1. Althen Sensors
  2. Projekt och tillämpningar
  3. Säkert förankrad tack vare miniatyrsensorer för jordtryck
fallstudie Anläggningsteknik och byggande | Maritim industri

Säkert förankrad tack vare miniatyrsensorer för jordtryck

Utforska projektet

Injekterade förankringselement spelar en avgörande roll inom byggbranschen, särskilt när det gäller att säkra konstruktioner i jord eller berg. Federal Institute for Hydraulic Engineering (BAW) i Karlsruhe genomför ett forskningsprojekt för att optimera deras bärförmåga och bättre förstå de påverkande variablerna. Med hjälp av miniatyrsensorer för jordtryck utförs belastningstester på injekterade kroppar i modellförsök och viktiga data om spänningsförändringar registreras.

I ett aktuellt forskningsprojekt undersöker Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe (BAW) de faktorer som påverkar bärförmågan hos injekterade förankringselement. Injekterade förankringselement används för att förankra konstruktioner säkert i jord eller berg. De ger en kraftanpassad anslutning mellan en struktur och undergrunden genom att permanent fixera dem genom att injicera cement, cementpasta eller andra injektionsmaterial, till exempel.

Användningsområden för förankringselement:

  • Schaktningsstöd
  • Slänt-, bank- och bergstabilisering
  • Brobygge
  • Grundförstärkning
  • Dammar och reservoarer

Vad är injekteringsbruk och injekteringsankare?

Ett injekterat ankare är en speciell typ av ankare som används för att fästa konstruktioner i jord eller berg. Det består av ett ankarhuvud, en ankarspänndel (t.ex. förspänningsstål eller stag) och en ankarkropp som gjuts in i marken. Ett borrhål borras i marken eller berget för installationen. Ankaret förs in och injekteras med en cementpasta, cementbruk eller injektionsharts (injekteringsbruk). När injekteringsmedlet har härdat kan ankaret spännas och belastas.

Injekteringsbrukskroppen utgör den stelnade delen av det injekterade ankaret. Injektering av t.ex. cementpasta skapar en fast bindning mellan ankaret och marken, vilket säkerställer optimal lastöverföring.

Bildkälla: Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)

Experimentell uppställning

Småskaliga modellförsök utförs för att testa de variabler som påverkar bärförmågan hos injekterade förankringselement. De testade injekterade elementen är tillverkade av cementpasta och har en diameter på 90 mm, inklusive en stålarmering. Jordstrukturen för dessa tester är fin- och mellansand. För testet installeras jordtryckssensorer av typen KDE-1MPA eller KDE-500KPA i testjorden för att därefter mäta spänningsförändringarna under produktionen av injekteringsbruk.

De mekaniska spänningarna runt ankaret och utdragningen av ankaret mäts på flera radiella avstånd från ankaret i alla riktningar och jämförs med en numerisk modell. Detta gör det möjligt att kontrollera om de teoretiska beräkningarna stämmer överens med de verkliga uppmätta värdena.

Dessa spänningar övervakas i olika skeden: under införandet av det tomma röret, fyllningen av cementpasta i det tomma röret, dragningen av foderröret och appliceringen av tryck på den flytande cementpastan.

Bildkälla:: Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)

Efter en härdningstid på en vecka dras ankaret upp ur marken och spänningsfördelningen övervakas igen.

En kompakt sensorgeometri och en elastisk sensorkabel är särskilt viktiga för dessa tester, så att sensorerna kan placeras och riktas in flexibelt och exakt i testbehållaren för att mäta spänningar på alla avstånd från förankringselementen. Jordtrycksgivarna KDE-1MPA och KDE-500KPA från Althen uppfyller alla nödvändiga krav.

Om jordtryckssensorerna

Jordtrycksgivarna i miniatyrformat i serierna KDE-PA och KDF-PA är speciellt utformade för modelleringstester inom byggbranschen. Med en diameter på endast 50 mm kan de integreras på ett optimalt sätt i testuppställningar. Deras dubbla membranstruktur minimerar mätytans ytförskjutning, vilket säkerställer exakt och störningsfri detektering av spänningsfördelningen i jorden.

Givarna är tillverkade helt i rostfritt stål och uppfyller skyddsklass IP68, vilket gör dem lämpliga för användning under extrema förhållanden. För enkel installation finns de tillgängliga med två kabelvarianter - antingen med sido- eller centrumanslutning på baksidan. Tack vare den robusta konstruktionen är de en kostnadseffektiv och tillförlitlig lösning för exakta jordtrycksmätningar inom forskning och praktiska tillämpningar.


Jordtryckssensorer för verklig drift

Althen erbjuder även lämpliga givare för direkt användning på byggarbetsplatser. Marktrycksgivarna KDA-PA/KDB-PA och KDC-PA/KDD-PA har en ytterdiameter på 200 respektive 100 mm och en dubbel membranstruktur. Medan KDA-PA används för att mäta trycket i marken och för att övervaka beteendet hos slänter, är KDB-PA lämplig för att mäta trycket i vallar eller på väggar i byggnader. Jordtryckssensorerna KDC-PA/KDD-PA kan på ett tillförlitligt sätt mäta jordtrycket i upphöjda och kustnära konstruktioner. Alla givare kan också användas för att övervaka dynamiska jordtryck eller vågor.

Via mätkedjan

För optimal signalförstärkning levererar Althen även kompletta mätkedjor som innehåller både givare och lämpliga mätförstärkare. Dessa är optimalt anpassade till utsignalerna. En mätkedja bestående av jordtrycksgivarna KDE-1MPA och KDE-500KPA och en 1-kanals töjningsgivarförstärkare SG-KP användes för testerna med de injekterade förankringselementen.