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Dynamische Bauwerksdiagnostik zur Revitalisierung von modernen und historischen Geschossdecken

Forschungsschwerpunkt:            Bauen im Bestand

Bearbeiterin:                                 Mona Lisa Keller

In den vergangenen Jahren zeichnet sich im Bauwesen aufgrund der Ressourcenverknappung und dem damit verbundenen Anstieg der Rohstoffpreise ein Wandel ab. Nachhaltigkeit dominiert die Zukunft des Bauwesens und der Erhalt sowie Umbau bestehender Bauwerke verzeichnet eine starke Zunahme gegenüber dem Abriss und Neubau. Die Grundlage für das Bauen im Bestand bildet jedoch eine ausreichende Kenntnis über das reale Tragverhalten der Bauten.

Die Revitalisierung bzw. Umnutzung von Geschossdecken bestehender Bauwerke verlangt einen rechnerischen Nachweis der Tragsicherheit. Gleichzeitig muss die Gebrauchstauglichkeit der Deckenkonstruktionen sichergestellt werden, was im Besonderen die Einhaltung zulässiger Durchbiegungen und Schwingungen beinhaltet. Dies gilt gleichermaßen sowohl für moderne als auch für historische Geschossdecken.

Aufgrund der häufig fehlenden Kenntnis über Konstruktion, Material und Lagerungsbedingungen bzw. Lastabtrag von bestehenden Geschossdecken kann der Nachweis der Tragsicherheit oftmals nicht geführt werden, ohne sehr konservative Annahmen treffen zu müssen. In der Regel ist dieses Vorgehen somit mit einem unwirtschaftlichen Ressourcenaufwand und hohen Baukosten verbunden. Alternativ können an den bestehenden Geschossdecken auch experimentelle Untersuchungen vorgenommen werden, welche Aussagen über die notwendigen Kenngrößen zur Zustandsbewertung ermöglichen. Diese experimentelle Bewertung wird im Allgemeinen mittels statischer Traglastversuche durchgeführt, die mit einem großen technischen Aufwand und erheblichen Kosten verbunden sind. In Anbetracht dieser Tatsache werden künftig kostengünstigere Methoden zur experimentellen Ermittlung der Tragfähigkeit benötigt.

Eine zeiteffiziente und kostengünstige Methode stellt die experimentelle Ermittlung der Tragfähigkeit, basierend auf der Messung der Geschossdeckendynamik, dar. Anhand der Messung des dynamischen Bauteilverhaltens können auf zerstörungsfreie Weise Rückschlüsse auf die Zustandsbewertung der Decken gezogen werden. Die Größe der benötigten Kräfte ist wegen der dynamischen Anregung in der Nähe zur Resonanz des Bauteils um ein Vielfaches kleiner als die Kräfte eines vergleichbaren Traglastversuches. Durch eine Schwingungsuntersuchung können reale Steifigkeitswerte der untersuchten Deckenkonstruktion ermittelt werden, die den spezifischen Deckenaufbau inklusive der Lagerungsbedingungen und etwaigen vorhandenen Tragwerksschäden, abbilden.

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Dynamische Bauwerksdiagnostik zur Revitalisierung von modernen und historischen Geschossdecken“ soll ein innovatives, baustellentaugliches Diagnoseverfahren zur Ermittlung der Tragfähigkeit und ggf. von Verstärkungsmaßnahmen moderner und historischer Geschossdecken entwickelt werden. Hierzu muss ein geeignetes Ingenieurmodell und darauf aufbauend ein adäquates Bemessungskonzept entworfen werden, welches auf Basis der gemessenen Tragwerkssteifigkeit die vorhandene Tragfähigkeit berechnet.

Stand der Bearbeitung (August 2016):

·         Entwurf und Herstellung der Referenzbauteile

·         Durchführung der dynamischen Versuche im Wechsel mit Traglastversuchen an den
          Referenzbauteilen

·         Zusammenstellung und Bewertung der Versuchsergebnisse

·         Kalibrierung des Messystems für Vor-Ort-Messungen

Finanzierung:

Das Forschungsvorhaben wurde in Kooperation mit dem Ingenieurbüro Pahn Ingenieure GmbH im Rahmen des zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AIF) beantragt.