DYUN

Intitulé du projet de recherche: Development and validation of dynamic testing methods to assess the state of civil constructions and their comparison with known assessment techniques

Référence: F1R-ING-PUL-05DUYN

Chef de projet: Danièle Waldmann

Équipe des chercheurs: Volker Bungard, (Doctorant), Markus Waltering (Doctorant), Stefan Maas, Arno Zürbes, Christoph Odenbreit

Domaine de recherche: Engineering / Génie Civil

Durée du projet: 2005.06.01 - 2008.05.31

Partenaires: Administration des Ponts et Chaussées, Equilibrage Lambert, BOMAG GmbH, KU Leuven

Objectifs:

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Development and validation of dynamic testing methods to assess the state of civil constructions and their comparison with known assessment techniques“ werden bekannte dynamische Methoden zur Beschreibung des Zustandes von Ingenieurbauwerken aus Stahl- und Spannbeton sowie Verbundbau angewendet und bewertet. Hierzu werden Veränderungen der Eigenfrequenzen, Eigenformen und der Dämpfung bei Schädigung oben genannter Strukturen untersucht. Diese sogenannten modalen Parameter einer Struktur ändern sich mit der Steifigkeit, sprich mit dem Schädigungsgrad einer Struktur, sofern diese Schädigung die Bauwerkssteifigkeit beeinflusst. Beim Stahlbeton sei diesbezüglich die Rissbildung im Beton zu nennen. Bezüglich ihrer Aussagekraft werden die Änderungen der modalen Parameter mit Veränderungen statischer Parameter, wie Verformungen und Dehnungen, die ebenfalls von der Steifigkeit des Bauwerkes abhängen, verglichen. Weiterhin werden Finite Element Modelle (FEM-Modelle) der Strukturen erstellt, die in der Lage sind, das Verhalten der Strukturen realitätsnah abzubilden. Zur Systemfindung des optimalen Modells dienen sowohl statische als auch dynamische Messungen. Zusätzlich sind neue dynamische Methoden zur Beurteilung des Zustandes oben genannter Strukturen entwickelt worden. Diese zielen auf Veränderungen im nichtlinearen Strukturverhalten mit zunehmender Schädigung und äußern sich in der Amplitudenabhängigkeit der Eigenfrequenzen und im Auftreten von Höher Harmonischen der Grundwelle bei sinusförmiger Anregung.

Bei dynamischen Untersuchungsmethoden spielen Veränderungen von Randbedingungen wie Lagerungen und Veränderungen von Umweltbedingungen wie Temperaturen eine wesentliche Rolle. Während man diese im Laborexperiment weitest gehend ausschließen kann, sind sie bei in-situ Versuchen nur schwer zu kontrollieren und können Aussagen verschleiern und verfälschen. Statische Untersuchungsmethoden sind diesbezüglich wesentlich unanfälliger in ihrer Ausführung jedoch auch aufwendiger. Zu unterscheiden und zu bewerten sind weiterhin dynamische Versuche mit definierter Anregung und solche bei denen lediglich ambient angeregt wird. Der Vorteil einer ambienten Messung ist, dass auf eine künstliche Anregung des Systems verzichtet werden kann, der Nachteil jedoch, dass die anregende Kraft unbekannt ist und Messungen nur schwierig untereinander zu vergleichen sind.
Folgende Untersuchungen zu diesem Thema sind bereits durchgeführt worden:

• Statische und dynamische Laborexperimente und FEM-Rechnungen an stufenweise definiert geschädigten Stahlbetonbalken
• Statische und dynamische Laborexperimente und FEM-Rechnungen an undefiniert geschädigten Stahlbetonbalken
• Dynamische Laborexperimente an vorgespannten Stahlbetonbalken bei unterschiedlicher Vorspannkraft
• Statische und dynamische Laborexperimente und FEM-Rechnungen an stufenweise geschädigten vorgespannten Stahlbetonplatten
• Statische und dynamische in-situ Experimente und FEM-Rechnungen an zwei stufenweise geschädigten Abriss-Brückenbauwerken Errichtung und Auswertung eines Monitoring-Systems einer neu hergestellten Verbundbrücke sowie FEM-Rechnungen

Folgende Untersuchungen zu diesem Thema, die noch durchgeführt werden sollen:

• Statische und dynamische in-situ Experimente sowie FEM-Rechnungen an mehreren Brückenbauwerken
• Statische und dynamische Laborexperimente und FEM-Rechnungen an stufenweise definiert geschädigten Stahlbetonplatte im Vergleich zu vorgespannten Platten
• Untersuchung von Temperatureffekten auf die modalen Eigenschaften einer Struktur