DE9404664U1

DE9404664U1 - Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit von Masten

Info

Publication number: DE9404664U1
Application number: DE9404664U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-14
Filing date: 1994-03-19
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2004-03-20
Also published as: DE4409481A1

Description

Anmelder: Mathias Roch
Oliver Roch
Berliner Str. 51
23611 Bad Schwartau
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Einrichtung zum Prüfen

der Stand- und Biegefestigkeit von Masten

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit von stehend verankerten Masten, bestehend aus einer Krafteinheit, mit der eine ansteigende Kraft in den Mast oberhalb seiner Verankerung einleitbar und der Mast mit einem Biegemoment belastbar ist, und aus einem Kraftsensor zum Messen dieser Kraft, deren Höhe und Verlauf zur Bestimmung der Festigkeit des Mastes auswertbar ist.

Masten werden zu vielerlei Zwecken eingesetzt, so beispielsweise als Träger von Verkehrsschildern, Ampeln, Leuchten, Freileitungen und dergleichen, d. h. im wesentlichen in einem Bereich, in dem diese Masten recht aggressiven Umwelteinflüssen wie Bodenfeuchtigkeit, Witterungseinflüssen, Emissionen aus Verkehr und Industrie, Hundeexkrementen u. ä. ausgesetzt sind. Diese Einflüsse können an den Masten bzw. deren Fundamenten zu Schäden durch Korrosion führen, die zur Minderung der Stand- und/oder Biegefestigkeit führen können mit dem erheblichen Risiko, daß derart angegriffene Maste im Extremfall abknicken und dadurch schwere Unfälle verursachen können.

Um solche Risiken zu vermeiden, sollten die Masten daher in vorgegebenen Zeitintervallen auf ihre Stand- und Biegefestigkeit überprüft werden.

Ein mögliches Prüfungsverfahren besteht beispielsweise in der Messung der Restwanddicke des Mastes, was mit Hilfe des Impuls-Echo-Verfahrens, d. h. durch Einleiten von Ultraschall im gefährdeten Bereich des Mastes durchgeführt wird. Dieses Verfahren weist verschiedene Mängel auf. So sind zu seiner Anwendung aufwendige Arbeiten notwendig, wie Entrosten des Mastes an der Prüfstelle, zu welchem Zweck unter Umständen Betonplatten abgehoben, umgebender Asphalt beseitigt und danach wieder erneuert oder auch Erdreich bewegt werden muß. Abgesehen davon können damit Störungen des Verkehrsflusses einhergehen, die den Aufwand weiter vergrößern.

Dieses Verfahren kann daher nur zur Stichprobenhaften Kontrolle angewendet werden. Weiter ist es nachteilig, daß die Prüfung nur punktuell erfolgt, so daß aus den Meßergebnisen nur bedingt auf den Gesamtzustand des Mastes geschlossen werden kann.

Ein weiteres Verfahren zur Prüfung von stehenden Masten ist aus der DE-OS 15 73 752 bekannt. Bei diesem Verfahren findet ein Rahmengestell Verwendung, das an einer um den Mastfuß herumgelegten Schelle angreift und mit einem oberen Eckpunkt gegen den Mast abgestützt wird. An einem äußeren Punkt des Rahmengestelles wird eine Prüfkraft aufgebracht, die bewirkt, daß der freistehende Mastteil gegenüber dem unterirdischen Mastfuß in Höhe der Schelle, also im Regelfall oberhalb des gefährdeten Bereiches abgebogen wird.

Durch die Schelle wird ein künstlicher Knickpunkt geschaffen, der eine Belastung entsprechend den realen Verhältnissen unmöglich macht. Darüberhinaus ist mit diesem Verfahren eine eventuell vorliegende Minderung der Standfestigkeit durch veränderte Bodenbe-

schaffenheit und/oder geschädigte Fundamentverbindung nicht feststellbar.

Aus der DE-OS 37 29 906 ist schließlich eine Vorrichtung zum Überprüfen der Standfestigkeit von Grabmalen bekannt, bei der ein mit einem Ausleger versehenes Kleinfahrzeug mit einer Kraftquelle Verwendung findet. Der Ausleger greift mit seinem freien Ende an dem Grabmal an und bringt die von der Kraftquelle erzeugte Prüfkraft auf das Grabmal. Dabei werden die Prüfkraft sowie eine eventuell eintretende Neigung des Grabmales durch eine Meßvorrichtung kontrolliert.

Zur Überprüfung der Stand- und Biegefestigkeit von Masten ist diese Vorrichtung nicht geeignet, da hier lediglich die Standfestigkeit, also in der Regel der Zustand des Sockels oder Fundamentes bzw. die Verbindung zu diesem geprüft wird. Dabei spielt der Zustand des Grabmales als solches keine Rolle. Die Auswertung erfolgt so, daß bei nachlassendem Druck davon ausgegangen wird, daß eine unzureichende Verankerung vorliegt. Wird bei einer solchen Prüfung festgestellt, daß kein Prüfdruck mehr aufgebaut werden kann, so bedeutet dies möglicherweise, daß bereits eine Schädigung des Prüfobjektes durch den Prüfvorgang eingetreten ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Prüfeinrichtung vorzuschlagen, mit der die Stand- und Biegefestigkeit von Masten einfach, sicher und ohne Schädigung des Prüfobjektes bei exakter Aussage über den bestehenden Zustand festgestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Bauart geeignet, bei der ein oberhalb der Mastverankerung gegen den Mast zur Anlage bringbarer Wegsensor zum Messen der aufgrund des Biegemomentes auftretenden seitlichen Auslenkung

des Mastes vorgesehen ist und die vom Kraft- und Wegsensor erzeugten Meßwerte zeitgleich in einer Auswerteschaltung verarbeitbar und in bezug auf ihre gegenseitige Abhängigkeit optisch darstellbar sind und gegebenenfalls dokumentierbar sind.
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Um eine einfache Handhabung und Anpassung an die Standort- und ausführungsbedingten Gegebenheiten der zu prüfenden Masten zu ermöglichen, ist die Einrichtung als mobile Einheit, vorzugsweise in Form eines Fahrzeuges mit einem Ausleger ausgebildet, an dem eine Krafteinheit angeordnet ist. Dabei kann die Ankopplung der Krafteinheit an dem zu prüfenden Mast über eine den Mast umschließende Manschette erfolgen, was erlaubt, wahlweise sowohl Zug- als auch Druckkräfte in den zu prüfenden Mast einzuleiten. Dies ist auch im Hinblick auf die unterschiedlichen örtlichen Gegebenheiten von großem Vorteil.

Die Krafteinheit umfaßt zweckmäßigerweise mindestens einen elektrisch, mechanisch oder hydraulisch betätigbaren Linearantrieb, vorzugsweise Hydraulikzylinder, so daß die Krafteinheit auf einfache Art und Weise mittels einer Fahrzeughydraulik betrieben werden kann, über die auch der Ausleger betätigbar ist.

Die gegen den Mast aufgebrachte Kraft kann über einen als Druckmeßdose ausgebildeten Kraftsensor registriert werden, der unmittelbar in dem Kraftfluß zwischen Krafteinheit und Manschette angeordnet sein kann. Der Verlauf dieses so gewonnenen Meßsignales kann in einer Meßvorrichtung erfaßt und gleichzeitig mit dem Meßsignal des beispielsweise auf der Gegenseite des Kraftangriffes an den Mast angelegten Wegsensores ins Verhältnis gesetzt werden, so daß der Verlauf der gegenseitigen Abhängigkeit beider Meßwerte ausgewertet und gegebenenfalls optisch dargestellt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Ansicht der für einen Prüfvorgang installierten

Einrichtung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Einrichtung nach Fig. 3,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung nach

Fig. 1 im Bereich der Krafteinheit,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Meßvorrichtung.

Fig. 5 ein Monitorbild des Verlaufes der Mastauslenkung in

Abhängigkeit von der Prüflast bei einem in Ordnung befindlichen Mast, und

Fig. 6 ein Monitorbild entsprechend Fig. 5 bei einem geschä-

digten Mast.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit von Masten 1 besteht, wie aus Fig. 1 ersichtlich, im wesentlichen aus einer an dem freien Ende eines Auslegers 3.1 eines Fahrzeuges 3, hier eines Kompaktbaggers, angeordneten Krafteinheit 2, einem Kraftsensor 4 (Fig. 3) und einem Wegsensor 5.

Die Krafteinheit 2 bildet eine Montageeinheit aus einem an dem Ausleger 3.1 befestigbaren Traggestell 2.1, an dem zwei Hydraulikzylinder 2.2 symmetrisch zur Mittelebene der Montageinheit angebracht sind. Die freien Enden der Kolbenstangen 2.3 sind durch ein Joch 2.4 verbunden, das den Kraftsensor 4, beispielsweise eine Zug-

Druck-Meßdose trägt, die über eine Verbindungsstange 2.5 mit einer um den zu prüfenden Mast 1 legbaren Manschette 2.6 verbunden ist. Die Hydraulikzylinder 2.2 sind an einem Schlitten 2.7 befestigt, der deren vertikale Positionsveränderung erlaubt. Aktiviert werden die Hydraulikzylinder 2.2 durch manuell betätigbare hydraulische Feinregler 2.8, die eine Beeinflussung der die Mastauslenkung bewirkenden, hydraulisch erzeugten Kraft durch Steuerung des Druckes ermöglichen. Der Wegsensor 5 ist auf einem Stativ 5.1 in allen Richtungen einstellbar angebracht (Fig. 1).

Zur Prüfung der Stand- und Biegefestigkeit eines Mastes 1 wird der Kompaktbagger 3 mit seinem Ausleger 3.1 voran an den Mast 1 herangefahren und für das Fahrzeug 3 ein sicherer Standort gewählt. Alsdann wird der Ausleger 3.1 mit Hilfe der Fahrzeughydraulik auf die gewünschte Höhe gefahren und an dem Mast 1 die Manschette 2.6 festgelegt. Zwecks Verstellung der an dem Kraftsensor 4 angeordneten Verbindungsstange 2.5 werden nun durch Betätigen eines hydraulischen Feinreglers 2.8 die Hydraulikzylinder 2.2 beaufschlagt, bis die Manschette gegen den Mast zur Anlage kommt. Schließlich wird noch der Wegsensor 5 in Position gebracht, wobei diese so gewählt wird, daß der Wegsensor 5 auf der zur Richtung des Auslegers 3.1 entgegengesetzten Seite des Mastes 1 zur Anlage kommt.

Der Prüfvorgang wird eingeleitet durch erneutes Betätigen des einen hydraulischen Feinreglers 2.8 beispielsweise so, daß die Kolbenstangen 2.3 der Hydraulikzylinder 2.2 ausgefahren werden. Dabei steigt die Schubkraft aufgrund des Widerstandes von Seiten des Mastes 1 allmählich an. Einer Meßeinrichtung 6 (Fig. 4) werden die durch den Kraftsensor 4 ermittelten Belastungswerte fortlaufend zugeleitet. Gleichzeitig werden der Meßeinrichtung 6 die sich als Folge der Belastung ergebenden Auslenkwerte des Mastes 1 durch den Wegsensor 5 fortlaufend zugeleitet. Beide Werte werden jeweils über einen

Transmitter 6.1 einem Personal-Computer 6.2 zugeführt, der das

Verhältnis der beiden augenblicklichen Werte der Prüfkraft und der

seitlichen Mastauslenkung bildet und auf einem Monitor 6.3 zur

Anzeige bringt, wobei die Auslenkung in Abhängigkeit von der jeweils aufgebrachten Kraft dargestellt wird.

Bei dieser Anzeige kommt es darauf an, wie sich die beiden Werte bis zu einer Sollprüflast zueinander verhalten. Vorzugsweise erfolgt die Anzeige in einem Diagramm entsprechend Fig. 5 und 6, in dem der Belastungswert F auf der Ordinate und der Auslenkwert S auf der Abszisse dargestellt ist. Ein linearer Verlauf des Verhältniswertes dieser beiden Parameter entsprechend Fig. 5 zeigt dabei an, daß sich die Auslenkung des belasteten Mastes 1 im elastischen Bereich vollzieht, woraus gefolgert werden kann, daß der betreffende Mast 1 selbst sowie seine Verankerung in Ordnung sind. Ist dies der Fall, so wird die Prüfung nach Erreichen einer Sollprüflast 6.4 beendet, indem der Mast 1 entlastet wird.

Dies kann automatisch geschehen, indem aus einem Prüfprogramm ein Steuersignal hergeleitet wird, das über ein Schaltventil eine Entlastung der Hydraulikzylinder 2.2 bewirkt. Es kann dann sogleich ein erneuter Prüf Vorgang durchgeführt werden, indem die Belastung bei unveränderter Position der Prüfeinrichtung, aber durch Einleiten einer Zugkraft durch Betätigung des anderen Feinreglers 2.8 vorgenommen wird, oder indem der Vorgang aus einer neuen Position wiederholt wird.

Wird vor Erreichen der Sollprüflast 6.4 ein Übergang des Verlaufes des Verhältnisses zwischen Belastungs- und Auslenkwert von einem linearen in einen nichtlinearen Verlauf entsprechend Fig. 6 angezeigt, so liegt eine plastische bzw. nicht mehr biegeelastische Formveränderung des als nicht ausreichend biegefest erkannten Mastes 1 vor.

Sonst kann dieses Prüfergebnis auch darauf schließen lassen, daß die Verankerung des Mastes unzureichend ist und der Mast dementsprechend nicht ausreichend standfest ist. In diesem Fall wird ein sofortiger Abbruch des Prüfvorganges durch die Bedienungsperson oder automatisch vom Prüfprogramm herbeigeführt, um ein Knicken oder Kippen des Mastes zu vermeiden.

Claims

Schutzansprüche

1. Einrichtung zum Prüfen der Stand- und Biegefestigkeit von stehend verankerten Masten (1), bestehend aus einer Krafteinheit (2), mit der eine ansteigende Kraft (F) in den Mast (1) oberhalb seiner Verankerung einleitbar und der Mast (1) mit einem Biegemoment belastbar ist, und aus einem Kraftsensor (4) zum Messen dieser Kraft, deren Höhe und Verlauf zur Bestimmung der Festigkeit des Mastes (1) auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberhalb der Mastverankerung gegen den Mast (1) zur Anlage bringbarer Wegsensor (5) zum Messen der aufgrund des Biegemomentes auftretenden seitlichen Auslenkung (S) des Mastes (1) vorgesehen ist und daß die vom Kraft- und Wegsensor (4 bzw. 5) erzeugten Meßwerte zeitgleich in einer Auswerteschaltung (6.1, 6.2) verarbeitbar und in bezug auf ihre gegenseitige Abhängigkeit optisch darstellbar und gegebenenfalls dokumentierbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als mobile Einheit (3) ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinheit (2) an einem Ausleger (3.1) eines Fahrzeuges angeordnet ist.

t ·

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinheit (2) an den zu prüfenden Mast (1) über eine den Mast umschließende Manschette (2.6) ankoppelbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinheit (2) mindestens einen Linearantrieb, vorzugsweise einen Hydraulikzylinder (2.2) umfaßt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (4) unmittelbar in dem Kraftfluß zwischen Krafteinheit (2) und Manschette (2.6) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (5) auf einem verstellbaren Stativ (5.1) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (6, 6.1) zum gleichzeitigen Erfassen der beim Prüfvorgang aufgewendeten Kraft (F) und der dabei entstehenden Mastauslenkung (S) und durch einen Monitor (6.3), auf dem der Verlauf der Abhängigkeit der Mastauslenkung von der Kraft optisch darstellbar ist.