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Verfahren zur Bestimmung von Dehnungen an Beton, Mauerwerk und ähnlichen
Werkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Dehnungen an
Beton, Mauerwerk und ähnlichen Werkstoffen.
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Es sind eine Reihe verschiedener Verfahren zur Bestimmung von Dehnungen
an den genannten Werkstoffen bekannt. Die bisher bekannten AIethoden erfordern verhältnismäßig
teure Instrumente. Das Neue des nachfolgend beschriebenen Verfahrens besteht in
der besonderen Formgebung der für die Messungen erforderlichen Stahlbügel.
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Diese besondere Formgebung bewirkt, daß die Messungen mit jedem normalen
Setzdehnungsmesser mit kleiner Meßlänge, meistens 20 mm, durchgeführt werden können.
Nachfolgend wird nun das Verfahren beschrieben.
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Bei den Dehnungsmessungen können wir zwei Fälle unterscheiden, erstens
Messungen an neu herzustellenden Bauwerken und zweitens Messungen an bestehenden
Bauwerken. Befassen wir uns zunächst mit dem ersten Fall.
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Das Meßverfahren beruht darauf, daß ein U-förmiger Stahlbügel (s.
Abb. I) bei Beton- und Stahlbetonbauten mit einbetoniert wird. Die abgebogenen und
aufgeschnittenen Enden dienen zur Verankerung. Das mittlere Stück darf nicht am
Beton haften. Vor dem Betonieren muß dieser Teil daher eingefettet werden. Damit
die Stahlbügel beim Betonieren nicht ihre Lage verändern, werden sie mit Bindedraht
(s. a. Abb. 2) an die Schalung befestigt. Bei zudem Ausschalen sind zunächst die
Drähte durchzuschneiden, damit der Bügel beim Fortnehmen des Schalbrettes nicht
losgerissen bzw. gelockert wird. Der im Beton sitzende Teil des Biadedrahtes kann
leicht mit Hilfe einer Zange
herausgezogen werden. Sollen die Messungen
bereits vor dem eigentlichen .-tusschalen des Bauwerkes vorgenommen werden, wird
der Stahlbügel auf ein kleines Holzbrettchen befestigt, das in ein in der dafür
in der Schalung vorgesehenen Öffnung eingesetzt wird. Das Holzbrettchen läßt sich
sehr bald nach dem Betonieren herausnehmen. Bei Meßstellen an Bauwerlusoberseite
wird der Bügel, wenn der Beton etwas anzieht, in den Beton eingedrückt.
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Der Stahlbügel besitzt zwei eingefräste oder eingefeilte Iserben.
Diese Iserben sollen ermöglichen, daß der mittlere Teil des Stahlbügels durch zwei
kurze Schläge mit einem Aleißel entfernt werden kann. Der verwendete Meißel muß
dazu dieselbe Breite wie die Stahlbügel haben. Der Stahlbügel ist damit in zwei
voneinander unrabhängigeTeile zerlegt worden.
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Zwei NIeßkugeln, auf jedem Teil eine, werden nun für einen Setzdehnungsmesser
eingeschlagen.
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Dieses Einschlagen geschieht in der Form, daß der Abstand der Isugeln
mit Hilfe eines Doppelkörners von normalerweise 20 mm Spitzenabstand angezeichnet
wird. Die beiden Aufnahmelöcher für die Kugeln weitet man mit Hilfe eines Ralottenkörners
auf. Die Kugeln, ,die in der Regel einen Durchmesser von I,5 mm haben, werden mit
einem Döpper eingeschlagen. Durch Aufsetzen der beiden Taster des Setzdehnungsmessers
auf di Isugelmarken läßt sich der Abstand der Kugeln messen.
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Da durch das vorherige Einfetten eine Haftung zwischen Stahlbügel
und Beton unmöglich gemacht worden war, ist die Längenänderung des Rugelabstandes
gleich der Längenänderung der Verankerungspunkte des Bügels. Älit demselben Setzdehuungsmesser
können somit Messungen mit verschiedenen Bezugslängen gemacht werden.
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Die Verwendung eines Setzdehnungsmessers hat den Vorteil, daß er
nicht während der Vornahme der Belastung an der Meßstelle aufgesetzt bleiben muß.
Mit einem einzigen Gerät kann ein ganzes Netz von SiIarken ausgemessen werden. Der
Setzdehnungsmesser mißt absolute Längenwerte. Zur Bestimmung der Dehnungen müssen
daher die Längenwerte vor und nach der Belastung festgestellt werden. Die Differenz
ergibt dann die Längenänderung.
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Bei Messungen im Freien wird sich meistens, wenn viele Niießstellen
vorhanden sind und die Niessungen eine längere Zeit in Anspruch nehmen, die Temperatur
ändern. Stahl nimmt hekanntlich sofort die Temperatur der Umgebung an, während der
Beton es nicht tut. Durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, daß hier ein Sonderfall
vorliegt. Durch seine Verankerung steht der Bügel dauernd mit dem Beton in Verbindung
und wird somit, was die Temperatur anbelangt, obwohl von der Außentemperatur als
auch von der Eigentemperatur des Betons beeinflußt. Die Dehnungen des Stahles infolge
Temperaturänderung sind daher hier bedeutend kleiner, als wenn der Stahl nicht mit
dem Beton verbunden wäre. Sie betragen bei einer Bezugslänge von IOOmm ungefähr
nur ein Viertel der theoretisch berechneten Werte. Bei genauen AIessungen muß aber
auch dieses berücksichtigt werden.
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Bei der Durchführung einer Messung ist deshalb eine ständige Temperaturbeobachtung
erforderlich.
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Die bei der Auswertung der Messungen anzubringenden Korrekturen infolge
Temperaturänderungen während der Messung lassen sich einfach durch wiederholte Vergleichs
messungen an einem von der, Belastung nicht betroffenen Meßpunkt ermitteln.
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Dadurch, daß der Setzdehnungsmesser während des ganzen Verlaufes
einer zu messenden Formänderung nicht aufgesetzt bleiben muß, können auch Formänderungen,
die infolge von Sdnvind- und Kriechvorgängen erfolgen gemessen werden. Ebenso köllnen
natürlich Dehnungen infolge langsam vor sich gehenden Setzungen u. dgl. gemessen
werden.
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Damit die Kugeln bei sich über lange Zeiträume erstreckende Messungen
nicht rosten, werden dieselben mit Vaseline eingerieben.
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Es sollen nun einige für die Durchführung der Alessungell wichtige
Punkte erwähnt werden. Vor Beginn der Messungen muß kontrolliert werden, ob der
Stahlbügel nicht an dem Beton haftet. Dies geschieht durch einen leichten Hammerschlag.
An dem Ton erkennt man, ob eine Haftung vorhanden ist oder nicht. Bei sachgemäßer
vorheriger Einfettung ist bisher noch kein Fall vorgekommen, daß ein Bügel am Beton
haftete. Durch das Einreiben mit Fett entsteht zwischen Stahl und Beton ein kleiner
Hohlraum; damit dieser Hohlraum nicht zu stark wird, sind die Stahlbügel nicht zu
dick mit Fett einzureiben. Jeder Hohlraum ergibt eine gewisse Federung, die sich
sowohl beim Einschlagen der Kugeln als auch beim Messen ungünstig auswirkt. Ein
großer Hohlraum bedeutet, daß der Kugelabstand vom Druck, den der Messende auf das
Gerät ausübt, abhängig ist. Um einen solchen Fehler zu vermeiden, ist es zweckmäßig,
die gesamte Messung durch einen Herrn ausführen zu lassen.
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Die Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens läßt sich leicht durch
wiederholtes Messen einer Meßstelle feststellen. Eei günstiger Stellung des Messenden
schwanken die Ablesungen um etwa + 0,5 lt vom Mittel. Bei sehr ungünstigen Meßbedingungen
werden die Schwankungen natürlich größer.
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Sollen Messungen an bestehende Beton- und Stahlbetonbauwerke vorgenommen
werden, können die Messungen nach demselben Verfahren durch geführt werden. Es werden
zunächst zwei Löcher für die Verankerungen des Stahlbügels ausgestemmt.
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Die Löcher sind nicht größer als unbedingt erforderlich herzustellen.
Für die Durchführung der Messungen ist es wichtig, Idaß der Bügel im mittleren Teil
überall glatt aufliegt. Dieses glatte Aufliegen kann durch Einlegen in ein Mörtelbett
erreicht werden. Damit der Bügel in dem mittleren geraden Teil nicht am Mörtel haftet,
muß er gut mit Fett eingerieben werden. Die weitere Durchführung der Messung erfolgt
wie vorher beschrieben.
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Der Gedanke, statt eines U-förmigen Bügels zwei L-förmige Bügel (s.
a. Abb. 3) zu verwenden, ist
naheliegend. Versuche haben jedoch
ergeben, daß die Verwendung von U-förmigen Bügeln einen genaueren Sitz und eine
größere Ablesegenauigkeit ergeben.
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Soll schon sehr bald oder sofort nach dem Einsetzen der Bügel gemessen
werden, kann man die Bügel statt in Zementmörtiel in Gips verankern.
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Sollen sich jedoch die Messungen über längere Zeiträume erstrecken,
ist eine Verankerung in Gips wegen Rostes der Bügel nicht zu empfehlen.
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Ebenso wie bei Beton- und Stahlbetonbauten läßt sich dasselbe Verfahren
auch bei Konstruktionen aus Mauerwerk anwenden. Bei vielen Konstruktionen genügt
nicht nur die Angabe der Dehnung in einer Richtung. Es wird oft nach der Größe und
Richtung der Hauptdehnungen gefragt. Diese Größen sind bestimmbar, wenn die Dehnungen
in drei Richtungen bekannt sind. Zu diesem Zweck müssen drei Bügel in verschiedenen
Richtungen nahe beieinander eingesetzt werden. Oft nimmt man zu den drei Richtungen
noch eine vierte. Dadurch erhält man eine Kontrolle und kann außerdem die Genauigkeit
der Messung bestimmen.
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Das beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur zur Bestimmung von
Dehnungen, sondern auch zur Beobachtung von Rissen. Der Bügel wird hierzu beiderseits
des Rislses verankert. Im allgemeinen wird man den Bügel senkrecht zum Riß anordnen.
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Besteht jedochqdie Vermutung, daß auch eine Verschiebung in Richtung
des Risses stattfindet, werden mindestens zwei Bügel in verschiedenen Richtungen
zum Riß angeordnet.