Entwicklung eines sensorintegrierten Verbundankers zur Überwachung der Befestigungssituation

Der vorliegende Artikel stellt die Mechatronisierung eines herkömmlichen Verbundankersystems zur Integration einer sensorischen Zusatzfunktion für die zukünftige Überwachung von Befestigungssituationen vor. Hierzu wird die zentrale Fragestellung beantwortet, ob es möglich ist, Sensoren zur Zustandskontrolle der Befestigungssituation in ein chemisches Befestigungsmittel zu integrieren. Mit Erkenntnissen aus vorangegangenen Untersuchungen zu den Funktionsmechanismen und möglichen Designräumen in Verbundankern auf Vinylesterbasis werden Sensorelemente in solche Anker integriert. Um dies zu erreichen, werden relevante Schadensmechanismen ausgewählt, Randbedingungen für die Mechatronisierung eines Befestigungsmittels definiert und ein geeignetes physikalisches Messprinzip ausgewählt. Mit diesen Ergebnissen wird ein Sensorelement entworfen und in einen herkömmlichen Verbundanker auf Vinylesterbasis integriert. Dieses Sensorelement wird mit einer eigens hierfür entwickelten Messelektronik in einem Kalibrierprüfstand verifiziert. Durch die Validierung des Systems mit zentrischen Auszugsversuchen kann gezeigt werden, dass der integrierte kapazitive Abstandssensor die Detektion der Verbundankerverschiebung ermöglicht.

Sensor-integrated chemical anchor for continuous monitoring of the fastening situation
This article presents the mechatronization of a conventional chemical anchor system for the integration of an additional sensory function for the future monitoring of fastening situations. For this purpose, the central question is answered whether it is possible to integrate sensors for condition monitoring of the fastening situation into a chemical fastener. With knowledge gained from previous investigations on the functional mechanisms and possible design spaces in chemical anchors based on vinylester, sensor elements are integrated into such anchors. To achieve this, relevant damage mechanisms will be selected, boundary conditions for the mechatronics of a fastener will be defined and a suitable physical measurement principle will be chosen. With these results, a sensor element is designed and integrated into a conventional chemical anchor based on vinylester. This sensor element is verified in a calibration test rig using specially developed measurement electronics. By validating the system with centric pull-out tests, it can be shown that the integrated capacitive distance sensor enables the detection of the chemical anchor displacement.