DD292714A5 - Vorrichtung zum bestimmen und pruefen des trag- und verformungsverhaltens von befestigungsmitteln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen und Pruefen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungen bzw. Befestigungsmitteln, insbesondere von hochbelasteten Befestigungsmitteln im Bauwesen, wie Verbindungs- oder Verankerungselemente fuer bzw. in Decken, Fuszboeden, * Unter Verwendung eines fahrbaren Geraetetraegers, eines hydraulischen Arbeitszylinders, einer oder mehrerer Kraftmeszdosen und Wegaufnehmer sowie bekannter Kraft- und Verformungsauswerteeinrichtungen ist erfindungsgemaesz auf dem fahrbaren Geraetetraeger (3) eine Positioniereinrichtung (5) angeordnet, die einen gelenkig gelagerten Meszkopf (4) aufnimmt, der aus einem raumzentrierten Gittertragwerk (11) auf Stuetzfueszen * einem Arbeitszylinder (7) mit Fuehrungsrahmen (12) und einer oder mehrerer Kraftmeszdosen (14) besteht. Der Arbeitszylinder (1) wird im Fuehrungsrahmen (12) mittels Fuehrungsbolzen * Gleit- und Fuehrungselementen (13) exakt auf der mittleren Kraftwirkungslinie axial verschiebbar gehalten. Der Arbeitszylinder (7) ist innerhalb des Fuehrungsrahmens (12) zur Kraftumlenkung mit einer oberen Traverse (8) verbunden, die ueber Zugstangen (9) den Kraftflusz zur unteren Traverse (10) ermoeglicht und eine gleichmaeszig steigende axiale Zugkrafteinleitung in das Befestigungsmittel (1) hervorruft. Gleichzeitig wirkt der hydraulische Arbeitszylinder (7) als Druckzylinder auf die Kraftmeszdose * Die eingetragene Zugkraft bzw. Druckkraft des Arbeitszylinders (7) auf das Befestigungsmittel (1) wird von einem Koordinatenschreiber (6) der Auswerteeinrichtung festgehalten. Fig. 1{Befestigungsmittel; Bauwesen; Arbeitszylinder; Kraftmeszdose; Positioniereinrichtung; Meszkopf; Wegaufnehmer; Meszauswertevorrichtung; Fuehrungsrahmen}

Description

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Bestimmen und Prüfen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungstechniken im Zusammenwirken mit ihren Befestigungsuntergründen bzw. Befestigungskonstruktionen unter Praxisbedingungen zum Einsatz kommen. Sie soll für hochbelastbare Befestigungstechniken im Bauwesen einsetzbar sein, ohne großen Aufwand zum Prüfobjekt transportiert werden können und das Messen erschwernis- und gefährdungsfrei möglich sein. Klima, Schmutz, Staub, Erschütterungen sollen keinen Einfluß auf die Prüfergebnisse haben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mobile Prüfvorrichtung zu entwickeln, die definierte Zugkräfte in einem großen Variationsbereich kontinuierlich in ein Befestigungselement eintragen kann, die Prüfungen im Bruchlastbereich möglich werden, die Meßwerterfessung exakt, frei von Temperatureinwirkungen oder fehlerhaften Kraftüberlagerungen erfolgen kann und in Form von Diagrammen erfaßt werden und als Zertifikat vorliegen.

Unter Verwendung eines fahrbaren Geräteträgers, eines hydraulischen Arbeitszylinders, einer oder mehrerer Kaftmeßdosen und bekannter Kraft- und Verformungsouswerteeinrichtungen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Fahrgesteil eine Positioniereinrichtung angeordnet ist, bestehend aus einem horizontal verstellbaren Führungsrahmen mit einem in senkrechter Richtung verlaufenden Rührungsschlitten und zwei Parallelführungen, die mittels Laufrollen von dem Führungsschlitten aufgenommen werden. Diese Positioniereinrichtung nimmt einen gelenkig gelagerten Meßkopf auf, der sich aus einem raumzentrierten Gittertragwerk auf drei Stützfüßen, einem hydraulischen Arbeitszylinder mit Führungsrahmen und einer oder mehreren Kraftmeßdosen zusammensetzt. Der Arbeitszylinder wird im Führungsrahmen mittels Führungsbolzen, Gleit- und Führungselementen exakt auf der mittleren Kraftwirkungslinie axial verschiebbar gehalten. Die Kolbenstange des Arbeitszylinders ist innerhalb des Führungsrahmens zur Kraftumlenkung mit einer oberen Traverse verbunden. Sie ermöglicht über zwei symmetrisch angeordnete Zugstangen den Kraftfluß zur unteren Traverse. Die untere Traverse nimmt zentrisch ein Anschlußstück auf, an dem über eine ballige Aufnahme das zu prüfende Befestigungsmittel kugelgelenkartig angebracht ist. Eine gesonderte Haltevorrichtung, die direkt mit dem Befestigungsmittel verbunden ist, enthält symmetrisch zum Meßkopf angeordnete Wegaufnehmer, die mit einer Meßauswertevorrichtung verbunden sind. Meßauswertevorrichtung, Hydraulikaggregat und Schaltventile befinden sich gesondert auf dem Fahrgestell.

Die Prüfvorrichtung wird zum Prüfgegenstand herangefahren. Der Meßkopf wird mit einem Schlitten im Führungsrahmen der Positioniereinrichtung in vertikaler Richtung bewegt und über ein Gelenk langsam an der Meßstelle positioniert. Die Drehbewegung des Meßkopfes erfolgt manuell. Eine zu schnelle Abwärtsbewegung des Meßkopfes wird durch Stoßdämpfer verlangsamt. Die Arretierung in Meßstellung erfolgt durch Verspannen des Gelenkes. Durch den hydraulischen Arbeitszylinder im Meßkopf wirkt über zwei Zugstangen, die mit der oberen und unteren Traverse verbunden sind, eine bestimmte gleichmäßig steigende axiale Zugkrafteinleitung in das Befestigungsmittel bis zu seinem Versagen bzw. bis zum Bruch des Befestigungeuntergrundes, in dem sich das Befestigungsmittel befindet. Gleichzeitig wirkt der hydraulische Arbeitszylinder als Druckzylinder mit seiner maximalen Arbeitsfläche auf die Kraftmeßdose, die axial in Kraftwirkungslinie des Arbeitszyjinders mißt.

Die eingetragene Zugkraft bzw. Druckkraft des Arbeitszylinders auf das Befestigungsmittel wird von einem Koordinatenschreiber der Auswerfeinrichtung festgehalten. Zwei Wegaufnehmer, symmetrisch am Befestigungsmittel direkt angeordnet, erfassen mittels Taststiften die Verformung. Die Taststifte werden so geführt, daß eine konstante, aber bewegliche Verbindung mit dem Befestigungsuntergrund besteht. Sie sind gegen das Herausfallen gesichert und lassen damit das Messen in horizontaler und vertikaler Richtung zu. Diese Verformungsmessung wird ebenfalls an den Koordinatenschreiber weitergegeben, erfaßt und ausgewertet.

Mit dieser neuen Vorrichtung können festigkeitsbeanspruchte Verbindungen oder Verankerungen an Fußboden-, Decken- und Wandflächen in Räumen, aber auch an Außenbauteilen geprüft werden. Die Prüfungen sind unter rauhen Baustellenbedingungen bei Einflüssen, wie Klima, Schmutz, Staub, Transportschwierigkeiten, Erschütterungen, durchführbar. Die Vorrichtung ist ortsveränderlich, standfest und leicht bedienbar bei relativ hoher Kraftbeauflagung. Es können kontinuierliche Lasteintragungen von Null bis zur Höchstlast in definierter Zeit regelbar erreicht werden. Es werden fehlerhafte Einflüsse infoige Kraftüberlagerungen bzw. -komponenten, wie Reibkräfte, Seitenkräfte, Biegung, Torsion, vermieden bzw. eliminiert. Durch den mehrgelenkigen und zwängungsfreien Anschluß des Befestigungsmittels an das Meßsystem erfolgt eine fehlerfreie axiale Erfassung der Meßdaten Kraft und Verformung.

Ausführungsbeispiel

Die Prüfvorrichtung besteht aus dem fahrbaren Geräteträger 3 mit Positioniereinrichtung 5 und dem Meßkopf 4. Auf dom fahrbaren Geräteträger 3 befindet sich weiterhin die Meßtechnik 6. Sie enthält den Koordinatenschreiber sowie alle Geräte zur Meßdatenerfassung.

Der Meßvorgang erfolgt mit dem Meßkopf 4. Zur Einleitung der Zugkraft ist der Meßkopf 4 als raumzentriertes Gittertrag werk 11 gestaltet, das sich mittels der Stützfüße 20 an drei Punkten auf dem Befestigungsuntergrund 2 abstützt. Das raumzentr!erte Gittertragwerk 11 ist mit einem Führungsrahmen 12 verbunden. Zwei Zugstangen 9 bewirken über zwei Traversen 8,10 und den Arbeitszylinder 7 eine Umlenkung der Zugkraft. Damit kann die Maximalkraft des Arbeitszylinders 7 wirken. Das Messen der Zugkraft erfolgt in der Kraftmeßdose 14. Sie ist so gestaltet, daßdasmitdem Arbeitszylinder 7 verbundene Aufnahmeelement 15 durch die Kraftmeßdose 14 hindurch von unten nach oben wirkt. Stoßartige Belastung bzw. Entlastung wird durch den Gummidämpfer 19 verhindert. Zur querkraft-und zwängungsfreien Aufnahme des Befestigungsmittels 1 ist das Anschlußstück 16 mit einer balligen Aufnahme 17 versehen.

Das Eintragen der Prüfkraft erfolgt mtt dem Arbeitszylinder 7 über die Traversen 8,10 und die Zugstangen 9. Entsprechende Glbii' und Führungselemente 12,13 ermöglichen das reibungsarme Führen der Hubbewegung exakt auf der Wirkungslinie der Prüfkraft. Damit wird eine fehlerhafte Beeinflussung des Meßergebnisses durch geringe Schiefstellung des Arbeitszylinders 7 und durch nicht zentrische Einleitung der Stützkraft auf die Kraftmeßdose 14 ausgeschlossen. Auf dem Koordinatenschreiber 6 werden Kraft und Verformung aufgezeichnet. Als Meßfühlerzur Erfassung der Verformung dienen induktive Wegaufnehmer 21, die am Befestigungsmittel 1 befestigt sind.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Bestimmen und Prüfen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungsmitteln unter Verwendung eines fahrbaren Geräteträgers, eines hydraulischen Arbeitszylinders, einer oder mehrerer Kraftmeßdosen und Wegaufnehmer sowie bekannter Kraft- und Verformungsauswerteeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf dem fahrbaren Geräteträger (3) angeordnete Positioniereinrichtung (5) einen gelenkig gelagerten Meßkopf (4) aufnimmt, der aus einem raumzentrierten Gittertragwerk (11) auf Stützfüßen (20), einem Arbeitszylinder (7) mit Führungsrahmen (12) und einer oder mehrerer Kraftmeßdosen (7) im Führungsrahmen (12) mittels Gleit- und Führungselementen (13) exakt auf der mittleren Kraftwirkungslinie axial verschiebbar gehalten ist, daß der Arbeitszylinder (7) innerhalb des Führungsrahmens (12) mit einer oberen Traverse (8) und über zwei symmetrisch angeordnete Zugstangen (9) mit einer unteren Traverse (10) zentrisch ein Anschlußstück (16), an dem über eine ballige Aufnahme (17) das Befestigungsmittel (1) kugelartig angebracht ist und daß unmittelbaram Befestigungsmittel (1) symmetrisch zum Meßkopf (4) ein Wegaufnehmer (21) mit einer Meßauswertevorrichtung verbunden, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (5) aus einem horizontal verstellbaren Führungsrahmen (18) mit einem in senkrechter Richtung verlaufenden Führungsschiitton (22) und zwei Parallelführungen, die bekannterweise mittels Laufrollen von den Führungsschlitten (22) aufgenommen werden, besteht.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen und Prüfen des Trag- und Verformungsverhaltens von Befestigungen bzw. Befestigungsmitteln, insbesondere von hochbelasteten Befestigungsmitteln im Bauwesen, wie Verbindungs- oder Verankerungselemente für bzw. in Decken, Fußböden, Wände(n).

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Ermittlung der Zugfestigkeit von Gerüstverankerungen an Wänden ist eine Prüfvorrichtung bekannt, die besteht aus einem quadratischen Grundrahmen zur Abstützung gegen die Wand, einem gelenkig an dem Grundrahmen angeordneten Zugrahmen, der eine handbec Itigte Zugspindel und einen Kraftmeßbügel aufnimmt. Das Gerät verfügt über verhältnismäßig geringes Eigengewicht und läßt sich auch recht leicht handhaben bei einer Stützweite von ca. 30mm. Es können auf das Befestigungsmittel Zugkräfte bis maximal 15KN zur Wirkung kommen.

Ein anderes Gerät zur Prüfung der Zuglast bis zu 15KN mit einer Stützweite von nur 120mm arbeitet mittels Druckübersetzung, indem eine Gewindespindel als Druckkolben über ein Hydraulikf luid auf einen größeren Kolbenquerschnitt wirkt. Ein Gestänge sorgt für den Zugriff auf die zu prüfende Befestigung. Dio beauflagte Kraft ist über Umrechnung von einem Manometer mit Schlagzeiger ablesbar. Für die Überprüfung der zulässigen Belastung gesetzter Dübel und Anker der Größen M 4 bis M10 an Ort und Stelle ist von der Firma Hilti ein ähnliches Gerät bekannt. Die Meßwerte werden über Schleppzeiger fixiert. Der Lastbereich beträgt maximal 15KN. Durch die zu geringen Stützweiten werden Reaktionskräfte unmittelbar in der Bruchzone des Befestigungsuntergrundes eingeleitet. Damit wird dieser Bereich beim Messen der Zugkraft überdrückt. Beim Prüfen im Bruchlastbereich sind systematische Fehler mit zum Teil erheblicher Meßwertauswirkung nicht mehr auszuschließen. Ein weiteres Gerät zum Messen der Zugkräfte für Bolzen und Nägel bis zu einer Bruchkraft von 30KN besteht aus einer DMS-Kraftmeßdose, auf die über eine Zugkralle, die am auszuziehenden Objekt angreift und über eine Gewindespindel axial bewegt wird. Als Abstützung dient ein U-Profilständer, der durch seine Abmessungen das Ausziehen bis zu 60mm lange Befestigungsmittel gestattet. Das entstehende Drehmoment wird über ein Axiallager weitgehend abgefangen und mindert somit Störungen. Die Stützweite des Gerätes von nur 130mm läßt eine praxisprüfende Darstellung des Belastungsverhaltens der zu prüfenden Befestigung insbesondere in der Betoi ibruchzone nicht zu. Im WP 255 210 wird eine Prüfvorrichtung zur Festigkeitsüberprüfung von flächenhaft aufgebrachten Kontaktelementen auf Glasscheiben, beispielsweise Anschlußelemente auf Heizscheiben für Kraftfahrzeuge, beschrieben. Die Vorrichtung besteht aus einem Druckzylinder mit einem pneumatisch bewegten Kolben, der über eine Kolbenstange mit einem Druckstück verbunden ist, das eine definierte Kraft in einer bestimmten Richtung ausübt. Mittels eines Druckventils wird die erforderliche Kraft eingestellt. Bei allen aufgezeigten Prüfgeräten ist die Prüfkrafterzeugung, -einleitung und -messung nur begrenzt möglich und reicht nicht für größere Zuglasten aus, wie sie mit Verbindungselementen im Bauwesen, insbesondere im Betonbau häufig zum Einsatz gelangen. Es können hochbelastbare Befestigungstechniken bis zur maximalen Bruchbelastung mit den bekannten Prüfgeräten nicht untersucht werden.