Ermittlung eines Designraums zur Mechatronisierung von Befestigungsmitteln am Beispiel von Verbundankern

Abstract

Mit steigender Digitalisierung im Bauwesen werden zunehmend Sensordaten für die Zustandsanalyse von Bauwerken notwendig. Als lasteinleitende Bauteile eignen sich insbesondere Befestigungsmittel zur Integration sensorischer Elemente. Jedoch ist bisher nicht bekannt, wie sich sensorische Elemente auf die Primärfunktion „Haltekraft“ auswirken. Dieser Beitrag untersucht die Effekte zusätzlich eingebrachter Elemente zur Ermittlung möglicher Designräume am Beispiel eines Verbundankers. Hierzu wurden an zuvor bestimmten Wirkflächen und Begrenzungsflächen Elemente in Verbundanker integriert und in einem vollfaktoriellen 33‐Versuchsplan experimentell untersucht. Die Effekte der Faktorstufen gegenüber der Primärfunktion wurden statistisch interpretiert. Es kann gezeigt werden, dass im System Verbundanker Designraum für den Einsatz sensorischer Elemente vorhanden ist, der genutzt werden kann, um sensorische Verbundanker zu entwickeln, ohne die Verbundspannung signifikant zu beeinflussen.

Entwicklung eines sensorintegrierten Verbundankers zur Überwachung der Befestigungssituation

“…Dennoch zeigen die Versuche, dass es mit einem zusätzlich eingebrachten Sensorelement in einem Verbundanker auf Vinylesterbasis, wie in diesem Fall eines fischer FIS V, grundsätzlich möglich ist, Verschiebungen in ausreichender Genauigkeit zu detektieren. Durch die Erkenntnisse aus vorangegangenen Untersuchungen kann davon ausgegangen werden, dass dies auch ohne Beeinflussung der Primärfunktion „Haltekraft“ des Verbundankers möglich ist [6]. Somit kann die zuvor gestellte Forschungsfrage dieses Beitrags positiv beantwortet werden.…”

“…In diesem Beitrag wird die Prototypentwicklung und Untersuchung eines sensorintegrierten Verbundankersystems auf Vinylesterbasis vorgestellt, welches zukünftig zur Zustandsüberwachung von Befestigungssituationen dienen kann. Vorangegangene Untersuchungen zu den Funktionsmechanismen [5] und der Definition von Designräumen [6] in Vinylester‐basierenden Verbundankersystemen bilden die Basis dieses Beitrags. Über die Definition der relevanten Schädigungsmechanismen und der Randbedingungen für die Mechatronisierung des Verbundankers konnte ein geeignetes Messprinzip ausgewählt werden und in einem herkömmlichen Verbundankersystem als Sensorelement integriert werden.…”

“…Zu dessen Nachweis wurden Gestaltelemente im Rapid‐Prototyping‐Verfahren nach den definierten Reststrukturen erstellt, in herkömmliche Verbundanker eingebracht und im zentrischen Auszugsversuch überprüft. Um statistisch die Effekte jedes Gestaltelements zu ermitteln, wurde ein vollfaktorieller 3 3 ‐Versuchsplan erstellt und mit der daraus resultierenden Regressionsgleichung die Hypothesen zu Reststrukturen validiert [6].…”

“… Darstellung der Reststrukturen in einem Verbundanker, basierend auf Vinylester im Bohrlochgrund (blau), Gewindegrund (rot), Betonoberfläche (grün) und geringfügiger Abdeckung der Verbundfläche (gelb) [6] Illustration of the remnant structures in a chemical anchor based on vinylester in the borehole bottom (blue), thread base (red), concrete surface (green) and slight coverage of the bonding surface (yellow) [6] …”

“…Dazu ist es erforderlich, die Eigenschaften und die Funktion der mechatronisierten Bauteile in einem möglichst geringen Maß zu beeinflussen [7]. Während zur Mechatronisierung eines Verbundankers die Vorarbeit zur Bestimmung potenzieller Messorte bereits geleistet wurde [6], ist es jedoch weiterhin nötig, wie in [8] beschrieben, potenzielle Messgrößen zu definieren und die relevante Messgröße mit einem Messprinzip an dieser Position aufzunehmen.…”