Baudynamiklabor

Die Anwendung zerstörungsfreier Prüfmethoden bei Untersuchungen von Bauteilen, Bauwerken und Tragstrukturen spielt im Bauwesen eine zunehmend wichtigere Rolle. Besonders bei der Beurteilung von Baumängeln und Bauschäden werden sie eingesetzt. Ein weiteres Gebiet, in dem zerstörungsfreie Prüfmethoden angewandt werden, sind die Untersuchung dynamischer Einwirkungen wie Erschütterungen aus Straßen- und Schienenverkehr, Bohrungen, Sprengungen oder Winderregung auf Bauwerke und / oder Personen in Bauwerken.

Dynamische Belastungen können bei bestimmter Intensität und in bestimmten Frequenzbereichen zu erheblichen Belästigungen von Menschen, sowie zur Schädigung von Gebäuden führen. Ursachen für Erschütterungen können u.a. der Straßen-/Schienenverkehr, Sprengungs- und Bohrarbeiten genannt werden. Maßgebend für die Intensität der Erschütterung ist nicht die Impulsgröße sondern eine Vielzahl von Parametern von denen die Entfernung von der Quelle und einige Bodeneigenschaften genannt seien. Damit Belästigungen und Schäden ausbleiben, können Schwingungen die bei den o.g. Arbeiten entstehen bereits in der Bauvorbereitungsphase gemessen werden. Hierbei wird die Auswirkung der Erschütterung, Schwinggeschwindigkeit oder Beschleunigung am Bauwerk gemessen. Auf dieser Grundlage können Geräte und Verfahren bestimmt werden, die nur geringe Erschütterungen erzeugen.

Ein weiterer Einsatz von Schwingungsmessungen bildet die Schwingungsüberwachung, bei der die gemessenen Schwingungen im Rahmen einer etwaigen Beweissicherung dokumentiert werden können. Die Überschreitung der zulässigen, für das Bauwerk unbedenklichen Werte, kann optisch und akustisch signalisiert werden.

Weiterhin kann der Überwacher automatisch z.B. per Fax informiert werden. Die Dauer der Schwingungsüberwachung kann zwischen einzelnen Ereignis und Dauerüberwachung über Monate hinweg gewählt werden.

Eine interessante Aufgabe stellte sich bei der Untertunnelung des Askanischen Platzes in Magdeburg. Zur Vermeidung von Erschütterungsschäden am ältesten Gebäude in Magdeburg - der Lukasklause - wurde diese über die gesamte Dauer der Baumaßnahme schwingungsüberwacht und dokumentiert.

Besonders interessante Untersuchungen wurden am Magdeburger Dom durchgeführt. Der nördliche Glockenturm mit zwei Glockenstühlen wurde hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens untersucht. Zunächst wurde der Glockenturm mit Hilfe eines Laserscanners vermessen. Mit Hilfe eines CAD-Programmes können die Abmessungen des Turms und der tragenden Balken der Glockenstühle aus solchen Scans einfach ermittelt werden. Die resultierenden CAD Zeichnungen wiederum bilden die Grundlage für eine Finite-Element-Modellierung zur numerischen Schwingungsanalyse des Turms. Nach der Laservermessung wurden Geschwindigkeitsmessungen an insgesamt fünf über die Turmhöhe verteilten Messpunkten durchgeführt. Die Messungen dienen zur Identifikation von Eigenwerten, Eigenformen und Dämpfungsparametern des Glockenturms.

Die Schwingungsmessungen erfolgten für verschiedene Zustände des Turms z.B. Glockenläuten und „Umwelt-Rauschen“ (Schwingung die ohne Anregung durch Glockenläuten durch Wind, Straßenverkehr u.a. auftreten). Nach der Auswertung der Messergebnisse wird ein Berechnungsmodell des Turmes aufbereitet.

Parallel zu den Schwingungsuntersuchungen finden Zerstörungsfreie Messungen zur Ermittlung der Holzmaterialwerte (E-Moduln) der Glockenstühle statt. Das Rechenmodell wird mit Hilfe aller Messergebnisse abgestimmt um schließlich weitere Schwingungssimulationen durchführen zu können.