installing anchors «- can earth or a sliding movement of the entire terrain jump including of the pile grid is present and therefore a new sheet pile wall penetrating the sliding joint must be rammed.

Da derartige Messungen bisher wegen Mangels an geeigneten Meßverfahren und Meßgeräten kaum oder nur in primitiver Weise durchgeführt worden sind und werden konnten, ist der Gegenstand der Erfindung also von großer wirtschaftlicher Bedeutung.Since such measurements so far because of a lack of suitable measurement methods and measuring devices have hardly been carried out or only in a primitive manner could, the subject of the invention is therefore of great economic importance.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for measuring displacements and deformations wall-like or cell-like structural members above and below water, characterized in that that the position of the wall points is read off on a scale through a telescopic sight, which is attached to a trolley that can be moved along the wall.

2. Sensing trolley with a scale according to claim i for measurements on inclined walls, characterized in that that the Tastwagen be through own weight pressed against the measuring surface will.

3. Tastwagen with scale according to claim i for measurements in tight cells, thereby characterized in that the chassis carrying the scale by springs against wheels or runners spread on the cell wall opposite the measuring surface to run. q ..

Sensing trolley with scale according to claim i for measurements under water, characterized characterized in that the chassis consists of a closed bottom, open top Tube and the scale is attached inside the tube.

5. Tastwagen after Claim q., Characterized in that the tube consists of several telescopically telescopic, there is mutually sealed pipe sections.

6. Tastwagen according to claim q. or 5, characterized in that the pipe suspended at its upper end by an eccentrically acting counterweight is pressed against the measuring surface.

7. Sensing trolley according to one of claims 2 to 6, characterized in that the scale by a or several illuminants are illuminated from below. B. Tastwagen after a of claims 2 to 7, characterized in that the sensing carriage by one on one Guide rail grinding fixed claw is guided, which by spring force to the Guide rail is pressed. G. Sensing trolley according to one of Claims 2 to 7, characterized characterized in that the fixed part of the chassis carrying the scale is spring-loaded is spread against another part of the chassis and both parts of the chassis grind the opposite side walls of a cell or sheet pile shaft.