3. Symposium "Experimentelle Untersuchung von Baukonstruktionen"

Termin

23. Juni 2005, 9:00 Uhr bis 17:30 Uhr

Veranstalter

TU Dresden, Institut für Massivbau
TUDIAS GmbH

Veranstaltungsort

Technische Universität Dresden
TU Dresden
Beyer-Bau, Hörsaal 118
George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden

Kontakt

Technische Universität Dresden
Institut für Massivbau
01062 Dresden
Fr. Kahle

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Programm

• Begrüßung
  Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach
  TU Dresden, Institut für Massivbau
  
• Experimentelle Tragsicherheitsbewertung alter Stahlbetondecken
  Univ.-Prof. i.R. Dr.-Ing. habil. Heinz Opitz
  TU Dresden
  Zusammenfassung: Ein experimenteller Tragsicherheitsnachweis bestehender Bauwerke durch Belastungsversuche kann beiunzureichender Kenntnis der Material- und Systemeigenschaften gegenüber einer Statischen Berechnung Tragreserven aufdecken, die eine Erhaltung des Bauwerkes ermöglichen bzw. Investitionen für Instandsetzungen verringern. So konnte die Gesellschaft für Wissens- und Technologietransfer an der TU Dresden mbH gemeinsam mit dem Otto-Mohr-Laboratorium in der denkmalgeschützten Wohnanlage „Erlweinhof“ in Dresden durch eine experimentelle Bestimmung der Tragsicherheit der 90 Jahre alten Stahlbeton-Geschossdecken den vorgesehenen Sanierungsaufwand reduzieren.
  
• Automatisierte zerstörungsfreie Untersuchungen an Spannbetonbauwerken
  Dr. rer. nat. H. Wiggenhauser, D. Streicher
  BAM, Berlin
  Zusammenfassung: Die zerstörungsfreie Untersuchung von Spannbetonbauwerken mit Radar, Impact-Echo und Ultraschallecho konzentriert sich auf die Ortung von Bewehrung und, wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahr, auf
  die Lokalisierung von Verpressfehlern in Spannkanälen. Für die automatisierte Untersuchung großer Flächen wurden in der BAM – Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung Scannersysteme entwickelt und an mehreren Brückenbauwerken
  erprobt. Die Messdaten der drei angewendeten Verfahren werden eingehend bearbeitet und miteinander kombiniert. Durch die Kombination der Verfahren kann sowohl die schlaffe Bewehrung als auch Spannbewehrung geortet und können Hinweise auf Verpressfehler gegeben werden.
  
• Dynamische Rissbreitenmessung an einem Konverterfundament – Einsatz von Schwerlastankern
  Dr.-Ing. M. Tschötschel, W. Fuchs
  HOCHTIEF Construction AG, Mörfelden-Walldorf
  Zusammenfassung: In einem Stahlwerk wurden durch die Umstellung des Herstellungsprozesses an einem Konverterfundament starke horizontale Schwingungen um die Konverterachse festgestellt. Im Rahmen von Schwingungsuntersuchungen wurden Frequenzen
  von 3,7 Hz und Verformungswege zwischen Getriebegehäuse und einem Festpunkt von 8 mm (Amplitudenweg) gemessen. Das bedeutet, bezogen auf das Konverterfundament, dass bereits nach kurzer Betriebszeit die Lastspielzahl für die Ermüdungsfestigkeit erreicht wäre. Über die gesamte Breite des Fundamentes verlaufen Risse, welche bei einer Lebensdauerabschätzung zu bewerten waren. Um über die tatsächliche Beanspruchung des Fundamentes Aussagen zu bekommen, wurden dynamische Rissbreitenmessungen während des Konverterbetriebes durchgeführt. Auf Basis der gewonnenen Messergebnisse konnten Aussagen zur Lebensdauer des Konverterfundamentes erstellt werden. Außerdem waren Vorschläge zur Überwachung der Verformungen und für eine mögliche Verstärkung der Fundamente vorzulegen.
  
• Genauigkeitspotenzial photogrammetrischer Messverfahren bei Belastungsversuchen textilverstärkter Beton- und Holzkonstruktionen
  Dipl.-Ing. Uwe Hampel
  TU Dresden, Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung
  Zusammenfassung: Die digitale Nahbereichsphotogrammetrie ermöglicht eine effiziente Erfassung dreidimensionaler Objektoberflächen bei experimentellen Untersuchungen. Der Beitrag stellt aktuelle Untersuchungen vor und geht auf Besonderheiten und das erreichbare Genauigkeitspotenzial im Zusammenhang mit der hochgenauen kontinuierlichen Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung bei baumechanischen Untersuchungen textilverstärkter Beton- und Holzkonstruktionen ein.
  
• Traglastuntersuchungen an Verbindungen aus natürlichen Wuchsformen und Formholzrohren
  Prof. Dr.-Ing. Peer Haller
  TU Dresden, Institut für Stahl- und Holzbau
  Zusammenfassung: In dieser Veröffentlichung werden Traglastversuche an natürlich gewachsenen Zwieseln und einer textilbewehrten Zwiesel-Formholzrohr- Konstruktion vorgestellt. Desweiteren werden numerische Simulationen an dreidimensionalen,
  anisotropen Modellen eines Zwiesels und der Zwiesel- Formholzrohr-Konstruktion (ZFK) gezeigt. Dabei wird der dreidimensionale, natürliche Faserverlauf des Holzes im Verzweigungsbereich des Zwiesels mittels einer Potentialfeld-Analogie berücksichtigt.
  
• Kaffepause
  
• Vergleich konventioneller mit faseroptischer Sensorik am Beispiel eines Pfahltestes in Dubai
  Dipl.- Ing. Thomas Wolff
  G.C.N. GmbH
  Arabischen Emiraten wurde von der Bauhaus Universität Weimar in Zusammenarbeit mit der Middle East Foundations Group L.L.C. Messungen an Bohrpfählen zum Zweck der wissenschaftlichen Untersuchung des Trag- und Verformungsverhaltens von Pfahlgründungen unter den speziellen Standortbedingungen von Dubai durchgeführt. Dabei wurden zur Erfassung der für das Trag- und Verformungsverhalten relevanten Parameter zwei unterschiedliche Messmethoden eingesetzt. Ergebnisse aus interferometrischer Längenmessung sollen den Messungen der mit konventionellen Schwingsaitenaufnehmern ermittelten Längenänderungen gegenübergestellt werden. Mit den daraus rekursiv ermittelbaren Eingangsparametern für die Berechnungsverfahren von Pfahlgründungen ist es ein Ziel der Untersuchungen, die Berechnungsannahmen zu überprüfen und die Bemessung zu optimieren. Der vorliegende Beitrag gibt einen
  Überblick über die eingesetzte Sensorik im Hinblick auf die Einsatzmöglichkeiten und die Handhabbarkeit unter Feldbedingungen. Da die Auswertungen noch nicht abgeschlossen sind, wird hier nur die grundlegende Messtechnik vorgestellt. Über die im Vergleich ermittelten Parameter wird später berichtet.
  
• Dom St. Marien zu Erfurt – Untersuchung des dynamischen Verhaltens der Dreiturmgruppe
  Dr.-Ing. Volkmar Zabel
  Bauhaus-Universität Weimar, Institut für Strukturmechanik
  Zusammenfassung: Im Vorfeld und im Anschluß an umfangreiche Sanierungsarbeiten an der Dreiturmgruppe des Doms zu Erfurt wurde das dynamische Verhalten des Bauwerks untersucht. Dabei wurden Resonanzen zwischen den unteren Teilschwingungen einiger Glocken und der ersten Biegeschwingung der Türme festgestellt. Weiterhin zeigte sich, daß die Turmgruppe beim Läuten der Glocken in den Flanketürmen zu Torsionsschwingungen angeregt wird. An ausgewählten Mauerwerksrissen konnten relative Rißuferbewegungen infolge der Glockenerregerkräfte nachgewiesen werden. Im Anschluß an die Sanierungsarbeiten zeigte sich ein Anstieg der Eigenfrequenzen um 5-7 % verglichen mit dem Zustand vor der Sanierung. Sowohl die nach der Sanierung beobachteten maximalen Schwinggeschwindigkeiten als auch zu diesem Zeitpunkt gemessenen Relativverschiebungen der ehemaligen Rißufer waren geringer als vor der Sanierung. Die Sanierungsarbeiten haben sowohl zu einer Steifigkeitserhöhung der Turmgruppe als auch zu einer Erhöhung der Beanspruchbarkeit durch dynamische Kräfte, die beim Glockenläuten auf die Turmgruppe einwirken, führten.
  
• Magneto-akustische Prüfung von Spannbeton
  Prof. Dr.-Ing. L. Zipser; W. Heimke; G. Hohndorf;
  HTW Dresden
  Zusammenfassung: Vorgestellt wird ein zerstörungsfreies magneto-akustisches Prüfverfahren für Spannbeton. Dabei werden die Spannstähle im Beton mit kurzen magnetischen Impulsen so stark angeregt, dass sie akustische Signale abgeben. Diese Signale werden mit Beschleunigungssensoren von der Betonoberfläche aufgenommen und elektronisch ausgewertet. Die Ergebnisse liefern Aussagen über Risse und Brüche in den Spannstählen.
  
• Belastungsversuche zur Bausubstanzerhaltung
  Dr.-Ing. Marc Gutermann
  Hochschule Bremen, Institut für Experimentelle Statik
  Prof. Dr.-Ing. Klaus Steffens, Prof. Dr.-Ing. Steffens
  Ing.-GmbH, Bremen
  Zusammenfassung: Bauwerke, insbesondere historische gewölbeartige Bauteile, verfügen in der Regel über erstaunliche Tragfähigkeiten, die allerdings selten durch rechnerische Nachweisführung allein bestätigt werden können. An Beispielen aus dem Brücken- und Hochbau wird aufgezeigt, wie sich rechnerische und experimentelle Tragfähigkeitsanalysen ergänzen und damit bestehende Konstruktionselemente einer modernen Nutzung zugeführt werden können. Neben Grundlagen der Methodik werden Ergebnisse von Belastungsversuchen an einer Fertigteilträgerbrücke (Lausitz) und an Bauteilen von höchster denkmalpflegerischer Bedeutung im Rahmen des Wiederaufbaus des Neuen Museums (Berlin) vorgestellt.
  
• Mittagspause
  
• Experimentelle Bauwerksdiagnostik am Beispiel der Strombrücke Magdeburg
  Dipl.-Ing. Oliver Hahn
  EBK Ingenieure GmbH, Weimar
  Zusammenfassung: Die Neue Strombrücke Magdeburg verfügt über geschädigte Lager. Zur Sicherstellung der dauerhaften Verfügbarkeit der Brücke als verkehrstechnische Hauptstrecke über die Elbe wurden als Grundlage für die Instandsetzungsplanung experimentelle Untersuchungen an der Brücke durchgeführt. Deren Konzeption und Umsetzung unter den gegebenen schwierigen Randbedingungen und wirtschaftlichen Möglichkeiten werden hier erläutert.
  
• Betongedächtnis – „Concrete memory“ – Nachträgliche Ermittlung der aufgetretenen Maximalspannungen im Betonquerschnitt
  Dr. rer. nat. Otto Kroggel
  TU Darmstadt, Institut für Massivbau
  Zusammenfassung: Untersuchungen des mikromechanischen Betonverhaltens insbesondere im Bereich der Anbindung von Matrix und Zuschlag mit optischen Verfahren zeigen, dass schon bei relativ niedrigem Lastniveau irreversible Veränderungen auftreten. Ultraschallexperimente in Transmission und Reflexion an Betonstrukturen unter mechanischer Belastung bestätigen diesen Befund: Mechanische Beanspruchungen hinterlassen irreversible Veränderungen, die sich in der Ultraschalldämpfung niederschlagen. Nachweisbar ist der Maximalwert dieser i.A. in der Vergangenheit liegenden Beanspruchung. Damit ergibt sich die Möglichkeit eines Monitorings der Maximalbeanspruchung ohne aufwendige Instrumentierung und permanente Beobachtung.
  
• Experimentelle Analyse des Tragverhaltens von textilverstärkten Bauteilen aus Stahlbeton
  Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach, Dipl.-Ing. Silvio Weiland
  TU Dresden, Institut für Massivbau
  Zusammenfassung: Zur Verbesserung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit können Stahlbetontragwerke mit textilbewehrten Feinbetonschichten nachträglich verstärkt werden. Im Beitrag wird anhand experimenteller Untersuchungen von Stahlbetonplatten die Erhöhung der Biegetragfähigkeit nachgewiesen und die Verbesserung der Gebrauchseigenschaften – kleinere Verformungen, geringere Rißbreiten und -abstände – gezeigt.
  
• Zur kombinierten Anwendung experimenteller und rechnerischer Methoden bei der Tragsicherheitsbewertung bestehender Massivbauwerke
  Prof.-Dr. Volker Slowik, Lutz-Detlef Fiedler, Gerd Kapphahn
  HTWK Leipzig, Fachbereich Bauwesen
  Zusammenfassung: Bei der experimentellen Tragsicherheitsbewertung gewonnene Erfahrungen zeigen, dass die Mehrzahl der Prüfprojekte eine kombinierte Anwendung experimenteller und rechnerischer Methoden erfordert. Dabei kommt der Bildung von wirklichkeitsnahen Rechenmodellen eine große Bedeutung zu. Finite-Elemente-Modelle eignen sich in besonderer Weise für derartige Aufgaben aufgrund der genauen geometrischen Abbildung der Tragwerke in 2D oder 3D, aufgrund der wirklichkeitsnahen Berücksichtigung der mechanischen Randbedingungen sowie aufgrund der Möglichkeit, nichtlineare Materialgesetze zu verwenden. Letztere sind erforderlich, um die bei Massivbauwerken charakteristischen Entfestigungsprozesse durch Rissbildungen nachbilden zu können.
  
• DTS-diagnosTM – Eine Methode der zerstörungsfreien Prüfung von Bauwerken und Bauteilen im Hoch- und Tiefbau
  Oleg Kusnezow, Novosibirsk
  Zusammenfassung: Die DTS diagnosTM - Methode ist eine zerstörungsfreie Prüfung zur Ermittlung und Überwachung des technischen Zustandes von Baukonstruktionen des Hoch- und Tiefbaues. Die Methode basiert auf der Ermittlung der dynamischen Parameter der Eigenschwingungen des Bauwerkes, die den technischen Zustand widerspiegeln. Beispiele der Verwendung der Methode sind bei Untersuchungen von Bauwerken in Sibirien angeführt.
  
• Kaffeepause
  
• Monitoring an Eisenbahndämmen – Ein innovatives Konzept zum Nachweis der Standsicherheit
  Dr.-Ing. S. Marx
  DB ProjektBau GmbH, Leipzig
  Zusammenfassung: Bei Beanspruchungserhöhung oder nach besonderen Ereignissen (z.B. Hochwasser) sind bei Erdbauwerken bestehender Eisenbahnstrecken Standsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise erforderlich, die in vielen Fällen allein durch eine konventionelle Nachrechnung nicht erbracht werden können. Daraus resultieren häufig umfangreiche Baumaßnahmen, die mit erheblichen Kosten sowie betrieblichen und planrechtlichen Problemen verbunden sind. Im Beitrag wird gezeigt, wie die sogenannte Beobachtungsmethode ergänzend zur Bewertung der Standsicherheit von bestehenden Erdbauwerken eingesetzt werden kann, um bautechnische Maßnahmen möglichst zu vermeiden oder zu reduzieren.
  
• Von MEMSA und Motes – Ein Blick in die (mögliche) Zukunft des Bauwerk-Monitorings mit Hilfe intelligenter Sensornetzwerke
  Dr. Frank Schubert, et. al.
  Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP), Dresden
  Dr. Christian Grosse
  Universität Stuttgart, Institut für Werkstoffe im Bauwesen
  Zusammenfassung: In jüngster Zeit ist verstärkt der Trend zu einer kontinuierlichen Überwachung von Bauwerken und Anlagen zu beobachten. Im Gegensatz zur klassischen, wiederkehrenden zerstörungsfreien Prüfung verbleiben bei diesem „Structural Health Monitoring“ (SHM) die Sensoren und Aktoren dauerhaft an der zu überwachenden Struktur und nehmen eigenständig oder auf Anforderung Messdaten auf, was einer quasi-Online-Überwachung entspricht. Ermöglicht wird diese Entwicklung durch die zunehmende Miniaturisierung von Computern und Sensor-/Aktorelementen, die Integration von Mikroprozessor, Speicher, Funksender und -empfänger sowie autarker Stromversorgung und Messgeräten (Sensoren), dies alles verbunden mit niedrigen Anschaffungs- und Betriebskosten. Das Anbringen von Dutzenden oder Hunderten solcher „Motes“ (engl. ‚Stäubchen’), kleinen autonomen Computereinheiten, zusammen mit miniaturisierten Wandlern, z.B. auf MEMS-Basis (Micro-Electro-Mechanical Systems), erlaubt nicht nur eine höhere Überwachungsdichte am Bauteil, sondern durch die Realisierung intelligenter adaptiver Netzwerke auch völlig neuartige Auswerteverfahren bis hin zu einer bildgebenden Online-Überwachung. Der Beitrag gibt eine Übersicht über den aktuellen Stand aktiver und passiver Netzwerke sowie deren Potential für die Überwachung von Ingenieurbauwerken.
  
• Entwicklungstendenzen zur Schwingungsdiagnose an Antrieben
  Dr.-Ing. Rainer Wirth
  GfM Gesellschaft für Maschinendiagnose mbH, Berlin
  
  
• Dauerüberwachung am Chemnitztalviadukt – eine innovative Lösung zur Datenanalyse und Zustandsbewertung
  Prof. Dr.-Ing. Guido Bolle
  FH Neubrandenburg, FB Bauingenieur- und Vermessungswesen
  Zusammenfassung: Die Dauerüberwachung von Tragwerken erfordert ein spezielles Daten- und Informationsmanagement. Diese Notwendigkeit ergibt sich aus den vielfältigen Randbedingungen, mit denen die Durchführung solcher Untersuchungen verbunden ist. Im Beitrag wird eine neues Konzept der Datenanalyse und –bewertung beschrieben, welches geeignet sein kann, Monitoring- Untersuchungen wirtschaftlicher zu gestalten und die Aussagequalität der Ergebnisse zu verbessern. Hierzu werden zunächst die Anforderungen an das Daten- und Informationsmanagement analysiert und im folgenden das Grundkonzept eines Expertensystems vorgestellt. Der Prototyp des beschriebenen Systems wird derzeit im Rahmen einer Dauerüberwachung am Chemnitztalviadukt in Chemnitz im Praxiseinsatz getestet und weiterentwickelt.
  
• Monitoring als Grundlage für Instandhaltung und Verfügbarkeit
  Dipl.-Ing. Joachim Roloff
  TÜV Industrie Service GmbH, Köln
  Zusammenfassung: Das Monitoring wichtiger Einfluss- bzw. Betriebsparameter bei Bauwerken spielt zukünftig eine wichtige Rolle, da es die Wissenslücken für die Umsetzung der richtigen Erhaltungsstrategie schließt. Das Monitoring ist dabei in einen Diagnoseprozess eingebettet, der abhängig von der Aufgabenstellung und vom Bauwerk eine sorgfältige Vorbereitung und die Analyse von Auswirkungen beinhaltet. Das Ziel sind klare Verhaltensregeln, die in ErhaltungsmaßnahmenUU umgesetzt werden können. Zur Wirtschaftlichkeit tragen dabei entscheidend standardisierte Abläufe und Monitoring Systeme bei. Dies wurde an drei Beispielen verdeutlicht.
  
• Diskussion und Schlussworte