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Die Erfindung befaßt sich
mit einem Erdverankerungs-Testsystem. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf ein System zum Aufbringen eines Belastungsimpulses
auf Erdverankerungen.
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Bekannte Erdverankerungen werden
eingesetzt, um Aufbauten, Bauwerke oder dergleichen, wie Tunnels,
Mienen, Stützwände, Trockendocks
und Dämme
abzustützen.
Es gibt zwei Haupttypen von Erdverankerungsgliedern, nämlich eine
Bauart mit einem massiven Metallstab oder eine Bauart mit einer mehradrigen
Strangauslegung. Um ein Erdverankerungsglied im Untergrund zu fixieren,
wird zuerst ein Bohrloch in einem Teil der Untergrundfläche erstellt. Dann
wird das Verankerungsglied in das Bohrloch eingesetzt, und ein Längsstück eines
Teils, welches von der Untergrundsfläche entfernt liegt, wird haftend mit
dem Untergrund mit Hilfe von Harz, Zementpaste oder dergleichen verbunden.
Ein weiteres Längsstück des Verankerungsgliedes
kann auch anschließend
haftend mit dem Untergrund verbunden werden. Eine Spanneinrichtung
wird dann im Untergrund angeordnet, und mit dem Erdverankerungsglied
derart gekoppelt, daß die
Verankerung nachträglich
auf einen geeigneten Spannungswert unter Spannung bzw. Vorspannung
gesetzt werden kann. Es soll noch erwähnt werden, daß die Spanneinrichtung
unterschiedlich abhängig
davon ausgelegt ist, ob das Erdverankerungsglied von der Stangenbauart
oder der Mehrstrang-Bauart ist.
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Mit der Zeit ändert sich die nachträglich auf die
Verankerung aufgebrachte Spannung aus mehreren Gründen, beispielsweise
infolge einer graduellen Bewegung des Untergrunds, infolge einer
plötzlichen Bewegung
des Untergrunds bei Erdbeben, infolge einer Alterung der Verankerung,
infolge von einem Verlust der Haftverbindung usw.. Diese Veränderung
bei der nachträglich
aufgebrachten Spannung, bei der es sich im allgemeinen um eine Verringerung
der aufgebrachten Spannung handelt, kann zu einer lokalen Reduzierung
der Abstützung
des betreffenden Bauwerks führen,
was eventuell sogar dazu führen
kann, daß man
eine mangelnde Abstützung
des Bauwerks hat, wenn die Verankerungen hierdurch beeinträchtigt werden.
Somit besteht ein Bedürfnis
nach einer Ermittlung der fortlaufenden Integrität der Untergrundsverankerungen.
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In WO-A-95/27831 wird zusätzlich zu
der Beschreibung unterschiedlicher Fixiermethoden für Untergrundsverankerungen
ein Verfahren zum Ermitteln der Integrität der Untergrundsverankerungen
beschrieben. Eine Impulsplatte wird fest mit der Endfläche einer
Verankerung des Stangentyps verbunden, und eine Impulserteilungseinrichtung
wird betriebsmäßig und
wirkungsmäßig mit
der Impulsplatte verbunden, um einen Belastungsimpuls auf die Verankerung
aufzubringen. Die Vorrichtung arbeitet derart, daß manuell
eine Masse gegen die Spannkraft einer Feder angedrückt wird,
die Masse in ihrer Position festgelegt wird, und daß dann die
Masse manuell losgelassen wird, so daß die Energie der Feder die
Masse bewegt, um die Impulsplatte mit einem Stoß zu beaufschlagen, wodurch
bewirkt wird, daß das
Erdverankerungsglied in Schwingungen versetzt wird. Die resultierende
Schwingungsantwort wird mit einer Bezugsantwort von der Verankerungsseite
an einem früheren
Stadium der Erstellungszeit verglichen, um Veränderungen hinsichtlich des
Verankerungszustandes zu bestimmen.
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Das Testen von Untergrundverankerungen erfolgt
jedoch meist an ungünstig
zugänglichen
oder nicht leicht zugänglichen
Stellen. Somit ist das manuelle Betätigen der Impulserteilungseinrichtung schwierig,
umständlich
und zeitraubend. Ferner ist die bekannte Impulserteilungseinrichtung
nicht anwendbar auf Verankerungsglieder der Multistrangbauart. In
der Tat besteht ein Bedürfnis,
längere
Untergrundsverankerungen einzusetzen, welche insbesondere seismischen
Belastungen stand halten können,
aber es hat sich gezeigt, daß sich
Untergrundsverankerungen mit einer Länge von größer als beispielsweise 10 Metern
mit der bekannten Einrichtung nicht in ausreichender Weise in Schwingung
versetzen lassen, um eine nutzbare Schwingungsantwort zu bekommen.
Somit besteht ein Bedürfnis,
größere Belastungsimpulse
den Erdverankerungen zu erteilen. Obgleich der aufgebrachte Belastungsimpuls
so ausreichend bemessen sein muß,
daß das
Verankerungsglied in ausreichender Weise in Schwingungen versetzt
wird, muß dafür Sorge
getragen werden, daß der
Belastungsimpuls nicht so groß ist,
daß hierdurch möglicherweise
Beschädigungen
an der Verankerung verursacht werden.
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Somit besteht ein Bedürfnis nach
einer Impulserteilungseinrichtung, welche sich einfach einsetzen
läßt, die
auf einfache Weise eine Veränderung an
der Größe der eingeleiteten
Belastungsimpulse ermöglicht,
so daß die
Einrichtung universell einsetzbar ist, und die eingesetzt werden
kann, um eine Impulsbelastung bzw. einen Belastungsimpuls einer Verankerung
der Mehrstrangbauart zu erteilen.
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Die Erfindung zielt darauf ab, ein
Untergrundsverankerung-Testsystem bereit zu stellen, welches eine
Impulserteilungseinrichtung hat, welche einen geeigneten Belastungsimpuls
auch längeren
Untergrundsverankerungen erteilen kann, welche sich auf einfache
Weise einsetzen läßt, und
die auf einfache Weise eine Veränderung
der Größe des eingeleiteten
Belastungsimpulses gestattet.
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Nach der Erfindung wird hierzu ein
System bereitgestellt, welches es einem Anwender ermöglicht,
von einer entfernt liegenden Stelle einen Belastungsimpuls auf einen
Erdankerstrang oder ein Element hiervon aufzubringen, welcher zu
prüfen
ist, wobei das System folgendes aufweist:
einen Stoßempfänger, welcher
relativ zu dem Strang oder dem Element hiervon derart festlegbar
ist, daß im
Betriebszustand mechanische Energie zwischen denselben übertragen
wird;
ein rohrförmiges
Element, welches mit dem Stoßempfänger verbunden
ist, den Strang oder das Element hiervon umgibt, und gegenüber einer
axialen Bewegung relativ hierzu festgelegt ist;
eine ringförmige Masse,
welche koaxial zu dem rohrförmigen
Element angeordnet ist, wobei die Masse desselben eine Gleitbewegung
längs des
rohrförmigen
Elements ausführen
kann, und hierdurch in Richtung zu dem Stoßempfänger ausgehend von einem beabstandet
hiervon liegenden Anfangsposition geführt ist;
eine Kraftantriebseinrichtung,
welche entfernt von dem Strang oder dem Element hiervon betätigbar ist, um
eine spezifische Bewegungskraft auf die Masse aufzubringen und zu
bewirken, daß die
Masse sich von der Anfangsposition weg bewegt und mit dem Stoßempfänger zusammentrifft,
wodurch ein Belastungsimpuls erzeugt wird, und dieser im Betriebszustand
zu dem Strang oder dem Element hiervon übertragen wird; und
eine
Sensoreinrichtung zum Detektieren der Schwingungsantwort des Strangs
oder des Elements hiervon auf den Belastungsimpuls und zum Erzeugen von
elektrischen Signalen, welche die Antwort wiedergeben.
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Vorzugsweise ist die Kraftantriebseinrichtung
derart betreibbar, daß die
Größe der Bewegungskraft
variiert werden kann, durch die die ringförmige Masse längs des
rohrförmigen
Elements angetrieben wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Kraftantriebseinrichtung derart betreibbar, daß sich der
Weg ändert,
um den die ringförmige
Masse längs
des rohrförmigen
Elements angetrieben wird.
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Zweckmäßigerweise weist das System
ferner ein relativ größeres rohrförmiges Element
koaxial zu dem erstgenannten, rohrförmigen Element auf, wobei die ringförmige Masse
einen Außendurchmesser
hat, der im wesentlichen gleich groß wie der Innendurchmesser
des relativ großen,
rohrförmigen Elements
ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Kraftantriebseinrichtung mit einer Ventilanordnung zur Verbindung
mit einer Quelle für
hydraulische oder pneumatische Energie verbunden.
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Vorzugsweise weist bei dem System
die Kraftantriebseinrichtung eine Schaltanordnung zum Verbinden
mit Quelle für
elektrische Energie auf.
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Beispiele der Erfindung werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
Darin gilt:
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1 verdeutlicht
in einer schematischen Darstellung ein Untergrundverankerungs-Integritätstestsystem
unter Einsatz der Erfindung;
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2 verdeutlicht
eine Impulserteilungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung; und
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3 verdeutlicht
typische Beschleunigungsmesserantwortverläufe für eine ungespannte Verankerung
der Mehrstrangbauart.
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Zur notwendigen Abstützung wird
eine Untergrundsverankerung vorgesehen, und die darauf aufgebrachte
Spannung T wird auf einen vorbestimmten Spannungswert Tmax vergrößert, welcher zum
Abstützen
des betreffenden Aufbaus oder Bauwerks geeignet ist. Der Wert von
T(t) ist eine Zeitfunktion und ändert
sich ausgehend von Tmax. Das Untergrundsverankerungs-Integritätstestsystem
nach der Erfindung versucht, die Ermittlung des Wertes von T(t)
dadurch zu erleichtern, daß man
die Abweichung von Tmax berücksichtigt.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Bohrloch im Gestein 4 oder
im Fels 4 unter Durchgang durch die Oberfläche 5 des
Gesteins gebohrt. Ein Untergrundsverankerungsglied 2 mit
einer Länge
von 30 Metern wird in das Bohrloch eingesetzt. Dann wird eine
Zementpaste eingebracht, um eine Endlänge 1 des Verankerungsgliedes 2 mit
dem Gestein 4 haftend zu verbinden. Der Zwischenraum zwischen
der verbleibenden Länge
des Verankerungsgliedes und dem Gestein kann mit einer Paste auf
an sich bekannte Weise ausgefüllt
werden. Eine Spannanordnung 6 wird an der Gesteinsoberfläche 5 in
der Nähe der
Verankerung angeordnet. Eine Impulserteilungseinrichtung 7 ist über dem
Verankerungsglied angeordnet, um einen Belastungsimpuls gegen eine
Impulsplatte 8 aufzubringen, welche an dem Verankerungsglied
angebracht ist. Die Impulsplatte 8 kann einen Teil der
Impulserteilungseinrichtung bilden. Ein Beschleunigungsmesser 9 ist
an der Impulsplatte angebracht, um die Schwingungsantwort der Verankerung
zu erfassen. Alternativ kann der Beschleunigungsmesser 9 direkt
an der Untergrundverankerung selbst angebracht werden.
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Der Ausgang des Beschleunigungsmessers ist
mit dem Eingang einer Analyseeinheit 15 verbunden. Die
vom Eingang erhaltenen Signale sind mit einer Datenerfassungsstufe 10 verbunden,
welche ihrerseits mit einer statistischen Verarbeitungsstufe 11 verbunden
ist. Der Ausgang von der statistischen Verarbeitungsstufe 11 ist
mit einem künstlichen
neuralen Netzwerk 12 verbunden, welches Zugang zu einem
Speicher 13 hat. Die Analyseeinheit 15 ist durch einen
Mikroprozessor 17 gesteuert, und ist mit einer Anzeige 16 und
einer Eingabeeinrichtung 14, wie einer Tastatur, verbunden.
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Das in 1 gezeigte
System arbeitet auf die nachstehend näher beschriebene Weise. Das Bohrloch 3 wird
erstellt, und das Erdverankerungsglied 2 wird eingebaut,
sowie mit dem Gestein haftend verbunden. Dann werden die Spannanordnung und
die Impulserteilungseinrichtung 7 an dem Erdankerglied 2 zusammen
mit der Impulsplatte 8 angebracht. Anschließend wird
das Erdankerglied 2 auf 10% von Tmax gespannt.
Zu diesem Zeitpunkt aktiviert der Mikroprozessor 17 die
Impuls- bzw. Belastungserteilungseinrichtung 7, um einen geeigneten
Belastungsimpuls auf die Impulsplatte 8 aufzubringen, um eine
nutzbare Schwingungsantwort zu erhalten. Der Mikroprozessor 17 steuert
die Datenerfassungsstufe 10, so daß die Schwingungssignale von
dem Beschleunigungsmesser 9 erfaßt werden, wenn ein vorbestimmter
Triggerpunkt erreicht ist. Wenn der Triggerpunkt einmal erreicht
ist, wird das ankommende Signal erfaßt und gefiltert, um Rauschzusätze und/oder
andere unerwünschte
Signalzusätze
zu entfernen.
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Der Ausgang der Datenerfassungsstufe
wird auf der Anzeigeeinrichtung 16 sowohl im Zeit- als auch
im Frequenzbereichformat angezeigt, so daß der Anwender bei der Auswahl
der Daten unterstützt wird,
die zur Identifikation durch die Einheit geeignet sind.
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Zusätzlich zu dem Ausgang der Datenerfassungsstufe 10 erfolgt
eine Verarbeitung durch die statistische Stufe 11 unter
Einsatz einer Reihe von mathematischen und statistischen Methoden.
Bei dieser Vorverarbeitung werden verschiedene Techniken, wie eine
Hauptkomponentenanalyse, eine Wellenformtransformation und Spektralanalysen
höherer Ordnung
eingesetzt. Durch den Einsatz dieser Vorverarbeitung des Signals
wird ermöglicht,
daß die maximale
Menge an Einzelheiten bezüglich
der wichtigen Einflußgrößen des
Schwingungsantwortverlaufs herausgefiltert werden, während unerwünschte Informationen
und das Rauschen so weit wie möglich unterdrückt werden.
Somit ist die Arbeitsweise des anschließenden, künstlichen neuralen Netzwerks hinsichtlich
der Klassifikation der Schwingungsantwortverläufe genauer.
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Der Ausgang der statistischen Stufe 11 wird dann
zu dem künstlichen
neuralen Netzwerk weitergeleitet. Das künstliche, neurale Netzwerk,
welches bei der bevorzugten Ausführungsform
zum Einsatz kommt, ist als eine mehrschichtige Wahrnehmung bekannt,
bei der ein lernender Überwachungsalgorithmus
genutzt wird, welcher als Rückkopplung
bezeichnet wird. Hierdurch wird eine Klassifikation der Eingänge ermöglicht,
die nicht linear getrennt werden können, und die komplizierte
Zusammenhänge
haben, welche sich mit anderen Einrichtungen nur schwierig bestimmen
lassen. Die Klassifikation und die Information betreffend des Verlaufs
werden in dem Speicher 13 gespeichert.
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Der Mikroprozessor 17 steuert
die Impulserteilungseinrichtung 7, so daß eine Reihe
von 20 Belastungsimpulsen auf die unter Spannung gesetzte Verankerung
aufgebracht wird. Die Anzahl der Belastungsimpulse kann von 20 verschieden
sein. Die Optimalschwingungsantwortverläufe werden ausgewählt und
durch das neurale Netzwerk bearbeitet und klassifiziert als 10%
Tmax für
diese Stelle der Verankerung.
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Anschließend wird dann die auf die
Verankerung aufgebrachte Vorspannung um weitere 10% Tmax vergrößert, und
es werden wiederum 20 Belastungsimpulse aufgebracht. Wenn die Spannung
80% Tmax erreicht, wird die Zunahme der
Spannung auf 2% Tmax reduziert, bevor man
die Versuche wiederholt durchführt.
Es wäre
nämlich
möglich,
daß man
die Spannung Tmax erreicht, mit der die Verankerung in korrekter
Weise den Aufbau bzw. das Bauwerk stützt und trägt. Die Zunahme bei der Spannung
kann so variiert werden, daß auch
Werte unterschiedlich zu 2% gewählt
werden können.
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Das künstliche, neurale Netzwerk
hat somit eine Reihe von Verläufen,
welche gemäß der betreffenden
Verankerung und gemäß der entsprechend aufgebrachten
Vorspannung klassifiziert sind. Die Versuche werden bei einer großen Anzahl
von gleichen Verankerungen an dieser Stelle wiederholt und durchgeführt, so
daß das
künstliche,
neurale Netzwerk die Funktion erlernt, die Schwingungsantwortverläufe genauer
zu klassifizieren.
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Wenn man auf diese Weise Tests mit
der Klassifikation, erhalten nach diesem System, durchführt, kann
man eine verbesserte Klassifikation und eine höhere Genauigkeit bei den anschließenden Änderungen
hinsichtlich der Integrität
der Erdverankerung erzielen.
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Später, beispielsweise 6 Monate
später, kann
das System wiederum bei den nunmehr unter Vorspannung gesetzten
Verankerungen eingesetzt werden. Bei den Versuchen wird wiederum
eine Reihe von 20 Belastungsimpulsen auf die Verankerungen
wiederholt aufgebracht, und durch einen Vergleich mit den klassifizierten
Schwingungsantwortverläufen
für diese
Verankerung und diese Stelle, welche im Speicher 13 im
Zusammenwirken mit dem künstlichen,
neuralen Netzwerk gespeichert worden sind, ist es möglich zu
identifizieren, ob eine Änderung
bei der Vorspannung auf die Verankerung beim Test gegenüber dem
optimalen Wert Tmax aufgetreten ist. Der
Einsatz des vorstehend genannten Bearbeitungsschritts ermöglicht eine
Identifikation des Zustands der Verankerungen unter Testbedingungen mit
wesentlich größerem Erfolg
als bisher bekannt, und insbesondere können Verankerungen hierbei
untersucht werden, welche größer als
beispielsweise 10 Meter sind.
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Zum Klassifizieren und zum Ermitteln
der auf die Verankerung aufgebrachten Vorspannung ist es gemäß der voranstehenden
Beschreibung erforderlich, einen Belastungsimpuls 1 auf
das Erdverankerungsglied aufzubringen. Jedoch ist es wichtig, daß der Belastungsimpuls 1 nicht
größer als
20% von Tmax ist, da andererseits Beschädigungen
an der Verankerung auftreten können.
Es hat sich gezeigt, daß 1 vorzugsweise
25% von Tmax beträgt. Jedoch kann sich der Wert
für 1 nach
Maßgabe
des Werts von Tmax für die zu Rede stehende Verankerung ändern. Daher
ist es wichtig, daß die
Belastungsimpulserteilungseinrichtung leicht den Wert des angelegten
Belastungsimpulses 1 ändern
kann. Um ferner entsprechend der voranstehenden Beschreibung eine
genauere Klassifikation des Schwingungsantwortverlaufs zu erzielen, werden 20 Belastungsimpulse
auf die Verankerung aufgebracht, um eine entsprechende Anzahl von
Verläufen
zu erhalten. Bei langen Verankerungen von größer als 10 Metern muß ferner
der auf die Verankerung aufgebrachte Belastungsimpuls so groß sein, daß man eine
nutzbare Schwingungsantwort erhält. Schließlich sollte
die Belastungsimpulserteilungseinrichtung auch die Fähigkeit
haben, den Belastungsimpuls auf die einzelnen Stränge des
Verankenungsgliedes der Mehrstrangbauart aufzubringen.
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Es hat sich gezeigt, daß die Dämpfung des Schwingungsanwortverlaufs
mit dem Größerwerden der
Vorspannung größer wird.
Wenn man die ersten 6 Spitzenwerte der positiven Dämpfungseinhüllenden über einen
Bereich von Vorspannungswerten vergleicht, ist deutlich zu ersehen,
daß die
Verzögerungsrate
des Antwortverlaufs mit der Vorspannung größer wird. Hierdurch wird ermöglicht,
daß man
unter den verschiedenen Vorspannungswerten differen zieren kann.
Eine schnelle Fourier-Transformationsanalyse angewandt auf die Antwortverläufe gibt
zusätzlich
eine Änderung
der Hauptfrequenzkomponente mit einer Änderung der Vorspannung an.
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2 verdeutlicht
eine Impulserteilungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung, welche einen Belastungsimpuls auf die Stränge einer
Erdverankerung der Mehrstrangbauart aufbringen kann. Es ist zu ersehen,
daß die
Einrichtung leicht in der Weise modifiziert werden kann, daß ein Belastungsimpuls
auf eine stangenförmige
Verankerung dadurch aufgebracht werden kann, daß man eine Gewindeverbindung
an der Einrichtung vorsieht, um die Einrichtung auf das Verankerungsglied
aufzuschrauben.
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Unter Bezugnahme auf 2 hat die Einrichtung einen äußeren Zylinder 28 mit
einer ersten, kreisförmigen
Endplatte 25 an einem Ende, und einer zweiten kreisförmigen Endplatte 33 am
anderen Ende. Der äußere Zylinder 28 definiert
die Achse 0 der Einrichtung und ist bei einer ringförmigen Ausnehmung
(nicht gezeigt) ausgerichtet, welche in den zugewandten Flächen der
ersten und zweiten Endplatten 25 und 33 ausgebildet
ist. Ein hohler, innerer Zylinder 34 verläuft längs dieser
Achse und wird an Ort und Stelle mittels weiteren ringförmigen Ausnehmungen 27 und 35 gehalten,
welche in den zugewandten Flächen
der ersten und der zweiten Endplatten jeweils ausgebildet sind.
Der Innendurchmesser des inneren Zylinders 34 entspricht
dem Durchmesser eines Verankerungsgliedes 20, welches bei
der Verankerung zu testen ist. Bei diesem Beispiel handelt es sich
um eine Komponente oder einen Strang einer Mehrstrang-Verankerung.
Der Außendurchmesser des
inneren Zylinders entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der
zentralen Öffnung
in einer ringförmigen
Masse 31, welche eine Gleitbewegung längs des inneren Zylinders ausführt. Der
Außendurchmesser
der ringförmigen
Masse 31 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser
des äußeren Zylinders 28.
Somit kann die ringförmige
Masse entlang und geführt
durch den inneren Zylinder eine Gleitbewegung ausführen, und
man erhält
auch einen im allgemeinen luftdichten Abschluß sowohl gegenüber dem
inneren Zylinder als auch gegenüber dem äußeren Zylinder.
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Die erste Endplatte 25 ist
mit einer Verankerungsanbringungseinrichtung 22 versehen.
Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird diese von einem
Rohr gebildet, welches integral mit der ersten Platte ausgebildet
ist, und sich von der Ebene der Platte weg erstreckt. Das Rohr hat
eine axial angeordnete Bohrung mit einem Durchmesser, welcher von
der Ebene der ersten Endplatte 25 weg zunehmend größer wird,
wie dies dort verdeutlicht ist. Die Bohrung fluchtet mit einer Öffnung 37,
welche zentral in der ersten Endplatte angeordnet ist, und durch
die das Verankerungsglied 20 geht. Eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 26 ist
in der ersten Endplatte um die Einrichtungsachse als Auslassöftnungen
ausgebildet.
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Die zweite Endplatte 33 hat
auch eine Öffnung 36,
welche darin zentral angeordnet ist, und durch die das Verankerungsglied 20 geht.
Eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 32 ist
in der zweiten Endplatte um die Einrichtungsachse als Einlaßöffnungen
ausgebildet.
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Sowohl die erste als auch die zweite
Endplatte verlaufen radial über
den Durchmesser des äußeren Zylinders
hinaus und hat eine Mehrzahl von Umfangsdurchgangsöffnungen 35 an
dieser Stelle. Eine Reihe von Stäben 29,
welche an beiden Enden mit einem Gewinde versehen sind, gehen durch
die Öffnungen
der beiden Endplatten. Muttern 24, welche an den mit Gewinde
versehenen Enden des jeweiligen Stabs vorgesehen sind, werden angezogen,
um die Endplatten zusammen zu drücken
oder zusammen zu spannen, wodurch die äußeren und inneren Zylinder
an Ort und Stelle gehalten werden. Eine äußere Hülse 30 ist um die
Stangen vorgesehen.
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Beim Einsatz wird die Einrichtung
auf einem Strang einer Mehrstrangverankerung angeordnet, welche
zu testen ist. Ein Satz von konischen Teilen 23, welche
an den axial nach innen weisenden Flächen mit Riffelungen versehen
sind, werden in die Verankerungsglied-Anbringungseinrichtung 22 eingesetzt,
und in Richtung auf die erste Endplatte durch ein mit einem Gewinde
versehenen Bund 21 gedrückt,
welcher auf einem zugeordneten Gewindegang aufgeschraubt wird, welcher
auf der nach außen
weisenden Fläche
der Verankerungsglied-Anbringungseinrichtung 22 ausgebildet
ist. Somit ergreift die Einrichtung den Strang der Mehrstrangverankerung,
so daß die
Einrichtung betriebsmäßig mit der
Verankerung verbunden ist, um einen Belastungsimpuls auf die Verankerung
aufzubringen, oder auf diese zu übertragen.
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Eine Druckluftquelle ist mit den
Einlassöffnungen über Schaltventile
(nicht gezeigt) verbunden, welche durch den Mikroprozessor 17 gesteuert
werden. Wenn auf die Verankerung ein Belastungsimpuls aufzubringen
ist, steuert der Mikroprozessor die Schaltventile, um Druckluft
durch die Einlassöffnungen
einzuleiten. Hierdurch wird die Masse angetrieben, so daß sie sich
schnell von einer Stelle in der Nähe der zweiten Endplatte in
Richtung zu der ersten Endplatte bewegt, um eine Stoßbeanspruchung
zu erzeugen. Die Bewegung der Masse wird durch den inneren Zylinder
geführt.
Bereits im äußeren Zylinder vorhandene
Luft wird über
die Auslassöffnungen
ausgeleitet.
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Der Stoß der ringförmigen Maße 31 auf die erste
Endplatte 25 erzeugt eine Kraft oder einen Belastungsimpuls,
welcher betriebsmäßig mit
dem Verankerungsglied entfernt von der Anbindungsstelle im Untergrund
verbunden ist. Die Masse wird dann von der ersten Endplatte zurückbewegt.
Um zu vermeiden, daß ein
zweiter Impuls beim Auftreffen auf die zweite Endplatte erzeugt
wird, kann eine Kompressionsfeder (nicht gezeigt) zwischen der ringförmigen Masse 31 und
der zweiten Endplatte 35 angeordnet werden, um die rückfedernde
Masse zu dämpfen.
Die Entfernung der Feder ermöglicht
auch eine einfache Änderung
der Hublänge.
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Die maximale Größe der Impulskraft läßt sich durch
folgende Gleichung abschätzen:
wobei m die Masse der sich
gleitend bewegenden Masse ist, I die Länge des Hubs ist, P der anliegende Luftdruck
ist, A der Bereich der ringförmigen
Masse senkrecht zu der Achse ist, die Reibung die trockene Reibung
an der Masse ist, und Δt
die Dauer des Stoßes
ist.
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3 verdeutlicht
einen typischen Beschleunigungsantwortverlauf für eine nicht gespannte Mehrstrangverankerung.
Die bei der Einrichtung eingesetzten Werte sind wie folgt gewählt:
m
= 2 Kg
l = 140 mm
P = 196,2·103 Pa
(2 Bar)
A = 5 × 10–3m2
Δt
= 0.1 ms
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Wenn man die Masse auf diese Weise
antreibt, ist es möglich,
große
Belastungsimpulse auf die Verankerung in so ausreichendem Maße zur Einwirkung
zu bringen, daß man
geeignete Schwingungsantwortverläufe
von den Verankerungen auch mit einem Längenbereich von 10 bis 30 Metern
erhält.
Ferner läßt sich
die Stärke
des Belastungsimpulses auf einfache Weise durch Steuerung des Wertes von
P variieren, so daß sich
die Einrichtung universell einsetzen läßt. Weitere Änderungen
kann man dadurch erhalten, daß man
den wert von m variiert. Es ist noch zu erwähnen, daß der Wert von m und A sich zu
verändern
versuchen, da der Durchmesser des Verankerungsgliedes sich ändert, so
daß es
notwendig ist, den inneren Zylinder, die Verankerungsanbringung
und die Masse zu verändern.
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Die Einrichtung nach der Erfindung
kann leicht abgenommen werden, um unterschiedlich groß bemessene
innere Zylinder einzusetzen, unterschiedliche Massegewichte einzusetzen,
unterschiedliche Verankerungsanbringungseinrichtungen einzusetzen
(beispielsweise eine mit Gewinde versehene Verankerungsanbringung 22 zum
Anbringen einer Stangenverankerung), und um den Hub zu variieren.
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Unter Einsatz einer Antriebskraft
zum Bewegen der Masse läßt sich
zusätzlich
die Vorrichtung auch von einer entfernt liegenden Stelle aus betreiben,
wenn die Einrichtung einmal installiert ist. Ferner ist es möglich, auf
einfache Weise eine Anzahl von Belastungsimpulsen aufzubringen,
um eine Kalibrierung und ein Testen der Verankerungen auf einfachere
Weise als bisher durchzuführen.
Wenn man ferner die Verankerungsanbringungseinrichtung nach der Erfindung
einsetzt, kann die Einrichtung dazu eingesetzt werden, daß Belastungsimpulse
auf Stränge bei
Mehrstrangverankerungen aufgebracht werden.
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Es ist zu ersehen, daß zahlreiche
Abänderungen
und Modifikationen möglich
sind, die sich für den
Fachmann ohne weiteres aus den Erläuterungen der bevorzugten Ausführungsformen
ergeben. Beispielsweise können
hydraulische Einrichtungen eingesetzt werden, um die Masse der Impulserteilungseinrichtung
anzutreiben, oder es kommen auch elektrische Ausführungsvarianten
in Betracht.
