D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

Ein berührungsloses, hochgenaues Monitoring-Verfahren zur Bestimmung dynamischerTragwerkseigenschaften bestehender BauwerkeDr.-Ing. Gwendolyn Läufer 1 , Dipl.-Ing. Sabine Rödelsperger 1 , Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider 2 , Dipl.-Ing. JonasHilcken 21 Institut für Physikalische Geodäsie, TU Darmstadt2 Institut für Werkstoffe und Mechanik im Bauwesen, TU DarmstadtMit einem terrestrischen Mikrowellen-Interferometer können Deformationen von Gegenständen mit einerGenauigkeit von bis zu 0,01 mm bei einer Messrate von 200 Hz bestimmt werden. Hierzu muss der zuuntersuchende Gegenstand weder instrumentiert noch begangen werden, einzig eine freie Sicht darauf istnotwendig. Auf diese Weise lassen sich Deformationen und Schwingungen bestehender Bauwerke auch imlaufenden Betrieb schnell, hochgenau und kostengünstig erfassen und daraus die dynamischenTragwerkseigenschaften ableiten. Die Mikrowellen-Interferometrie wurde bereits bei verschiedenen Projektenerfolgreich eingesetzt:• für das Monitoring von großen Bauwerken und ausgedehnten Strukturen (z. B. Staudämmen) (Alba et al.,2008),• für das Monitoring von Naturgefahren (z. B. Hangrutschungen, Vulkanflanken und Gletscher) mit (Tarchi etal., 2003; Noferini et al., 2006; Rödelsperger et al., 2009 und 2010a),• zur Schneehöhen und Lawinenüberwachung (Martinez-Vazquez und Fortuny-Guash, 2006).• zur Bestimmung der Eigenfrequenzen und Eigenformen von Bauwerken (z. B. Schornsteine, Hochhäuserund Brücken) mit (Bernadini et al., 2007; Gentile und Bernadini, 2009),• zur transienten Bestimmung der Deformationen von Bauwerken und Bauwerksteilen bei äußerenAnregungen.Der vorliegende Beitrag behandelt den Einsatz der Mikrowellen-Interferometrie zur Bestimmung dynamischerTragwerkseigenschaften bestehender Tragstrukturen. Hierzu wurden ausgewählte Bauwerke (Schornstein,Straßenbrücken, Eisenbahnbrücke, Fußgängerbrücke, Lärmschutzwand) hinsichtlich ihrer statischen unddynamischen Tragwerkseigenschaften analysiert, um die Genauigkeit, Vor- und Nachteile sowie verschiedeneAnwendungsmöglichkeiten zu überprüfen.Beispiel: Schornsteine des Heizkraftwerks auf der Lichtwiese, TU Darmstadt (links), Skizze des Messaufbaus (Mitte), Schwingungsamplituden fürzwei Frequenzen über die ganze Länge des Schornsteins (rechts).Unsere Ergebnisse zeigen, dass mit dem Verfahren durch die hohe Auflösung der Deformationen und dieeinfache Handhabbarkeit auch bereits bei geringen Anregungen dynamische Tragwerkseigenschaften bestimmtwerden können und einen direkten Vergleich mit dynamischen Berechnungen zulassen. Es ist zudem möglich,auch lange Tragstrukturen wie Brücken in einer Messung entlang einer Linie simultan zu erfassen, z.B. währendder Überfahrt eines Zuges, völlig ohne eine aufwändige Instrumentierung vornehmen zu müssen.Ziel weiterführender Forschungsaktivitäten ist es, die Praxistauglichkeit der Mikrowellen-Interferometrie für z.B.die wiederkehrende Brückenprüfung nachzuweisen. Hieraus lassen sich vermutlich auch Aussagen zumSchädigungszustand von Bauwerken treffen. Zudem soll der Einsatz auf weitere Bauteile wie Brückenhänger undaußen liegende Spannglieder ausgeweitet werden, deren statische und dynamische Eigenschaften sich mitanderen Messmethoden nur schwer erfassen lassen.249