Ingenieurbüro Jäger
Sensor für Druckspannungen im Beton
Mit dem Sensor BBS 10_DS von IBJ Technology lassen sich Flächenpressungen in Betonbauteilen auch nachträglich noch ermitteln. Die Anwendungen reichen von der unmittelbaren Spannungsmessung im Bauteil bis hin zur Messung und Überwachung der dynamischen Belastungen in Echtzeit.
Mit Ultraschall wird die Spannung (Stress) im Bauwerk direkt und in Echtzeit erfasst. Alle Veränderungen können sofort online per Internet oder Sattelitenfunk übertragen werden. Die Sensoren werden entweder direkt in das Bauwerk eingebracht oder nachträglich an gefährdete Stellen angebracht. Konstruktionselemente wie Träger oder Brückenlager lassen sich besonders einfach überwachen. Die Sensoren sind ständig am oder im Bauwerk aktiv. Der einfache Aufbau und die geringe Größe gestatten die umfassende Anwendung an allen Bauwerken aus Stahl oder Beton. In allen Ingenieurbauwerke lassen sich statische Lasten und Spannungen und kleine dynamische Änderungen messen.
Nach dem Verfahren könnten viele wichtige Ingenieurbauten weltweit überwacht werden. Die Kosten einer solchen Überwachung sind gering.
Der Einsturz von Bauwerken geht mit einer messbaren Änderung der Spannungen und Lasten einher. Diese werden mit den weltweit verfügbaren Herddaten seismischer Ereignisse korreliert und auf Plausibilität geprüft. Dadurch ist auch eine Überwachung von Bauwerken aller Art auf Schädigung durch Katastrophen (Erdbeben, Bodenrutschungen, Schlammlawine usw.) möglich.
Beim nachträglichen Einbau in die Betonteile werden die Sensoren in Bohrlöcher DN 25 eingebaut. Mit quellfähigen Mörtel wir ein kraftschlüssiger Verbund mit dem Betonbauteil erreicht.
Um den Einbau in Bohrlöcher für viele unterschiedliche Anwendungszwecke zu gestatten, wurde eine möglichst niedrige Bauhöhe der Sensoren gewählt. Der Einbau der Sensoren erfolgt in Bohrlöcher von ca. 25 mm Durchmesser.
Jeder Sensor ist mit der Sensorcodierung im ROM eindeutig identifizierbar.
Mit einem geeignetem Steuer-und Auswertegerät können ca. bis zu 50.000 Messungen je Sekunde erfolgen.
Die Überwachung aller möglichen Einwirkungs- und Strukturparameter während der Bauphase und des Betriebs von Bauwerken ist die Basis für die Zustands- und Sicherheitsanalyse des Bauwerks. On-line Messverfahren mit den Sensoren von IBJ Technology zur Kraft- und Lastmessung, speziell Spannungsmessungen in Beton, sind in ihrer Aussagekraft und Aktualität nicht zu ersetzen.
Weitere Anwendungen ergeben sich als Aufnehmer für dynamische Lastwechsel.
Die Gebrauchsfähigkeit von Bauwerken lässt sich so online überwachen.
Nach seismischen Einwirkungen werden Veränderungen in der Lastaufnahme von Fundamenten sofort erkannt.
Nach dem zu Patent angemeldeten Verfahren von IBJ Technology können Sensoren für Zug-und Druckspannungen in fast allen erdenklichen Größen gefertigt werden. Der Bereich umfast einige Zentimeter bis hin zu mehrere Meter Länge. Der Durchmesser des Messelementes kann dem Durchmesser der Bewehrung im Beton angeglichen werden.
Der Sensor erfasst die Dehnung oder Stauchung eines Metallstabes. Dieser Metallstab kann im Eisengeflecht der Bewehrung angeordnet werden.
Die Messung der Dehnung erfolgt mit Ultraschall nach der Impuls-Echo-Methode. Im Anschlusskopf des Betonspannungssensors ist ein Ultraschallsensor enthalten. Die Laufzeit im Messelement wird hochauflösend gemessen.
Die Laufzeit nimmt im elastischen Bereich linear mit der Dehnung zu.
Der den Zugspannungssensor umgebende Beton zwingt dem Messelement unter Lasteinwirkung eine Dehnung, beziehungsweise Verlängerung auf. Die Längenänderung des Messelementes ist nicht nur last- oder spannungsabhängig, sondern auch temperaturabhängig. Im Zugspannungssensor ist deshalb eine permanente Temperaturmessung integriert.
Der Monitor zur Messung der Längenänderung berücksichtigt beide Einflussfaktoren.
Durch die Einwirkung des umgebenden Betons auf das Messelement hat sich die Laufzeit aufgrund der Längenänderung und des akustoelastischen Effektes vergrößert.
Der mit einem Mikroprozessor ausgestattete Monitor bestimmt die jeweilige Differenz zur Referenzmessung ohne Last oder einwirkend Spannung und berechnet die Längenänderung in Spannung um.
Die absolute Auflösung der Sensoren ist unabhängig von ihrer Länge und besser als 0,0001 mm.
Ein wichtiger Anwendungsfall ist der Einsatz der Sensoren zur Messung der Stahldehnung der Bewehrung. Werden die Querschnitte bzw. die Durchmesser der Messelemente gleich oder kleiner der Bewehrung gewählt, kann eine Überschreitung der zulässigen Streckgrenze der Bewehrungselemente vermieden werden.
Die Überwachung des Tragwerkes auf Lastverformungen kann damit in ein Monitoringsystem zur Bauwerksüberwachung eingebunden werden. Dabei wird die Bewehrung auf die Überschreitung der kritischen Stahldehnung überwacht.
Mit den neuen Zugspannungssensoren von IBJ Technology können kritische Betriebszustände, die unter vorher fehlerhaft eingeschätzten oder berechneten
Einwirkungskombinationen zu einer unterdimensionierten Bewehrung führten, rechtzeitig, vor dem Versagen des Bauwerkes, erkannt werden.
Bauwerke mit stark wechselnden Lastfaktoren können so effizient online überwacht werden.
Akustoelastischer-Betondehnungsaufnehmer
Funktion
Akustoelastische Betondehnungsaufnehmer werden zur messtechnischen Erfassung der
Dehnung bzw. Stauchung von Stahlbauwerksteilen sowie bewehrten und unbewehrte
Betonkörpern eingesetzt. Die Stärke der Aufnehmer (Durchmesser der Stäbe) können entsprechend der Bewehrungsstärke gewählt werden.
Die akustoelastischen Betondehnungsaufnehmer können auch außen auf Bauwerksteilen aus Stahl befestigt werden. Mit Flanschen oder Winkel erfolgt die Montage problemlos. Besonders vorteilhaft ist die variable Länge der Sensoren. Die Kürzung der Sensoren kann auf der Baustelle erfolgen. Die Klemmstellen der Sensoren sind innerhalb der Sensorlänge frei wählbar.
Standardmäßig sind die Klemmabstände zwischen 25 mm und 2500 mm zu wählen. Längere Sensoren sind auf Anfrage möglich.
Akustoelastische Betondehnungsgeber unterliegen keiner Alterung.
Bedingt durch das Messprinzip der Laufzeitmessung in einer Stahlstange, spielen Langzeitdrift und Änderung der Kalibrierdaten keine Rolle.
Temperaturbedingte Längenänderungen werden mittels eines eingebauten Temperatursensor erfasst.
Technische Daten
Messlänge 25 bis 2500 mm (Überlänge auf Anfrage)
Stabdurchmesser von 10 bis 30 mm (andere Durchmesser auf Anfrage)
Messbereich 3000 (nominal)
Auflösung Dehnung 0,1(bei 1m)
Auflösung Laufzeit 1 ns
Auflösung Dehnung absolut 0,0001 mm
Betriebstemperatur -20 °C bis +60 °C
Zubehör
Die Aufnahme und Auswertung der Messdaten erfolgt mittels eines Schraubenspannungsmonitor
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