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DE4220594A1 - Elasticity modulus of construction measurement appts. for earth and construction materials - has base housing contg. lifting magnet for supporting variable number of load plates and exerting force impulse onto upper or lower plate. - Google Patents

Elasticity modulus of construction measurement appts. for earth and construction materials - has base housing contg. lifting magnet for supporting variable number of load plates and exerting force impulse onto upper or lower plate.

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DE4220594A1
DE4220594A1 DE19924220594 DE4220594A DE4220594A1 DE 4220594 A1 DE4220594 A1 DE 4220594A1 DE 19924220594 DE19924220594 DE 19924220594 DE 4220594 A DE4220594 A DE 4220594A DE 4220594 A1 DE4220594 A1 DE 4220594A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plate
basic device
load plates
load
construction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19924220594
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Dr Ing Ehrler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STRASSENTEST ACS BAUSTOFF PRUE
Original Assignee
STRASSENTEST ACS BAUSTOFF PRUE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STRASSENTEST ACS BAUSTOFF PRUE filed Critical STRASSENTEST ACS BAUSTOFF PRUE
Priority to DE19924220594 priority Critical patent/DE4220594A1/en
Publication of DE4220594A1 publication Critical patent/DE4220594A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

A plate is laid on the structure. Various load plates are placed on the first plate to produce different load pressures on the structure. A vibration stimulator and sensor with evaluation electronics determine the mean vibration period. The first plate forms a wall of a housing (12) with an external supporting surface (62) and an opposing external plate (72) on which the load plates (16,18,20) are placed. A lifting magnet (84) inside the housing has a movable element whose direction of motion can be selected. Depending on this direction the magnet exerts a force on the upper or lower plate when actuated. ADVANTAGE - Enables different application areas to be achieved with same components and vibrations to be stimulated rapidly and simply and without component stress.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Elastizitätsmodule von Konstruktionen aus Erd- und Baustoffen mit einer auf die jeweilige Konstruktion auflegbaren Platte, mit wahlweise über der Platte in unterschiedlicher Anzahl stapel­ baren Lastplatten zur Erzeugung verschiedener Sohlpressungen in der Konstruktion, mit einer Einrichtung zur Schwingungsanregung und mit wenigstens einem Schwingungs­ sensor, dem eine Auswertelektronik nachgeschaltet ist, mit der mindestens die mittlere Schwingungsdauer der durch die Einrichtung zur Schwingungsanregung hervorgerufenen Schwingungen ermittelt wird.The invention relates to a device for determining the elasticity modules of constructions made of earth and building materials with one on the respective construction placeable plate, with different numbers of stackable over the plate baren load plates for the generation of various floor pressures in the construction, with a device for vibration excitation and with at least one vibration Sensor, which is connected to an evaluation electronics with which at least the middle one Period of oscillation caused by the oscillation excitation device Vibrations is determined.

Eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (DE 39 03 923 A1). Mit dieser Vorrichtung werden Elastizitätsmodule von Erd- und Baustoffen, insbesondere von Straßenbaustoffen, bestimmt. Die Vorrichtung arbeitet nach dem bekannten Ein­ schwingverfahren, das von Dr.-Ing. C. Ehrler in der Zeitschrift "Die Straße", 20. Jahr­ gang, Heft 7, Juli 1980, Seiten 240 bis 242 oder in der Zeitschrift "Die Asphaltstraße", 1/89, Seiten 24 bis 28 beschrieben ist.A device of the type described above is known (DE 39 03 923 A1). With This device will be elastic modules of earth and building materials, in particular of road building materials. The device works according to the known one  vibration method developed by Dr.-Ing. C. Ehrler in the magazine "Die Straße", 20th year gang, issue 7, July 1980, pages 240 to 242 or in the magazine "Die Asphaltstraße", 1/89, pages 24 to 28.

Lastplatten ermöglichen die Ermittlung von Elastizitätsmodulen bei verschiedenen Sohlpressungen. Aus den Meßergebnissen, die z. B. mit fünf Laststufen gewonnen werden, werden durch eine Regression der konstante und der druckabhängige Anteil des äquivalenten Elastizitätsmoduls gewonnen. Die Impulsanregung erfolgt durch Fall­ gewichte. In der obersten Lastplatte ist zentrisch ein Gummistopfen befestigt. Im Gummistopfen steht ein vertikaler Stab als Leitführung für die ringförmigen Fallgewich­ te. Der Schwingungsaufnehmer ist in der untersten Lastplatte angeordnet.Load plates enable the determination of moduli of elasticity in different Sole pressings. From the measurement results, the z. B. won with five load levels by a regression the constant and the pressure dependent part of the equivalent elastic modulus. The impulse is stimulated by falling weights. A rubber stopper is attached centrally to the top load plate. in the Rubber stopper is a vertical rod as a guide for the ring-shaped drop weight te. The vibration sensor is arranged in the lowest load plate.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebe­ nen Art so weiterzuentwickeln, daß mit den gleichen Vorrichtungsbestandteilen ver­ schieden große Auflageflächen auf der jeweiligen Konstruktion hergestellt und die Schwingungen schnell und einfach und ohne körperliche Anstrengungen angeregt werden können.The invention is based on the problem of a device as described in the introduction NEN way to develop so that ver with the same device components large support surfaces on the respective construction and the Vibrations stimulated quickly and easily and without physical exertion can be.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte eine Wand eines gehäuseförmigen Grundgerätes bildet und eine dem Gehäuseinneren abgewandte, erste Auflagefläche aufweist, daß eine weitere, eine gegenüberliegende Wand des Grundgerä­ tes bildende Platte eine dem Gehäuseinneren abgewandte, zweite Auflagefläche hat, deren Flächeninhalt verschieden von demjenigen der ersten Auflagefläche ist, und daß im Inneren des Grundgerätes ein Hubmagnet angeordnet ist, der ein bewegliches Organ aufweist, dessen Bewegungsrichtung auswählbar ist und das bei Betätigung des Hub­ magneten in Abhängigkeit von der ausgewählten Bewegungsrichtung einen Kraftimpuls auf die Innenseite der einen Platte oder der anderen Platte ausübt.The problem is solved according to the invention in that the plate has a wall forms housing-shaped basic device and a first facing away from the interior of the housing Contact surface has that a further, an opposite wall of the basic device tes forming plate has a second contact surface facing away from the interior of the housing, whose surface area is different from that of the first contact surface, and that a lifting magnet is arranged in the interior of the basic device and is a movable member has, the direction of movement can be selected and that when actuating the stroke magnets depending on the selected direction of movement a force pulse  on the inside of one plate or the other plate.

Mit dieser Vorrichtung können die charakteristischen Elastizitätsmodule von gebunde­ nen Deckschichten auf ungebundenen Schichten mit Hilfe eines einzigen Grundgeräts bestimmt werden. Das Ergebnis einer Messung auf einer gebundenen Deckschicht liefert den äquivalenten Elastizitätsmodul Eä, der die Summe aus einem konstanten und einem druckabhängigen Anteil ist. In das Meßergebnis geht sowohl die Steifigkeit der gebunde­ nen Deckschicht als auch das mechanische Verhalten der tieferliegenden, ungebundenen Schichten ein. Der auf der Oberkante der gebundenen Deckschicht gemessene druck­ abhängige Anteil Eo des äquivalenten E-Moduls Eä ist hierbei dem Verformungsverhal­ ten der ungebundenen Tragschichten und der Gründung zuzuordnen, während der konstante, druckunabhängige Anteil Ek auf den Schichtmodul E1 der gebundenen Deckschicht zurückzuführen ist. Der Anteil des Schichtmoduls E1 am äquivalenten Modul Eä ist um so größer, je kleiner die Auflagefläche im Verhältnis zur Schichtdicke ist. Die oben beschriebene Vorrichtung bietet die Möglichkeit, aus der Bestimmung der nichtlinearen Funktionen des äquivalenten E-Moduls Eä bei den beiden verschiedenen Auflageflächen den Schichtmodul E1 gebundener Deckschichten zerstörungsfrei herzulei­ ten. Ein Bezugswert zum Plattendruckmodul Ev2 gemäß DIN 181 343 kann durch eine einmalige Messung mit der größeren Auflagefläche erhalten werden. Der Schichtmodul E1 kann auf die in der Zeitschrift "Die Straße", 23. Jahrgang, (1983), Seiten 245-250 beschriebene Art bestimmt werden.With this device, the characteristic modulus of elasticity of bound cover layers on unbound layers can be determined with the aid of a single basic device. The result of a measurement on a bound cover layer provides the equivalent elastic modulus E ä , which is the sum of a constant and a pressure-dependent part. Both the rigidity of the bound top layer and the mechanical behavior of the underlying, unbound layers are included in the measurement result. The pressure-dependent portion E o of the equivalent elastic modulus E ä measured on the upper edge of the bound cover layer is to be assigned to the deformation behavior of the unbound base layers and the foundation, while the constant, pressure-independent portion E k is due to the layer module E 1 of the bonded cover layer is. The proportion of the layer module E 1 in the equivalent module E ä is greater, the smaller the contact area in relation to the layer thickness. The apparatus described above offers the possibility of determining the non-linear functions of the equivalent modulus of elasticity E ä at the two different bearing surfaces herzulei th 1 bound cover layers nondestructive the layer modulus E. A reference value for plate printing module E v2 according to DIN 181 343, by a unique Measurement with the larger contact area can be obtained. The shift module E 1 can be determined in the manner described in the magazine "Die Strasse", 23rd year, (1983), pages 245-250.

Vorzugsweise ist das bewegliche Organ eine mit dem axial verschiebbaren Anker des Hubmagneten verbundene Welle, deren Enden gegen Dämpfungsscheiben anschlagbar sind, die jeweils an den Platten befestigt sind. Mit dieser Ausführungsform kann ein für die Messung besonders geeigneter Kraftimpuls erzeugt werden. Preferably, the movable member is one with the axially displaceable armature of the Solenoid connected shaft, the ends of which can be struck against damping discs are attached to the plates. With this embodiment, one for the measurement of particularly suitable force impulses are generated.  

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Grundgerät und die Lastplatten jeweils rotationssymmetrisch ausgebildet und weisen je an einem Ende glockenförmig ausgebil­ dete Ränder auf. Diese Ränder sind zum Anfassen des Grundgerätes und der Last­ platten bestimmt. Das Grundgerät und die Lastplatten können einfacher zu einem Meßaufbau zusammengesetzt bzw. nach einer Messung voneinander getrennt werden.In a preferred embodiment, the basic device and the load plates are each rotationally symmetrical and each have a bell-shaped design at one end opened edges. These edges are for touching the basic device and the load plates determined. The basic device and the load plates can be combined more easily Measurement setup assembled or separated from each other after a measurement.

Die zweite Auflagefläche befindet sich vorzugsweise an der Stirnseite eines von der weiteren Platte ausgehenden, scheibenförmigen Vorsprungs. Die radialen Abmessungen der glockenförmigen Ränder des Grundgeräts und der Lastplatten können gleich sein, was die Handhabung und die Lagerung dieser Elemente erleichtert.The second contact surface is preferably located on the end face of one of the another plate outgoing, disc-shaped projection. The radial dimensions the bell-shaped edges of the basic unit and the load plates can be the same, which facilitates the handling and storage of these elements.

In den Lastplatten sind zweckmäßigerweise jeweils Ausnehmungen vorgesehen, die an die Abmessungen des scheibenförmigen Vorsprungs angepaßt sind. Der scheibenförmige Vorsprung ragt in die Ausnehmung der auf dem Grundgerät aufliegenden Lastplatte. Die Auflageflächen zwischen Grundgerät und Lastplatte liegen in radialer Richtung zwischen dem Vorsprung und den Rändern von Grundgerät und Lastplatte, so daß eine stabile Auflage vorhanden ist.Recesses are expediently provided in the load plates the dimensions of the disc-shaped projection are adapted. The disc-shaped Projection protrudes into the recess of the load plate resting on the basic device. The contact surfaces between the basic device and the load plate are in the radial direction between the projection and the edges of the base unit and load plate, so that a stable edition is available.

Es ist günstig, wenn der Schwingungssensor im Inneren des Grundgeräts an einer Platte befestigt ist. Der Schwingungssensor wird durch das Gehäuse geschützt.It is convenient if the vibration sensor is on the inside of the basic unit on a plate is attached. The vibration sensor is protected by the housing.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Hubmagnet und der Schwin­ gungssensor an einen Stecker des Grundgeräts angeschlossen, wobei der Stecker über einen Steckverbinder mit daran befestigtem Kabel an einer Ansteuer- und Stromver­ sorgungseinheit und die Auswertelektronik angeschlossen ist, die in einem stapelbaren Koffer angeordnet sind. In a further preferred embodiment, the lifting magnet and the Schwin tion sensor connected to a plug of the basic unit, the plug over a connector with attached cable to a control and Stromver supply unit and the evaluation electronics is connected in a stackable Suitcases are arranged.  

Aus der gemessenen Frequenz, der aufgelegten Masse und der Auflagefläche sowie Konstanten bestimmt die Auswertelektronik den Bezugswert zum Plattendruckmodul Ev2 und den Schichtmodul E1 bei der Messung auf gebundenen Deckschichten mit tiefer lie­ genden ungebundenen Schichten.The evaluation electronics determine the reference value for the plate pressure module E v2 and the layer module E 1 when measuring on bound cover layers with deeper lying unbound layers from the measured frequency, the applied mass and the contact surface as well as constants.

Vorzugsweise ist als Transportbehälter für das Grundgerät und die Lastplatten wenig­ stens ein weiterer stapelbarer Koffer vorgesehen, der mehrere Zwischenböden aufweist und seitlich geöffnet wird. Der stapelbare Koffer für die Ansteuer- und Stromversor­ gungseinheit und die Auswertelektronik und der stapelbare Koffer für das Grundgerät und die Lastplatten sind gemeinsam auf einem Stapelkarren zum Meßort transportier­ bar, an dem der aus dem Grundgerät und gegebenenfalls Lastplatten bestehende Meßaufbau errichtet wird.There is preferably little as a transport container for the basic device and the load plates At least another stackable case is provided, which has several shelves and is opened laterally. The stackable case for the control and power supply unit and the evaluation electronics and the stackable case for the basic device and the load plates are transported together on a stacking cart to the measuring location bar at which the one consisting of the basic device and, if applicable, load plates Measurement setup is established.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigtFurther details, advantages and features of the invention do not only result from the claims, the features to be extracted from them - for themselves and / or in Combination - but also from the following description one in one Drawing shown preferred embodiment. It shows

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung der Elastizitätsmodule von Konstruktio­ nen aus Erd- und Baustoffen in Seitenansicht, Fig. 1 shows a device for determining the modulus of elasticity of new constructions NEN of earth and building materials in side view,

Fig. 2 ein Transportgerät für die Teile der Vorrichtung zur Bestimmung der Elastizitätsmodule von Konstruktionen aus Erd- und Baustoffen im Längs­ schnitt, Fig. 2 shows a transport device for the cut parts of the device for determining the modulus of elasticity of structures of ground and building materials in the longitudinal,

Fig. 3 ein zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gehöriges Grundgerät mit einer aufgesetzten Lastplatte im Längsschnitt. Fig. 3 is a basic device belonging to the device according to Fig. 1 with a load plate attached in longitudinal section.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Elastizitätsmodule von Konstruktionen aus Erd- und Baustoffen enthält ein auf die jeweilige Konstruktion (10) aufsetzbares Grundgerät (12), das eine bestimmte Masse, z. B. 10 kg, hat und wahlweise auf das Grundgerät aufgesetzte Lastplatten, von denen in Fig. 1 die Lastplatten (14), (16), (18) und (20) bezeichnet sind. Die Lastplatten haben jeweils die gleiche Masse wie das Grundgerät (12). Die Anzahl der Lastplatten kann von Messung zu Messung variieren. Für bestimm­ te Messungen, z. B. des Plattendruckmoduls Ev und zwei ungebundene Schichten wird eine Standardanordnung von Lastplatten verwendet.A device for determining the elasticity modules of structures made of earth and building materials contains a basic device ( 12 ) which can be placed on the respective structure ( 10 ) and which has a certain mass, e.g. B. 10 kg, and optionally placed on the base unit load plates, of which the load plates ( 14 ), ( 16 ), ( 18 ) and ( 20 ) are designated in Fig. 1. The load plates each have the same mass as the basic device ( 12 ). The number of load plates can vary from measurement to measurement. For certain measurements, e.g. B. the plate printing module E v and two unbound layers, a standard arrangement of load plates is used.

Die Konstruktion (10) besteht aus einer gebundenen Deckschicht (22) und einer tiefer liegenden ungebundenen Schicht (24).The construction ( 10 ) consists of a bound cover layer ( 22 ) and a lower-lying unbound layer ( 24 ).

Für den Transport des Grundgerätes und der Lastplatten (4) bis (20) sind zwei stapel­ bare Koffer (26), (28) vorgesehen, die übereinander auf einem Stapelkarren (30) abgestellt und an diesem befestigt sind. Der Stapelkarren (30) ist zweirädrig ausgebildet und hat Handgriffe (32).For the transport of the basic device and the load plates ( 4 ) to ( 20 ) two stackable suitcases ( 26 ), ( 28 ) are provided, which are placed one above the other on a stacking cart ( 30 ) and attached to this. The stacking cart ( 30 ) is designed with two wheels and has handles ( 32 ).

In den Koffern (26) und (28) sind Zwischenböden vorgesehen. Der Koffer (26) hat z. B. zwei Zwischenböden (34), (36). Der erste Zwischenboden (34) ist in so großem Abstand von der oberen Wand (38) angeordnet, daß das Grundgerät (12) abgelegt werden kann. Auf dem Zwischenboden (36) und der unteren Wand (40) des Koffers (26) können Lastplatten (14), (16) abgelegt werden. Der Koffer (28) ist durch drei Zwischenböden (42), (44), (46) in vier gleich große Räume aufgeteilt, in denen jeweils eine nicht näher bezeichnete Lastplatte gelagert werden kann. Die Koffer (26), (28) sind je mit einer seitlich aufschwenkbaren Wand (48), (50) versehen, so daß die Innenräume der Koffer (26), (28) in abgestellter Position des Stapelkarrens (30) für die Herausnahme des Grundgerätes (10) und Lastplatten (14) oder deren Einfügung zugänglich sind.Intermediate shelves are provided in the cases ( 26 ) and ( 28 ). The case ( 26 ) z. B. two intermediate floors ( 34 ), ( 36 ). The first intermediate floor ( 34 ) is arranged at such a great distance from the upper wall ( 38 ) that the basic device ( 12 ) can be put down. Load plates ( 14 ), ( 16 ) can be placed on the intermediate floor ( 36 ) and the lower wall ( 40 ) of the case ( 26 ). The case ( 28 ) is divided by three intermediate floors ( 42 ), ( 44 ), ( 46 ) into four rooms of the same size, in each of which a load plate, not specified, can be stored. The cases ( 26 ), ( 28 ) are each provided with a laterally swing-open wall ( 48 ), ( 50 ) so that the interior of the cases ( 26 ), ( 28 ) in the parked position of the stacking cart ( 30 ) for the removal of the Basic device ( 10 ) and load plates ( 14 ) or their insertion are accessible.

Über dem Koffer (26) ist ein weiterer stapelbarer Koffer (52) angeordnet, der eine Ansteuer- und Stromversorgungseinheit (54) enthält. Der Koffer (52) weist einen nach oben aufklappbaren Deckel (56) auf, dessen Öffnungsstellung in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist.Another stackable case ( 52 ) is arranged above the case ( 26 ) and contains a control and power supply unit ( 54 ). The case ( 52 ) has a lid ( 56 ) which can be opened upwards, the opening position of which is shown in broken lines in FIG. 1.

In einer nicht näher bezeichneten Halterung im Koffer (52) ist ein Laptop-Rechner (58) angeordnet, der die Elastizitätsmodule bzw. Plattendruckmodule und Schichtmodule aus der gemessenen Frequenz und physikalischen sowie Gerätekonstanten berechnet. Der Laptop-Rechner (58) weist eine nicht näher dargestellte Tastaturfolie und eine Pro­ grammdiskette auf.A laptop computer ( 58 ), which calculates the elasticity modules or plate printing modules and layer modules from the measured frequency and physical and device constants, is arranged in a holder ( 52 ), which is not described in any more detail. The laptop computer ( 58 ) has a keyboard film, not shown, and a program diskette.

Das Grundgerät (12) enthält eine erste Platte (60), die kreisscheibenförmig ausgebildet ist und eine Wand des gehäuseförmigen Grundgerätes (12) bildet. Eine ebene kreisför­ mige Auflagefläche (62) der Platte (60) ist auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Seite vorgesehen. Auf der dem Gehäuseinneren zugewandten Seite ist die Platte mit einem ringförmigen Vorsprung (64) versehen, der konzentrisch zum kreisförmigen Plattenrand verläuft. Der Vorsprung (64) ragt in einen stufenförmigen Absatz eines Zwischenrings (66), der mit Zylinderschrauben (68) an der Platte (60) befestigt ist. Während die Innenseite des Zwischenrings (66) bis auf einen ringförmigen Vorsprung (70), der die Zylinderschrauben (68) aufweist, zylindrisch ausgebildet ist, hat die Außen­ seite des Zwischenrings (66) eine konkav gewölbte Form, die an der Platte (60) in eine kegelige Fläche übergeht. Die Platte (60) bildet eine Wand des Grundgeräts (12). Eine weitere, dieser Wand gegenüberstehende Wand des Grundgeräts (12) wird von einer Platte (72) gebildet, die ebenfalls kreisscheibenförmig ausgebildet ist.The basic device ( 12 ) contains a first plate ( 60 ) which is designed in the shape of a circular disk and forms a wall of the housing-shaped basic device ( 12 ). A flat circular bearing surface ( 62 ) of the plate ( 60 ) is provided on the side facing away from the housing interior. On the side facing the interior of the housing, the plate is provided with an annular projection ( 64 ) which is concentric with the circular plate edge. The projection ( 64 ) protrudes into a step-shaped shoulder of an intermediate ring ( 66 ) which is fastened to the plate ( 60 ) with cylinder screws ( 68 ). While the inside of the intermediate ring ( 66 ) is cylindrical except for an annular projection ( 70 ), which has the cheese head screws ( 68 ), the outside of the intermediate ring ( 66 ) has a concavely curved shape, which on the plate ( 60 ) turns into a conical surface. The plate ( 60 ) forms a wall of the basic device ( 12 ). Another wall of the basic device ( 12 ) opposite this wall is formed by a plate ( 72 ), which is also designed in the form of a circular disk.

Die Platte (72) enthält auf ihrer, dem Gehäuseinneren abgewandten Seite einen kegel­ stumpfförmigen Vorsprung (74), dessen äußere Grundfläche eine zweite, ebene Auflage­ fläche (76) bildet, die einen kleineren Flächeninhalt hat als die Auflagefläche (62). An ihrem Rand ist die Platte (72) glockenförmig abgebogen. Hierdurch entsteht unterhalb der Randzone (78) eine Hohlkehle, in die die Fingerspitzen beim Anfassen und Trans­ portieren des Grundgerätes (12) eingreifen. Das Grundgerät (12) läßt sich daher leicht ergreifen und transportieren.The plate ( 72 ) contains on its side facing away from the inside of the housing a truncated cone-shaped projection ( 74 ), the outer base surface of which forms a second, flat support surface ( 76 ) which has a smaller area than the support surface ( 62 ). The plate ( 72 ) is bent in a bell shape at its edge. This creates a groove below the edge zone ( 78 ), in which the fingertips engage when handling and trans porting the basic device ( 12 ). The basic device ( 12 ) can therefore be easily gripped and transported.

Die konkav gewölbte Außenseite des Zwischenrings (66) geht stetig in den Rand der Hohlkehle der Platte (72) über. Die Platte (72) weist einen in das Gehäuseinnere ragenden, ringförmigen Vorsprung (80) auf, dessen Außenseite der Innenseite des Zwischenrings (66) gegenübersteht. Mit Zylinderstiften (82) ist der Zwischenring (66) am Vorsprung (80) befestigt.The concave outside of the intermediate ring ( 66 ) merges continuously into the edge of the fillet of the plate ( 72 ). The plate ( 72 ) has an annular projection ( 80 ) projecting into the interior of the housing, the outside of which faces the inside of the intermediate ring ( 66 ). The intermediate ring ( 66 ) is fastened to the projection ( 80 ) with cylindrical pins ( 82 ).

Im Inneren des Grundgeräts (12) ist ein Hubmagnet (84) befestigt, der eine zylindrische Form hat. Der feststehende äußere Teil des Hubmagneten (84) ist an einem Ring (86) mit L-förmigem Querschnitt befestigt, der wiederum mit Schrauben (88) an der Innen­ seite der Platte (60) angeschraubt ist. Der Hubmagnet (84) weist als bewegliches Organ einen nicht näher bezeichneten Anker auf, an dem eine beiderseits den Anker über­ ragende Welle (90) befestigt ist. Der Hubmagnet (84) ist mit seinen Wicklungen an einen Stecker (92) angeschlossen, der mit dem Zwischenring (66) verbunden ist. Als Hubmagnet kann ein von der Firma Neue Hahn-Magnet GmbH & Co. KG, D-Inzigko­ fen 2 unter der Type GL 40 E/88 hergestellter Magnet verwendet werden, der z. B. einen Anker mit einem beiderseitigen Hub von 8 mm hat. Mit einem Steckverbinder (94) wird ein Kabel (96) an den Hubmagneten (84) angeschlossen. Das Kabel (96) verbindet das Grundgerät (12) mit der im Koffer (52) angeordneten Ansteuer- und Stromversorgungseinheit (54) und der Auswertelektronik.A lifting magnet ( 84 ) is fastened inside the basic device ( 12 ) and has a cylindrical shape. The fixed outer part of the solenoid ( 84 ) is attached to a ring ( 86 ) with an L-shaped cross section, which in turn is screwed to the inside of the plate ( 60 ) with screws ( 88 ). The lifting magnet ( 84 ) has, as a movable member, an armature (not specified in any more detail) to which an armature ( 90 ) projecting on both sides of the armature is attached. The lifting magnet ( 84 ) is connected with its windings to a plug ( 92 ) which is connected to the intermediate ring ( 66 ). A magnet manufactured by Neue Hahn-Magnet GmbH & Co. KG, D-Inzigko fen 2 under the type GL 40 E / 88 can be used as the lifting magnet. B. has an anchor with a mutual stroke of 8 mm. A cable ( 96 ) is connected to the lifting magnet ( 84 ) with a plug connector ( 94 ). The cable ( 96 ) connects the basic device ( 12 ) to the control and power supply unit ( 54 ) arranged in the case ( 52 ) and the evaluation electronics.

Zwischen den Platten (60) und (72) und dem Zwischenring (66) sind jeweils Dichtungen (98) vorgesehen, um vom Gehäuseinneren Staub und Feuchtigkeit fernzuhalten.Seals ( 98 ) are provided between the plates ( 60 ) and ( 72 ) and the intermediate ring ( 66 ) in order to keep dust and moisture away from the interior of the housing.

Die Längsachse des Hubmagneten (84) deckt sich mit der Mittelachse (100) des rota­ tionssymmetrischen Grundgeräts (12). Zwischen den Enden der Welle (90) und der Platte (60) sowie der Platte (72) sind freie Strecken vorhanden. An den plattenseitigen Enden dieser Strecken sind jeweils Dämpfungsscheiben (102), (103) vorhanden. Die Dämpfungsscheibe (102) ist an der Platte (60) befestigt. Die Dämpfungsscheibe (103) ist mit der Platten (72) verbunden. Der Hubmagnet (84) arbeitet wahlweise in zwei Richtungen, die einander entgegengesetzt sind.The longitudinal axis of the solenoid ( 84 ) coincides with the central axis ( 100 ) of the rotationally symmetrical basic device ( 12 ). There are free distances between the ends of the shaft ( 90 ) and the plate ( 60 ) and the plate ( 72 ). Damping disks ( 102 ), ( 103 ) are provided on the plate-side ends of these sections. The damping disc ( 102 ) is attached to the plate ( 60 ). The damping disc ( 103 ) is connected to the plate ( 72 ). The lifting magnet ( 84 ) optionally works in two directions, which are opposite to each other.

Bei der Arbeitsweise in der einen Richtung wird das eine Ende der Welle (90) zur Dämpfungsscheibe (102) auf der Platte (60) bewegt. Arbeitet der Hubmagnet (84) in der anderen Richtung, wird das andere Ende der Welle (90) zur Dämpfungsscheibe (103) auf der Platte (72) bewegt. Die Arbeitsrichtung wird an der Ansteuer- und Stromver­ sorgungseinheit (54) so eingestellt, daß das Ende der Welle (90) auf diejenige Platte auftrifft, die jeweils auf der Konstruktion (10) aufliegt.When working in one direction, one end of the shaft ( 90 ) is moved to the damping disc ( 102 ) on the plate ( 60 ). If the solenoid ( 84 ) works in the other direction, the other end of the shaft ( 90 ) is moved to the damping disc ( 103 ) on the plate ( 72 ). The working direction is set on the control and Stromver supply unit ( 54 ) so that the end of the shaft ( 90 ) strikes that plate, which rests on the structure ( 10 ).

Beim Anlegen der Spannung an den Hubmagneten (84) wird der Anker mit der Welle (90) gegen die Platte (60) oder die Platte (72) gestoßen, wodurch in der jeweiligen Platte und der Konstruktion (10), auf der die Platte liegt, vertikale Schwingungen angeregt werden, die nach der Anregung abklingen.When the voltage is applied to the lifting magnet ( 84 ), the armature with the shaft ( 90 ) is pushed against the plate ( 60 ) or the plate ( 72 ), as a result of which in the respective plate and the structure ( 10 ) on which the plate lies , vertical vibrations are excited, which subside after the excitation.

Im Gehäuseinneren ist an der Platte (60) ein Schwingungssensor (104) mittels einer Schraube (106) befestigt. Es kann sich um einen piezoelektrischen Sensor handeln. Der Schwingungssensor (104) ist ebenfalls an den Stecker (92) angeschlossen und wird mit dem Steckverbinder (94) und dem Kabel (96) an die Auswertelektronik im Koffer (52) angeschlossen. Es ist möglich, im Gehäuseinneren eine Leiterplatte anzuordnen, auf der Verarbeitung der Schwingungssensorsignale ein Verstärker und gegebenenfalls Filter­ elemente für den Schwingungssensor (104) angeordnet sind. Das Signal des Schwin­ gungssensors wird abgetastet und digitalisiert.A vibration sensor ( 104 ) is fastened to the plate ( 60 ) inside the housing by means of a screw ( 106 ). It can be a piezoelectric sensor. The vibration sensor ( 104 ) is also connected to the connector ( 92 ) and is connected to the evaluation electronics in the case ( 52 ) with the connector ( 94 ) and the cable ( 96 ). It is possible to arrange a circuit board inside the housing, on the processing of the vibration sensor signals, an amplifier and possibly filter elements for the vibration sensor ( 104 ) are arranged. The signal from the vibration sensor is sampled and digitized.

Auf dem Grundgerät (12) liegt eine Lastplatte (14), die das gleiche Gewicht hat wie das Grundgerät (12). Die Lastplatte (14) weist auf ihrer, der Platte (72) zugewandten Seite in gleichmäßigen Abständen angeordnete Halbrundkerbnägel (108) auf, die die Platten­ ebene überragen. An den Enden der Halbrundkerbnägel (108) liegt die Lastplatte (14) auf der Platte (72) auf. Die Lastplatte (14) hat eine Ausnehmung (110), in die der Vorsprung (74) ragt. Der Rand (112) der Lastplatte (14) hat die gleiche Form wie die Randzone (78), wodurch sich die Lastplatte (14) leicht halten läßt. Über der Lastplatte (14) können weitere Lastplatten, z. B. (16), (18), (20) aufeinandergestapelt angeordnet sein. Die weiteren Lastplatten, die die gleiche Gestalt wie die Lastplatte (14) haben, sind in Fig. 3 nur strichpunktiert dargestellt.A load plate ( 14 ), which has the same weight as the basic device ( 12 ), lies on the basic device ( 12 ). The load plate ( 14 ) has, on its side facing the plate ( 72 ), at regular intervals semicircular notch nails ( 108 ) which project beyond the plates. The load plate ( 14 ) lies on the plate ( 72 ) at the ends of the semicircular notch nails ( 108 ). The load plate ( 14 ) has a recess ( 110 ) into which the projection ( 74 ) protrudes. The edge ( 112 ) of the load plate ( 14 ) has the same shape as the edge zone ( 78 ), which makes it easy to hold the load plate ( 14 ). Over the load plate ( 14 ) further load plates, for. B. ( 16 ), ( 18 ), ( 20 ) can be stacked on top of each other. The other load plates, which have the same shape as the load plate ( 14 ), are only shown in broken lines in Fig. 3.

Die auf die Konstruktion (10) aufgelegte Masse des Grundgerätes (12) und der auf diesem gestapelten Lastplatten gibt die bei der Bestimmung des äquivalenten Elastizi­ tätsmoduls Eä zu berücksichtigende Masse bzw. Sohlpressung an, deren Wert in den Rechner (58) eingegeben wird. Die Flächeninhalte der Auflageflächen (62) und (76) sind ebenfalls bei der Bestimmung des Elastizitätsmoduls Eä zu berücksichtigen. Da diese Größen festliegen, können sie im Rechner (58) gespeichert sein und müssen, je nachdem, ob die Auflagefläche (62) oder die Auflagefläche (76) auf der Konstruktion (10) liegt, entsprechend abgerufen und verarbeitet werden.The mass of the basic device ( 12 ) placed on the construction ( 10 ) and the load plates stacked on it indicate the mass or sole pressure to be taken into account when determining the equivalent elasticity module E a , the value of which is entered into the computer ( 58 ). The surface areas of the contact surfaces ( 62 ) and ( 76 ) must also be taken into account when determining the modulus of elasticity E ä . Since these values are fixed, they can be stored in the computer ( 58 ) and, depending on whether the support surface ( 62 ) or the support surface ( 76 ) lies on the construction ( 10 ), they have to be called up and processed accordingly.

Die bei der Berechnung des Elastizitätsmoduls Eä verwendete Poison-Zahl ist im Rechner (58) ebenfalls abgespeichert.The Poison number used in the calculation of the elastic modulus E ä is also stored in the computer ( 58 ).

Nach der Betätigung des Hubmagneten durch Anlegen der Spannung wird die Frequenz der vom Schwingungssensor (104) erfaßten Schwingung gemessen. Mit Hilfe der Fre­ quenz und der weiteren im Rechner (58) fest gespeicherten bzw. vor der Messung eingegebenen Werte wird der Elastizitätsmodul Eä bestimmt. Im Wert des ermittelten Elastizitätsmoduls ist sowohl die Steifigkeit der gebundenen Deckschicht (22) als auch das mechanische Verhalten der ungebundenen Schicht (24) enthalten. Der druckabhän­ gige Anteil Eo des Elastizitätsmoduls Eä ist dem Verformungsverhalten der ungebunde­ nen Schicht (24) und der Gründung zuzuordnen, während der konstante, druckunab­ hängige Anteil Ek des Elastizitätsmoduls Eä auf den Schichtmodul E1 der gebundenen Deckschicht (22) zurückführbar ist.After the solenoid has been actuated by applying the voltage, the frequency of the vibration detected by the vibration sensor ( 104 ) is measured. The elastic modulus E ä is determined with the aid of the frequency and the other values permanently stored in the computer ( 58 ) or entered before the measurement. The value of the elastic modulus determined includes both the rigidity of the bound cover layer ( 22 ) and the mechanical behavior of the unbound layer ( 24 ). The pressure-dependent portion E o of the elasticity module E ä can be assigned to the deformation behavior of the unbound layer ( 24 ) and the foundation, while the constant, pressure-independent portion E k of the elasticity module E ä can be traced back to the layer module E 1 of the bound cover layer ( 22 ) is.

Der Anteil des Schichtmoduls E1 am äquivalenten Elastizitätsmodul Eä ist um so größer, je geringer die Lastfläche im Verhältnis zur Schichtdicke ist. Diese Eigenschaft wird zur Bestimmung des Schichtmoduls E1 aus den nichtlinearen Funktionen des Elastizitäts­ moduls Eä bei verschieden großen Auflageflächen ausgenutzt. The proportion of the layer module E 1 in the equivalent elastic modulus E ä is greater, the smaller the load area in relation to the layer thickness. This property is used to determine the layer module E 1 from the non-linear functions of the elasticity module E a with differently sized contact surfaces.

Zunächst wird mit einer Standardanordnung von Masse und Auflagefläche, z. B. mit einer Masse von 40 kg und einer kreisförmigen Auflagefläche (62) von 300 mm Durch­ messer, ein Elastizitätsmodul bestimmt, der Bezugswert zum Plattendruckmodul Ev2 ist. Mit dem Laptop-Rechner (58) kann der entsprechende Wert aus der Messung ermittelt, angezeigt und protokolliert werden.First, with a standard arrangement of mass and contact surface, e.g. B. with a mass of 40 kg and a circular bearing surface ( 62 ) of 300 mm in diameter, a modulus of elasticity is determined, the reference value for the plate pressure module E v2 . The corresponding value from the measurement can be determined, displayed and logged using the laptop computer ( 58 ).

Für die Bestimmung des Schichtmoduls E1 sind drei weitere Messungen nach Auf­ bringen von jeweils 10 kg Zusatzmasse mit der Auflage von 300 mm Durchmesser notwendig.For the determination of the layer module E 1 three further measurements after bringing up 10 kg each additional mass with the support of 300 mm diameter are necessary.

Danach wird das Grundgerät (12) mit der Auflagefläche (76) auf die Konstruktion (10) gelegt. Diese Auflagefläche ist kreisförmig und hat z. B. 100 mm Durchmesser. Es werden anschließend vier Messungen mit vier verschiedenen Laststufen durchgeführt. Aus den gemessenen Frequenzen bei den verschiedenen Laststufen und Auflageflächen wird das Schichtmodul E1 bestimmt. Nach Bedarf läßt sich auch das Untergrundmodul EH bestimmen.Then the basic device ( 12 ) with the support surface ( 76 ) is placed on the construction ( 10 ). This contact surface is circular and has z. B. 100 mm diameter. Four measurements with four different load levels are then carried out. The shift module E 1 is determined from the measured frequencies at the different load levels and contact surfaces. If necessary, the underground module E H can also be determined.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Elastizitätsmodule von Konstruktionen aus Erd- und Baustoffen mit einer auf die jeweilige Konstruktion auflegbaren Platte, mit wahlweise über der Platte in unterschiedlicher Anzahl stapelbaren Lastplatten zur Erzeugung verschiedener Sohlpressungen in der Konstruktion, mit einer Einrichtung zur Schwingungsanregung und mit wenigstens einem Schwingungs­ sensor, dem eine Auswertelektronik nachgeschaltet ist, mit der mindestens die mittlere Schwingungsdauer der durch die Einrichtung zur Schwingungsanregung hervorgerufenen Schwingungen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (60) eine Wand eines gehäuseförmigen Grundgeräts (12) bildet und eine dem Gehäuseinneren abgewandte erste Auflagefläche (62) aufweist, daß eine weitere eine gegenüberliegende Wand des Grundgeräts (12) bildende Platte (72) eine dem Gehäuseinneren abgewandte, zweite Auflagefläche (76) hat, deren Flächeninhalt verschieden von demjenigen der ersten Auflagefläche (62) ist, und daß im Inneren des Grundgeräts ein Hubmagnet (84) angeordnet ist, der ein bewegliches Organ aufweist, dessen Bewegungsrichtung auswählbar ist und das bei Betätigung des Hubmagneten (84) in Abhängigkeit von der ausgewählten Bewegungsrichtung einen Kraftimpuls auf die Innenseite der einen Platte (60) oder anderen Platte (72) ausübt.1.Device for determining the modulus of elasticity of structures made of earth and building materials with a plate that can be placed on the respective construction, with load plates that can be stacked over the plate in different numbers to generate different base pressures in the construction, with a device for vibration excitation and with at least one Vibration sensor, to which an evaluation electronics is connected, with which at least the mean vibration duration of the vibrations caused by the device for vibration excitation is determined, characterized in that the plate ( 60 ) forms a wall of a housing-shaped basic device ( 12 ) and a first facing away from the interior of the housing Support surface ( 62 ) has that a further plate ( 72 ) forming an opposite wall of the basic device ( 12 ) has a second support surface ( 76 ) facing away from the interior of the housing, the surface area of which is different from that of the first support is bearing surface ( 62 ), and that in the interior of the basic device, a solenoid ( 84 ) is arranged, which has a movable member, the direction of movement can be selected and that when actuating the solenoid ( 84 ) depending on the selected direction of movement, a force pulse on the inside one plate ( 60 ) or another plate ( 72 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ eine mit dem axial verschiebbaren Anker des Hubma­ gneten (84) verbundene Welle (90) ist, deren Enden gegen Dämpfungsscheiben (102, 103) anschlagbar sind, die jeweils an den Platten (60, 72) befestigt sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the movable member is a gneten with the axially displaceable armature of the Hubma ( 84 ) connected shaft ( 90 ), the ends of which can be struck against damping disks ( 102 , 103 ), each on the plates ( 60 , 72 ) are attached. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgerät (12) und die Lastplatten (14, 16, 18, 20) jeweils rotationssym­ metrisch ausgebildet sind und je an einem Ende glockenförmig ausgebildete Ränder (78, 110) aufweisen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the basic device ( 12 ) and the load plates ( 14 , 16 , 18 , 20 ) are each rotationally symmetrical and each have bell-shaped edges ( 78 , 110 ) at one end. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Auflagefläche (76) die Stirnseite eines von der weiteren Platte (72) ausgehenden, scheibenförmigen Vorsprungs (74) ist.4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second bearing surface ( 76 ) is the end face of a disc-shaped projection ( 74 ) extending from the further plate ( 72 ). 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor (104) im Inneren des Grundgeräts (12) angeordnet ist.5. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vibration sensor ( 104 ) is arranged in the interior of the basic device ( 12 ). 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (84) und der Schwingungssensor (104) an einen Stecker (92) des Grundgeräts (12) angeschlossen sind und daß der Stecker (92) über einen Steckerverbinder (94) mit daran befestigtem Kabel (96) an eine Ansteuer- und Stromversorgungseinheit (54) und die Auswertelektronik angeschlossen ist, die in einem stapelbaren Koffer (52) angeordnet sind.6. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the lifting magnet ( 84 ) and the vibration sensor ( 104 ) are connected to a plug ( 92 ) of the basic device ( 12 ) and that the plug ( 92 ) via a plug connector ( 94 ) with attached cable ( 96 ) to a control and power supply unit ( 54 ) and the evaluation electronics, which are arranged in a stackable case ( 52 ). 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportbehälter für das Grundgerät (12) und die Lastplatten (14, 16, 18, 20) wenigstens ein weiterer, stapelbarer Koffer (26, 28) vorgesehen ist, der mehrere Zwischenböden (34, 36; 42, 44, 46) aufweist und seitlich geöffnet wird.7. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one further stackable case ( 26 , 28 ) is provided as a transport container for the basic device ( 12 ) and the load plates ( 14 , 16 , 18 , 20 ) has several intermediate floors ( 34 , 36 ; 42 , 44 , 46 ) and is opened laterally. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stapelbaren Koffer (54, 26, 28) gemeinsam auf einem Stapelkarren (30) angeordnet sind.8. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the stackable suitcases ( 54 , 26 , 28 ) are arranged together on a stacking cart ( 30 ). 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelektronik einen Laptop-Rechner (58) enthält.9. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the evaluation electronics contains a laptop computer ( 58 ).
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