Seilspannungsmessgeräte sind Instrumente zur Messung der Zugspannung von Stahlseilen, Zugstangen, Schrägseilen, Tragseilen, Abhängungen und Verankerungen. Eingesetzt werden sie auf Baustellen und an Infrastrukturbauwerken (Prüfung von Brückenzugstangen, von Mastabspannungen, von Schrägseilen bei Membran- und Seiltragwerken), in der Instandhaltung industrieller Anlagen (Hebezeuge, Krane, Flaschenzüge), in Schiffsanwendungen (Wanten, Fallen) und bei Sonderbauwerken (Seilbahnanlagen, Materialseilbahnen). Die regelmäßige Kontrolle der Zugspannung ist unerlässlich, um die Tragsicherheit zu gewährleisten und Instandhaltungsmaßnahmen zu planen.
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Messtechnologien
Die wichtigsten Verfahren sind: über die Durchbiegung (mit Dreirollengeräten, ähnlich den Zugkraftmessern für Drähte, jedoch mit großer Nennlast bis zu mehreren hundert kN); über die Schwingung (Sonic-Verfahren, insbesondere für Brücken-Schrägseile und Tragseile, bei dem ein Beschleunigungsaufnehmer die Eigenfrequenz des Seils misst, die über Masse- und Längenparameter mit der Spannung verknüpft ist); über den Einbau von Kraftmessdosen zwischen Seil und Verankerung (für dauerhafte hochgenaue Messungen an tragenden Zugstangen); und über die örtliche Dehnung (mit Clip-on-Dehnungsmessstreifen am Seil, für hochgenaue Echtzeitmessungen).
Zugkraftmesser mit Durchbiegungsverfahren
Durchbiegungs-Zugkraftmesser für Seile sind robust und tragbar, mit Dehnungsmessstreifen-Kraftmessdosen großer Nennlast (bis 100-200 kN), einer typischen Genauigkeitsklasse von 1 % vom Endwert, einem Digitaldisplay und Datenausgabe. Der mechanische Aufbau umfasst zwei feste seitliche Rollen und eine bewegliche, mit der Kraftmessdose verbundene Rolle, ausgelegt für Stahlseile (Rollen aus gehärtetem Stahl entsprechender Härte). Die Anwendung erfordert, das Gerät für die Dauer der Messung mit dem Seil in Kontakt zu bringen; die Messung ist kurz (wenige Sekunden). Bei dauerhaft verlegten Seilen lässt sich das Gerät für regelmäßige Kontrollen leicht entlang des Bauwerks transportieren.
Schwingungsverfahren
Bei Brücken-Schrägseilen und Tragseilen erheblicher Länge (mehrere zehn bis mehrere hundert Meter) ist das Schwingungsverfahren besonders wirksam: ein vorübergehend am Seil befestigter Beschleunigungsaufnehmer erfasst die Antwort auf eine Anregung (ein Schlag von Hand, eine durch Verkehr oder Wind ausgelöste Erschütterung); die Spektralanalyse des Signals ermittelt die Eigenfrequenz (oder die ersten Harmonischen), aus der sich bei bekannter Längenmasse und wirksamer Seillänge die Spannung berechnet. Das Verfahren ist zerstörungsfrei, erfordert keinen Eingriff am tragenden Seil und erlaubt regelmäßige Prüfungen über die gesamte Lebensdauer des Bauwerks. Die zugehörige Software berücksichtigt Korrekturen für die Biegesteifigkeit des Seils (wichtig bei hoch gespannten Tragseilen).
Anwendungen im Bauwesen
Zu den Anwendungen gehören: die Überwachung der Schrägseile von Schrägseilbrücken (weitgespannte Brücken, etwa Pylonkonstruktionen mit Schrägseilen); die Prüfung nachträglich vorgespannter Zugglieder in Spannbetonbauwerken; die Kontrolle der Abhängungen von Membran- und Seiltragwerken; die Prüfung der Seile von Antennen sowie von Strom- und Telekommunikationsmasten; die Überwachung von Kran- und Flaschenzugseilen; die Prüfung geotechnischer Verankerungen (Felsvernagelung, Hangverankerungen); und die Kontrolle der Seile von Seilbahnanlagen (Kabinenbahnen, Sessel- und Schlepplifte). Die Dauerüberwachung (mit fest eingebauten Kraftmessdosen) ist bei kritischen Ingenieurbauwerken gängige Praxis.
Normen und Kalibrierung
Die Prüfverfahren für die Seilspannung werden in Fachnormen genannt: EN 1993-1-11 (Eurocode für die Bemessung von Tragwerken mit Zuggliedern); EN 1996 (für Stahlseile und ihre Bauteile); EN 12385 (Begriffe und Einteilung von Stahlseilen). Die Kalibrierung tragbarer Durchbiegungs-Zugkraftmesser erfolgt mit nach ISO 17025 kalibrierten Referenz-Kraftmessdosen in akkreditierten Laboratorien. Die Schwingungssysteme verwenden Beschleunigungsaufnehmer hoher Klasse, kalibriert nach ISO 5347.
Auswahlkriterien
Die Auswahl richtet sich nach dem erforderlichen Spannungsbereich (von einigen zehn N bis zu mehreren hundert kN), nach dem Seildurchmesser (der die Rollengeometrie bestimmt oder für berührungslose Verfahren spricht), nach der Zugänglichkeit des Seils (bei berührenden Verfahren), nach dem Bedarf an Dauerüberwachung gegenüber regelmäßigen Messungen, nach der Verfügbarkeit eigener Software für die Spektralanalyse (beim Schwingungsverfahren) und nach den Datenschnittstellen für Archivierung und historische Auswertung der Kontrollen.
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