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Leichtes und
Mittelschweres Fallgewichtsgerät
werden auf dem von TERRATEST® selbst
entwickelten und gebauten Kalibrierstand
„CS 01“ kalibriert. Dr. Bernhard
Korsch (links),
Kalibrierstellenleiter und Frank G. Schulz, CEO
präsentieren
stolz die Zulassungsurkunden der
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) für das
Leichte und Mittelschwere Fallgewichtsgerät.
Nur vier von sieben
Kalibrierstellen wurden
von der BASt für die Kalibrierung des
Mittelschweren Fallgewichtsgerätes zugelassen. |
Das
Leichte Fallgewichtsgerät für den dynamischen Lastplattendruckversuch ist gemäß
technischer Prüfvorschrift für Boden und Fels im Straßenbau TP BF-StB Teil B8.3
(2012) einmal innerhalb von 12 Monaten neu zu kalibrieren. Diese turnusgemäße Kalibrierung gewährleistet, dass die Geräte
auf der Baustelle präzise messen und die Messergebnisse zur Beurteilung der
Verdichtungsqualität von Böden gemäß ZTV E und ZTV A herangezogen werden
können. Messergebnisse eines nicht kalibrierten Leichten Fallgewichtsgerätes
dürfen nicht als Verdichtungsnachweise verwendet werden. Die Gültigkeit der
Kalibrierung kann anhand der Prüfplakette, die sich jeweils auf den Komponenten
des Gerätes befindet abgelesen werden. Die Bundesanstalt für Straßenwesen
(BASt) mit Sitz in Bergisch-Gladbach hat deutschlandweit sieben
Kalibrierstellen für die Kalibrierung von Leichten Fallgewichtsgeräten gemäß
neuer technischer Prüfvorschrift TP BF-StB Teil B8.4 (2016) zugelassen, jedoch
nur vier Kalibrierstellen für die Kalibrierung des neuen Mittelschweren Fallgewichtsgerätes. „Wir sind besonders
stolz darauf, dass wir auch die strengen Anforderungen der BASt an die
Kalibrierung des Mittelschweren Fallgewichtsgerätes sofort
erfüllen konnten“, sagt Dr. Bernhard Korsch, Kalibrierstellenleiter bei
TERRATEST® Berlin. „Wir haben unseren Kalibrierstand selbst entwickelt und dann
den Parametern des Mittelschweren Fallgewichtes angepasst. Vor allen Dingen die
Software an die neuen Setzungsmessbereiche des Leichten Fallgewichtsgerätes und des
Mittelschweren Fallgewichtsgerätes anzupassen, war eine Herausforderung. Heute
können wir mit Stolz behaupten, dass wir zu den Besten zählen. Die
Entwicklung des Mittelschweren Fallgewichtsgerätes und des dazugehörigen
Kalibrierstandes war eine komplexe Angelegenheit,“ so Dr. Korsch weiter. Die
BASt hatte Anfang Oktober 2016 alle sieben Kalibrierstellen in Deutschland
geprüft und Anfang Februar 2017 nur drei weiteren Kalibrierstellen neben
TERRATEST® die Zulassung für die Kalibrierung des Mittelschweren
Fallgewichtsgerätes erteilt. Das Mittelschwere Fallgewichtgerät gemäß TP Gestein-StB
Teil 8.2.1 hat im Gegensatz zum Leichten Fallgewichtsgerät eine doppelte so
hohe Stoßkraft. Diese erreicht man durch die Verwendung eines 15 kg
Fallgewichtes und der Verwendung von stärkeren Tellerfedern. Dadurch ist das
Mittelschwere Fallgewichtsgerät besonders gut geeignet für die Prüfung der
Tragfähigkeit von Schichten ohne Bindemittel nach ZTV SoB-StB
(Frostschutzschutzschichten, Kies- und Schottertragschichten, Deckschichten
ohne Bindemittel) oder ähnliche Schichten mit hoher Steifigkeit wie zum
Beispiel qualifizierten Bodenverbesserungen im Erd-, Straßen- und Tiefbau.
Bisher
produzierte TERRATEST® neben dem Leichten Fallgewichtsgerät mit 1,0facher
Stoßkraft auch ein Leichtes Fallgewichtsgerät mit 1,5facher Stoßkraft, das
vorwiegend in Nordrhein-Westfalen Verwendung findet, weil dort von Straßen NRW
(Straßenbaubehörde Nordrhein-Westfalen) eine entsprechende Prüfvorschrift
herausgegeben wurde. Diese Krafterhöhung wurde ebenfalls durch die Verwendung
eines 15 kg Fallgewichtes in Verbindung mit speziellen Tellerfedern erreicht.
Dieser Gerätetyp wurden mit einer sogenannten Werkskalibrierung ausgeliefert,
die sich an die Anforderungen der TP BF-StB Teil B8.3 anlehnte. TERRATEST®
bietet nun für bestehende alte vorhandene Belastungsvorrichtungen mit 1,5facher
Stoßkraft die Möglichkeit, diese kostengünstig in ein Mittelschweres
Fallgewichtsgerät gemäß TP Gestein-StB Teil 8.2.1 umzubauen und dann nach TP
BF-StB Teil B8.4 zu kalibrieren. Gleichzeitig wird die Messelektronik mit einer neuen Firmware ausgestattet,
die das Umschalten zwischen Leichtem Fallgewichtsgerät und Mittelschwerem
Fallgewichtsgerät erlaubt. So kann auf der Baustelle der Wechsel der
unterschiedlichen Belastungsvorrichtungen schnell und komfortabel durchgeführt
werden. Einfach „MFG“ im Menü der TERRATEST® Messelektronik auswählen,
Belastungsvorrichtungen tauschen und messen. Das einfache Handling ist ein
absolutes Plus bei der Verwendung des Mittelschweren Fallgewichtsgerätes. Der
Vorteil eines Umbaus liegt auf der Hand: auch ältere Geräte könnten dann gemäß
ZTV SoB-StB verwendet werden. Alle vorhandenen Leichten Fallgewichtsgeräte
können selbstverständlich mit einem Mittelschweren Fallgewicht aufgerüstet
werden. „Das versetzt unsere Kunden jetzt in die Lage, auch Schichten mit
besonders hoher Tragfähigkeit gemäß ZTV SoB-StB mit unseren Geräten
nachzuweisen“, so Frank G Schulz, CEO bei TERRATEST®. „Bisher konnten die
Leichten Fallgewichtsgeräte nur bis zu einem Wert von EV2 gleich 120 MN/m²
eingesetzt werden. Viele Kunden machen bereits von unserem Umbauangebot
Gebrauch und lassen ihre vorhandene alte 15 kg Belastungsvorrichtung auf die
neue Variante mit 2facher Stoßkraft umbauen“, so Schulz weiter.
Die
Kalibrierung der Fallgewichtsgeräte wird unter Laborbedingungen auf einem
starren Unterbau, einem Betonwürfel von 80 x 80 x 80 cm, durchgeführt und
besteht aus zwei unterschiedlichen Kalibriervorgängen. Zuerst wird die Kraft
der Belastungsvorrichtung auf einer speziellen Kraftmessdose kalibriert. Die
Kraft der Belastungsvorrichtung für das Leichte Fallgewichtsgeräte muss 7070
Newton und die Belastungsvorrichtung für das Mittelschwere Fallgewichtsgerät
14140 Newton betragen (1% Toleranz). Durch Veränderung der Fallhöhe oben an der
Ausklinkvorrichtung kann die Kraft verringert oder erhöht werden. Die
Impulszeiten des Stoßes sind mit 17 Millisekunden plus minus 1,5 bzw. 1,0
Millisekunden beim Mittelschweren Fallgewichtsgerät vorgeschrieben und werden
über die Vorspannung der Tellerfedern erreicht. Sind die Parameter Fallhöhe und
Vorspannung der Tellerfedern präzise eingestellt, werden drei Messreihen mit je
zehn Stößen auf dem Kalibrierstand durchgeführt. Die Belastungsvorrichtung ist
kalibriert, wenn die Abweichungen von Kraft und Impulszeit zwischen den
unterschiedlichen Stößen geringer als 1% ist und keine Ausreißer auftreten.
Nach der Kalibrierung der Kraft der Belastungsvorrichtung wird die
Setzungsmesseinrichtung in drei Kalibrierbereichen nämlich hart, mittelhart und
weich durchgeführt. Dazu wird die Lastplatte auf eine 30 mm starke, 30 kg
schwere Stahlplatte mit einem Durchmesser von 340 mm gespannt. Diese
Stahlplatte soll den Halbraum unter der Lastplatte symbolisieren. Unter die
Stahlplatte werden je Kalibrierbereich unterschiedlich starke
Polyethylen-Matten gelegt. Diese stehen für die unterschiedlichen
Setzungsmessbereiche. Die harte Matte führt zu einer Setzung von etwa 0,3 mm
und entspricht damit einem relativ gut verdichteten Boden mit einem Evd-Wert
von 75 MN/m² wie man ihn beim Straßenbau findet. Die weiche Matte führt zu
einer Setzung von etwa 1,6 mm und entspricht damit einem eher weichen,
unverdichteten Boden mit einem Evd-Wert von 14 MN/m², etwa dem für gewachsenem
Boden. Der Kalibrierbereich des Leichten Fallgewichtsgerätes ist durch die
Verwendung dieser von der BASt vorgeschriebenen Matten auf einen Messbereich
von etwa 15 bis 75 MN/m² festgelegt. Mit dem Mittelschweren Fallgewichtsgerät
werden mit anderen Mattenstärken dieselben Setzungen von etwa 0,3 mm, 0,5 mm
und 1,2 mm erreicht. Durch die doppelt so hohe Spannung unter der Lastplatte
während des Stoßes, wird das Gerät jedoch in einem Evd-Bereich zwischen 30 und
150 MN/m² kalibriert. Dieser Messbereich entspricht Ev2 Werten von bis zu über
200 MN/m², wodurch sich das Gerät hervorragend für die Messung auf Schichten
mit besonders hohen Steifigkeiten eignet.
Nachdem
die Matten unter der mit der Lastplatte verspannten Stahlplatte positioniert
sind, werden drei Wegsensoren von oben auf die Lastplatte gesetzt. Diese sollen
den Weg der Lastplatte unter der Stoßbelastung verfolgen und die maximale
Setzung exakt bestimmen. Da es sich um eine dynamische Messung mit einer Kraft
von 7070 Newton handelt und der Impuls lediglich maximal 17 Millisekunden
andauert, ist die präzise Ermittlung der maximalen Setzung mittels
Beschleunigungssensor nicht ganz so einfach. „Man staunt immer wieder wie genau
das System Fallgewichtsgerät misst“, sagt Sven Krone, zuständig für die
Kalibrierung der Leichten und Mittelschweren Fallgewichtsgeräte bei TERRATEST®.
„Unsere Fallgewichtsgeräte messen quasi bei jedem Stoß auf derselben Matte
immer den gleichen Wert. Die Messungen sind extrem wiederholbar und differieren
nur im einstelligen µ-Bereich. Wenn man sich einmal vor Augen führt, dass ein
menschliches Haar eine Stärke von 50 µ hat, ist das eine absolute
Präzisionsmessung, wenn unser Gerät bei zehn Stössen eine Streuung von 3 µ
aufweist“, schwärmt Krone von der Messgenauigkeit der TERRATEST®
Fallgewichtsgeräte.
Der
Mittelwert der maximalen Setzung die von den drei Wegsensoren ermittelt wird,
wird mit der maximalen Setzung verglichen, die der TERRATEST® Sensor ermittelt.
Nur wenn die Abweichungen über alle drei Kalibrierbereich äußerst gering sind
und sich im µ-Bereich befinden ist das Gerät kalibriert. Unter Verwendung eines
Kalibrierfaktors, können die Messwerte des TERRATEST®-Sensors den Messwerten
der Wegsensoren angepasst werden. Das Gerät misst nach erfolgter Kalibrierung
absolut präzise und ist damit kalibriert für Messungen auf der Baustelle. Alle TERRATEST®-Geräte verfügen
über eine interne Kalibriererinnerung, die den Anwender bereits vor Ablauf des
Kalibrierzyklus an die bevorstehende Kalibrierung erinnert. Die Kalibrierung
wickelt TERRATEST® durch einen Hol- und Bringservice ab, die Abwicklungsdauer
für den gesamten Kalibriervorgang beträgt in der Regel etwa eine Woche.
„Wir freuen uns, dass sich die Akzeptanz des
dynamischen Lastplattendruckversuches mit dem Leichten Fallgewichtsgerät durch
die neue Kalibriervorschrift für das neue Mittelschwere Fallgewichtsgerät
erhöht. Der Messbereich des Gerätes umfasst nun auch die Bereiche für Schichten
mit hohen Steifigkeiten“, sagt Frank G Schulz. „Der zeitaufwendige und
kostenintensive statische Lastplattendruckversuch mit Hilfe eines
Kontergewichtes wie zum Beispiel eines beladenen LKW ist einfach zu aufwendig
und kann zum Beispiel im Leitungsbau und an schwer zugänglichen Stellen wie
Hinterfüllungen nur bedingt durchgeführt werden. Die Nachfrage nach unserem
Leichten Fallgewichtsgerät steigt auch immer mehr von Seiten öffentlicher
Auftraggeber wie Städte, Gemeinden und Versorgern. Ein weiteres eindeutiges
Zeichen dafür, dass die Messmethode mit dem Leichten Fallgewichtsgerät auf dem
Vormarsch ist“, so Schulz weiter.
