Konzepte der optimalen Versuchsplanung für das Monitoring von Bauwerken

Tom Lahmer

Zuverlässige Aussagen über das Tragverhalten von Gebäuden jeglicher Art bedürfen einer exakten Beschreibung der Bauwerke mit Hilfe von mathematischen Modellen. Viele Bauwerke sind im Laufe ihrer Nutzung Alterungseffekten ausgesetzt. Speziell bei dynamischen Lasten kommt es zu Riss- und Bruchmechanismen. Beispielsweise führen wechselnde Wasserstände in Talsperren zu zyklischen Beanspruchungen der Staumauer. Risse, speziell im Gründungsbereich, sind die Folge.

Das Ziel einer effizienten Bauwerksüberwachung muss die verlässliche Identifizierung von Störstellen, Rissen oder sonstigen Schäden sein, die anschließend in ein mathematisches Modell übertragen werden können. Nur mit der präzisen Kenntnis solcher Schäden können Prognosen zum zukünftigen Tragverhalten der Bauwerke getroffen werden. Für die Identifizierung von  geschädigten Zonen müssen eine Reihe von Messungen ausgewertet werden. Die Frage, die sich für den planenden Bauingenieur stellt, ist, an welchen Stellen und mit welcher Art und Anzahl von Sensoren gemessen werden muss, um Schädigungen hinreichend zuverlässig zu identifizieren.Dabei gilt stets die Prämisse, mit möglichst wenigen Sensoren auszukommen, um ökonomisch zu arbeiten.

Des Weiteren sind einige Bereiche von Gebäuden messtechnisch nicht erfassbar; Messungen von Sensoren in der Umgebung dieser Stellen müssen ausgewertet werden, um etwas über den Zustand des nicht direkt beobachtbaren Gebietes sagen zu können. Der folgende Artikel beschreibt einige Aspekte und mathematische Methoden der optimalen Versuchsplanung und diskutiert die Anwendbarkeit der Methoden an zwei Beispielen: Einem Balken unter Zuglast mit Riss sowie der Durchsickerung einer geschädigten Talsperre.

Schlüsselbegriffe: Optimale Versuchsplanung, Systemidentifikation, Bauwerksüberwachung

Download PDF
Hier finden Sie mehr Informationen zum avn-Abonnement.