DE564835C - Schwingungserreger und Schwingungsmesser, insbesondere zur Untersuchung des Baugrundes - Google Patents

Description

• Schwingungserreger und Schwingungsmesser, insbesondere zur Untersuchung des Baugrundes Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat, der in erster Linie zur Bestimmung der sogenannten Baugrundzahl dient. Da die zulässige Beanspruchung des Baugrundes eine Funktion dieser Kennzahl ist, läßt sich erstere mit Hilfe der durch den Apparat gefundenen Baugrundzahl bestimmen. Bisher wurden zur Ermittlung der Baugrund- oder Bettungszahl lediglich statische Verfahren angewandt, d. h. es wurden kleine Flächen des Baugrundes in entsprechender Weise belastet und dabei die Einsenkungstiefen gemessen. Dieses Verfahren ist ungenau und zeitraubend. Wie Versuche ergeben haben, gehorcht der Baugrund infolge seiner elastischen Eigenschaften im allgemeinen mehr oder weniger :elementaren Schwingungsgesetzen, so daß sich durch künstliche Erzeugung periodischer Schwingungen und deren Aufzeichnung ein Mittel bietet, die Baugrundzahl zu bestimmen, und zwar durch Heranziehung der Resonanzzustände.
• Gleichzeitig lassen sich durch Auswertung der mit dem Apparat aufgezeichneten Schwingungsdiagramme eindeutige Schlüsse auf das dynamische Verhalten des Prüfkörpers, insbesondere des Erdbodens, ziehen. Aus der Größe der Federung läßt sich der Elastizitätsmodul des Erdbodens berechnen; aus der. Form der Diagramme erkennt man die Art der Federung, die im Boden herrschende Dämpfung und diePhasenverschiebunggegenüber völlig elastischem Material.
• Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Vereinigung folgender, bei ähnlichen Prüfapparaten bekannter Einrichtungen nach bestimmten Gesichtspunkten vorgenommen und somit eine Kombinationserfindung geschaffen worden.
• Der in Abb. i dargestellte Apparat besteht im wesentlichen aus einer leichten Massem, und einer schweren, trägen Masse tn2, die konzentrisch um eine senkrechte Achse angeordnet sind. Beide Massen sind durch die Feder f y .elastisch miteinander gekoppelt. Die Feder/, von hochkantigem Querschnitt ist ebenfalls konzentrisch zur Hauptachse angebracht.
• Der schwingende Erdboden ist durch die Feder f_,. angedeutet.
• Die Masse ml wird nun durch zwei rotierende Massen nzo in Schwingungen versetzt. Die Massein. bleibt infolge ihrer Trägheit und der Weichheit der Feder f y praktisch in Ruhe. Die Masse m2 trägt ein Schreibwerk, dessen Schreibhebel durch eine Stange mit der Masse ml verbunden ist. Hierdurch wird die Schwingung, d. h. die in der Hauptsache sich vollziehende Relativbewegung zwischen den Massen in, und m2, als. Diagramm auf dem Papierstreifen verzeichnet.
• In der Abb. 2 sind die exzentrischen Massen m, und der diese antreibende Motor am Fuße des Apparates angebracht, um eine größere Stabilität zu erzielen. Die Massen in, werden hier durch zwei exzentrische Scheiben dargestellt, die symmetrisch zur Mittelachse des Apparates angeordnet sind. Die Getriebewelle wird durch Kegelräder und biegsame Wellen mit einem Tachometer verbunden. Dieses Tachometer betätigt :einen zweiten Schreibhebel, der die Drehzahl, d. h. die Frequenz, der dem Prüfkörper bzw. dem Erdboden in der Hauptachse aufgezwungenen Schwingungen auf demselben Papierstreifen so aufzeichnet, daß zueinander gehörige Frequenzen und Amplituden auf denselben Senkrechten zur Längenachse des Papierstreifens liegen (s. Abb. 3).
• Der ganze Apparat stützt sich auf eine ebenfalls zur Hauptachse konzentrisch angeordnete Bodenplatte, die auf den zu untersuchenden Baugrund gelegt wird. Es entsteht somit ein elastisch gekoppeltes, reibungslos, zentriert, gedämpft schwingendes System zweier Massen, bei welchem der elastische Prüfkörper, insbesondere der Erdboden, die eine der beiden Federwirkungen dieses Koppelsystems hervorruft. Dadurch, daß in ein und derselben Hauptsache die Impulse dem Erdboden aufgedrückt und die Schwingungen registriert werden, ergeben sich im Gegensatz zu den Meßergebnissen, die mit bisherigen ähnlichen Einrichtungen gefunden wurden, Schwingungsdiagramme, die im Zusammenhang mit dem zugehörigen Frequenzdiagramm in dynamischer Hinsicht eindeutig auswertbar sind (vgl. Abb.3).
• Um die Größe der Schwingungsausschläge dem jeweiligen vor der Messung unbekannten elastischen Verhalten des Prüfkörpers anpassen zu können, kann der Wirkungsgrad der zwischen den Massen m1 und m2 angebrachten Flüssigkeitsdämpfung während des Arbeitens des Apparates verstellt werden.
• Die Größe des Impulses läßt sich ferner bei unveränderter Drehzahl verändern, und zwar wieder, während der Apparat arbeitet. Dies geschieht in der Art, daß die Schwunggewichte m" durch eine Einrichtung, deren Wirkungsweise die Abb. ¢ sofort erkennen läßt, in derselben Ebene, in der sie rotieren, radial zu ihren Drehachsen verstellt werden, und zwar gemeinsam gleichmäßig von einem Punkt aus. Man ist somit in der Lage unter im übrigen völlig gleichbleibenden Verhältnissen, was Drehzahl, Wirkungsgrad der Dämpfung usw. anbelangt, nur die Größe der periodisch ausgeübten Kräfte zu verändern und kann somit diesen Einfluß auf das dynamische Verhalten des Prüfkörpers feststellen.
• Da schließlich bei dynamischen Bodenuntersuchungen die elastische Federwirkung des Erdreichs auch -eine Funktion der Form der Lastfläche ist, wird die Fußplatte des Apparates als Kreis, Quadrät, Rechteck usw. ausgeführt, um den Einfluß des Verhältnisses vom Inhalt zum Umfang der Lastfläche auf die Bodenelastizität feststellen zu können.

Claims (6)

1. PATE rrTArrsPRÜcrrr.: i. Schwingungserreger und Schwingungsmesser, insbesondere zur Untersuchung des Baugrundes, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender, bei ähnlichen Prüfapparaten bekannter Einrichtungen: Zwei Massen (ml und m2) sind konzentrisch um eine vertikale Achse so angeordnet und derart elastisch miteinander gekoppelt, daß ein reibungslos, dabei aber trotzdem absolut zentrisch, gedämpft schwingendes, gekoppeltes System mit nur einem Freiheitsgrad in der vertikalen Achse entsteht, wobei erregende Massen (nto) durch motorische Kraft -in geradlinige oder kreisende Schwingungen versetzt und ihre Schwingungen auf die leichte schwingende Masse (in,) übertragen werden, daß ferner die direkt erregte Masse (ml) mittels einer konzentrisch um die Hauptachse angeordneten Fußplatte o. dgl. auf dem zu prüfenden Gegenstand, insbesondere dem Erdboden, aufgesetzt wird und diesen somit ebenfalls in erzwungene Schwingungen versetzt, und daß schließlich sowohl die Frequenzen der erzwungenen Schwingungen als auch die dem einen Freiheitsgrad des Systems entsprechenden Relativbewegungen der beiden Massen (ml und m2), d. h. die gegenseitigen senkrechten Schwingungen dieser Massen, und zwar wieder in ihrer gemeinsamen senkrechten Achse auf ein und demselben Diagrammstreifen so aufgezeichnet werden, daß jede Senkrechte zur Nullinie dieses Streifens zueinander gehörige Frequenzen und Amplituden liefert.
2. 2. Schwingungserreger und Schwingungsmesser nach Anspruch i, dadurch g e 'kennzeichnet, daß die reibungsloseZen- c. trierung der Massen (in, -und m2) durch Ausführung der Kopplungsfeder mit hochkantigem Querschnitt erfolgt.
3. 3. Schwingungserreger und Schwingungsmesser nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erregenden Massen (in") an der leichten Masse (ml) möglichst nahe am unteren Stützpunkt angebracht sind, und daß das Schreibwerk an der trägen Masse (m.) befestigt ist.
4. Schwingungserreger und Schwingungsmesser nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkungsgrad der zwischen den beiden Massen (ntl und m.,) angebrachten Dämpfungseinrichtung während des Arbeitens des Apparates verstellt werden kann, um somit die Größe der aufgezeichneten Schwingungsamplituden dem jeweiligen vor der Messung unbekannten elastischen Verhalten des Prüfkörpers anpassen zu können.
5. 5. Schwingungserreger und Schwingungsmesser nach Anspruch i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzielung veränderlicher, aber stets rein senkrechter axialer Impulse, dem einen Freiheitsgrad des Apparates entsprechend, vorhandenen gleich großen exzentrischen Massen (m,) in einer senkrechten Mittelebene des Apparates so angeordnet sind, daß sie gemeinsam, während sie rotieren, von einer Stelle aus gleichmäßig, und zwar radial zu ihren Drehachsen verstellt werden können.
6. 6. Schwingungserreger und Schwingungsmesser nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Fußplatte mit verschiedenen Grundrißformen ausgeführt wird, um den Einfluß des Verhältnisses der Auflagerfiäche zum Umfang auf die Elastizität des dynamisch untersuchten Prüfkörpers festzustellen.