Projekt 24328/01

Diagnoseverfahren zur zerstörungsfreien Ermittlung der Tragfähigkeit historischer und neuerer Geschossdecken mit Hilfe von Schwingungsuntersuchungen bei Gebäudeumnutzungen

Projektträger

Dipl.-Ing. Hartwig Sellmann Beratender Ingenieur für Bauwesen Statik und Konstruktion
Konkordiastr. 14 b
30449 Hannover
Telefon: 0511- 45 33 38

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Durch die Erhaltung und Umnutzung historischer Gebäude können ökologische und ökonomische Ressourcen effektiv geschont werden. Die Zustandsermittlung von Bauwerken gewinnt daher verstärkt an Bedeutung. Bei einer geplanten Umnutzung, insbesondere bei älteren Gebäuden, ergibt sich häufig das Problem, dass die Kenntnis des realen Tragverhaltens der Deckenkonstruktionen mangelhaft ist. Die Annahmen, die für die statischen Berechnungen getroffen werden, spiegeln die Wirklichkeit häufig nur unzureichend wieder. Insbesondere historische Deckenkonstruktionen verfügen jedoch über hohe Tragreserven, die bei der rechnerischen Nachweisführung allein nicht berücksichtigt werden.
Zurzeit gibt es keine Möglichkeit, das wirkliche Tragverhalten von Geschossdecken mit einfachen Methoden zu ermitteln. Bisher wurde durch das Aufbringen großer statischer Lasten bei gleichzeitiger Messung der Verformungen auf das Tragverhalten der Konstruktion geschlossen.
Ziel des Gesamtprojektes ist die Entwicklung eines praxisgerechten, zerstörungsfreien Diagnoseverfahrens, das die Ermittlung der Tragreserven von Geschossdecken mit Hilfe von Schwingungsuntersuchungen mit geringem messtechnischen Aufwand und großer Genauigkeit ermöglicht.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Diagnoseverfahren basiert auf sich ergänzenden experimentellen, analytischen und numerisch dynamischen Methoden. Durch Schwingungsmessungen, bei denen unter anderem mobile Schwingerregeranlagen zum Einsatz kommen, und durch validierte numerische Modelle werden wesentliche dynamische Eigenschaften der Deckenkonstruktionen ermittelt. Aus den Eigenschwingungsformen sowie aus der Systemantwort auf eine bekannte Erregung können dann sowohl die Randbedingungen als auch die Steifigkeit und somit die Tragreserven der Konstruktionen ermittelt werden.
Es werden vier besonders relevante Deckentypen untersucht: Stahlbetondecken, Holzbalkendecken, Stahlsteindecken, Kappendecken. Die Entwicklung und Validierung des Diagnoseverfahrens erfolgt an Geschossdecken, deren statische Berechnungen und Konstruktionspläne vorliegen, so dass es abschließend für Decken ohne Bestandsunterlagen sicher anwendbar ist.


Ergebnisse und Diskussion

In der ersten Projektphase AZ 24328/01 wurden die theoretischen Grundlagen entwickelt. Die Ansätze wurden sowohl in numerischen Simulationen als auch in realen Messungen eingesetzt und erprobt. Sie zeigen vielversprechende Ergebnisse. Außerdem wurde ein Mess- und Auswertekonzept entwickelt und in mehreren Messkampagnen an unterschiedlichen Deckentypen stetig angepasst und optimiert.
Auf Grundlage der bisherigen Untersuchungen wurde begonnen, ein Berechnungs- und Auswerteprogramm zu implementieren.
Es sind weitere Messungen notwendig, um die theoretischen Ansätze zu erproben. Sie müssen für unterschiedliche Deckentypen verifiziert und optimiert werden. Die bisher durchgeführten Messungen an unterschiedlichen Deckenkonstruktionen haben gezeigt, dass die Anregung mit einer Schwingerregeranlage für leichte Deckenkonstruktionen, wie z. B. Holzbalkendecken, nicht geeignet ist. Daher muss eine weitere Methode für leichte Decken entwickelt werden, mit der die Steifigkeit der Konstruktion aus der Impulsanregung ermittelt werden kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Posterpräsentation auf dem Wirtschaftsempfang (Wissenschaft trifft Wirtschaft 2008) der Leibniz Uni-versität Hannover
Vortrag im Rahmen der Tagung Ressourcenschonendes Bauen und Bausubstanzerhaltung im ZUK der DBU (DBU-AZ 24328/03-23)


Fazit

Um die bestehenden Ansätze zu erproben und an realen Konstruktionen verifizieren zu können, ist die zweite Projektphase AZ 24328/02 erforderlich, die sich mit der Weiterentwicklung der in der ersten Phase entwickelten Grundlagen des Diagnoseverfahrens beschäftigt. Darüber hinaus sollen je nach Deckentyp geeignete ergänzende Verfahren zur Bauwerksdiagnose erprobt werden. Vor diesem Hintergrund werden dann für die Anwendung des Diagnoseverfahrens Empfehlungen zu ergänzenden Prüfverfahren für den jeweiligen Deckentyp gegeben.
Die Implementierung des Auswerte- und Berechnungsprogramm, mit dessen Hilfe realitätsnahe Ersatzsysteme sowie Systemwiderstände abgeschätzt werden können, muss abgeschlossen werden.