Produkte & Objekte / MonitoringTabelle 1. EigenfrequenzenNr.Messung Messung geschädigtes Modell,Überbau Überbau ModellAusfall <strong>ein</strong>erWest Ost [Hz]BemerkungZugstrebe[Hz] [Hz] [Hz]1 4,75 4,71 4,65 Biegung 4,382 6,97 6,95 6,18 Torsion 5,96Erste Eigenform(Biegung) ausdem Rechenmodellbei4,65 HzBild 9. Nahebrücke in Bad KrueznachErste Eigenform(Biegung) mit<strong>ein</strong>er geschädigtenZugstrebeaus dem Rechenmodellbei 4,38 HzBild 11. Erste Eigenform des ungeschädigten/geschädigten Tragwerkes (Bilder: BBVVorspanntechnik)Bild 10. Tragwerksklassifizierung nach BRIMOS ®Die Dämpfungswerte sind <strong>ein</strong> hervorragender Indikator für denZustand des Tragwerkes bzw. der Haupttragelemente. „Problemzonen“dissipieren Energie in Form von Reibung, dieser Umstandspiegelt sich in <strong>ein</strong>er Zunahme der Dämpfungswertewieder. Höhere Dämpfungswerte resultieren z. B. aus Rissen,aus Verlusten an schlaffer bzw. Spannstahlbewehrung etc. DieTragwerke werden nach ihren Dämpfungswerten in 3 Klassen(Bild 10) <strong>ein</strong>geteilt:– Klasse A: sehr guter Zustand– Klasse B: guter Zustand, jedoch beanspruchtes Tragwerk– Klasse C: problematischer Tragwerkszustand.Die Frequenzspektren zeigen die dynamische Charakteristik desTragwerkes, welche durch Messung der Beschleunigungen errechnetwird. Mit der Frequenzanalyse sind Aussagen und Beurteilungenüber die Beanspruchung von Tragwerk bzw. Tragelementenmöglich. Unterschiedliche Schädigungsgrade widerspiegelnsich im Frequenzspektrum. Grundsätzlich dokumentiertdie Basismessung den aktuellen Zustand. Durch künftige Nachmessungenentsteht <strong>ein</strong> Trend der Eigenfrequenzen, welcher genaueAussagen über deren zeitlichen Verlauf und Entwicklungwiedergibt. Dadurch ist es möglich, Prognosen über die Entwicklungdes Tragwerkzustandes zu erstellen.Die Auswertung der <strong>ein</strong>zelnen Eigenformen ermöglicht dieZuordnung der Eigenfrequenzen zu entsprechenden Tragwerksbewegungen.Deutlich ausgeprägte Eigenformen signalisieren<strong>ein</strong>en guten Tragwerkszustand. Hierbei ist die Krümmung derEigenformbäuche <strong>ein</strong> wichtiger Parameter für die Beurteilung.Die Intensitätsanalyse zeigt den Zusammenhang zwischenEigenfrequenzen des Tragwerks und gemessener Schwingungsamplitude.Überschreiten die Schwingungsamplituden <strong>ein</strong>enGrenzwert, so ist mit <strong>ein</strong>er Schädigung des Tragwerkes oder vonTragelementen durch Materialermüdung zu rechnen. Parallel zuden meßtechnischen Untersuchungen wurde <strong>ein</strong> FE-Modell erstellt,an dem die dynamische Analyse <strong>zur</strong> rechnerischen Bestimmungder Parameter durchgeführt wurde. Die gemessenenEigenfrequenzen und die rechnerisch ermittelten Werte zeigtensehr gute Über<strong>ein</strong>stimmungen.Die Zugstreben, unzugänglich hinter der Widerlagerwandim Erdreich <strong>ein</strong>gebettet, bedurften der intensiveren Betrachtung.Bei der Berechnung wurden <strong>ein</strong> Versagen dieser Zugstreben modelliertund die entsprechenden Eigenfrequenzen und Eigenformenausgewertet. Die Ergebnisse der Berechnung sind mit denMeßergebnissen zu vergleichen und erlauben dadurch Rückschlüsseauf die Funktionstüchtigkeit der Zugstreben.Auffallend war der Abfall der Eigenfrequenzen durch dieSchädigung. Weiterhin zeigten die Eigenformen <strong>ein</strong>en gänzlichanderen Krümmungsverlauf. Da die Ergebnisse der Messungsehr gut mit den Ergebnissen der Berechnung am ungeschädigtenTragwerk korrespondieren, ist <strong>ein</strong>e Schädigung der Zugstrebenzum Zeitpunkt der Messung auszuschließen (Tabelle 1 undBild 11).SchlußbetrachtungenDer zunehmende Bestand an Ingenieurbauwerken im Bereichder Verkehrsinfrastruktur impliziert <strong>ein</strong>e immer größere Bedeutungder Erhaltungsproblematik von Kunstbauten. All<strong>ein</strong> inDeutschland wird der Straßen- und Schienenverkehr über mehrals 100000 Brücken geführt. Um diese zu erhalten und zu verwalten,ist <strong>ein</strong> effizientes Bauwerksmanagement-System erforderlich.Überwachungsmaßnahmen an Brücken kontrollieren <strong>ein</strong>erseitsdas Sicherheitsrisiko für die Benutzer, andererseits dieBeton- und Stahlbetonbau 99 (2004), Heft 12A7
Produkte & Objekte / MonitoringKosten für die Erhaltung, durch Setzen von Rehabilitationsmaßnahmenzum richtigen Zeitpunkt. Voraussetzung dafür sind umfassendeKenntnisse über den Bauwerkszustand und das Bauwerksverhalten.Bei den derzeit für die Brückenprüfung <strong>ein</strong>gesetzten <strong>Verfahren</strong>dominieren handwerkliche Methoden. WesentlichesMerkmal der Prüfmethoden ist die visuelle Beurteilung. DasSystem BRIMOS ® hat im Gegensatz zu diesen Untersuchungsverfahren<strong>ein</strong>en „ingenieurmäßigen“ Charakter. Durch die Messungdes Schwingungsverhaltens und die analytische Auswertungerhält man quantitative Größen, die nicht der Zufälligkeitunterliegen.Ziel der Untersuchung ist es, konventionelle Inspektionenund Begutachtungen zu ergänzen. Es ist <strong>ein</strong>e sinnvolle Kombinationaus beiden <strong>Verfahren</strong> anzustreben, die sicherstellt, daßnur an Objekten gearbeitet wird, die sich tatsächlich in <strong>ein</strong>embedenklichen Zustand befinden. Als vorteilhaft erweist sich dieRobustheit der Gerätschaften. Die Untersuchungen beanspruchenverhältnismäßig wenig Zeit für Auf- und Abrüsten und fürdie Messungen selbst. Der Verkehrsfluß wird gar nicht bzw. nurminimal be<strong>ein</strong>trächtigt. Dadurch kann <strong>ein</strong> besonders preiswertes<strong>Verfahren</strong> angeboten werden. Ein weiterer nicht zu übersehenderVorteil ist, daß durch die präzisen Aussagen des <strong>Verfahren</strong>s<strong>ein</strong>e Reihenfolge der Dringlichkeit von Erhaltungsmaßnahmengeplant und budgetiert werden kann und damit <strong>ein</strong>e längerfristigeMittelplanung möglich ist.Weitere Informationen:BBV Vorspanntechnik GmbH,Dipl.-Ing. Michael Buschlinger,Industriestraße 98, 67240 Bobenheim-Roxheim,Tel. (06239) 9981-0, Fax (06239) 9981-39,info@bbv-vorspanntechnik.de, www.bbv-vorspanntechnik.deA8 Beton- und Stahlbetonbau 99 (2004), Heft 12
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