Entwicklung eines EDV-Programms zur Schadensanalyse bei Holzbrücken auf Basis von Schwingungsmessungen

In dieser Bachelorthesis wurde das Thema „Entwicklung eines EDV-Programms zur Schadensanalyse bei Holzbrücken auf Basis von Schwingungsmessungen“ behandelt. Dieses bezieht sich hauptsächlich auf die Bauwerksprüfung an Holzbrücken.

Holztragwerke haben den großen Nachteil, dass im Vergleich zu Stahl- oder Betontragwerken eine Schädigung des Materials nicht frühzeitig über eine Sichtkontrolle an der Materialoberfläche festzustellen ist. Grund dafür ist, dass der natürliche Verfallprozess von Holz, der sich bei einem dauerhaften Feuchtigkeitsgehalt von über 20 M.-% im Inneren des Holzes einstellt, das Holz von innen heraus schädigt. Eine Prüfmethode für Holztragwerke muss also mit dem Ziel ausgeführt werden, den Zustand im Inneren des Holzes zu bestimmen. Die dafür angewendeten Prüfmethoden sind meist jedoch nicht zerstörungsfrei und für eine wiederkehrende Prüfung daher eher ungeeignet. Aus diesem Grund wurde eine Prüfmethode über die Messung der Eigenformen und deren Eigenfrequenzen entwickelt. Dies ist möglich, da die Eigenfrequenz eines Tragwerks hauptsächlich von der Biegesteifigkeit abhängig ist.

Autor

Sebastian Krug

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Programms, das zur Schadensanalyse bei Holzbrücken dienen soll. Die Voraussetzung für die Verwendung des Programms ist, dass an einer vermutlich geschädigten Holzbrücke die Eigenfrequenzen bestimmt werden.

Anschließend gibt das entwickelte Programm die Möglichkeit, alle relevanten Daten zu erfassen, die für eine automatisierte Erzeugung eines 3D-Modells der Brücke notwendig sind. Dies geschieht im Programm Microsoft-Excel. Danach erfolgt die automatische Erzeugung des 3D-Modells im Programm RSTAB. Die dabei benötigte Kommunikation zwischen den verschiedenen Programmen erlaubt die sogenannte COM-Schnittstelle.

Nach der vollständigen Erstellung des virtuellen 3D-Modells erlaubt das Programm die Berechnung der Eigenfrequenzen über das Modul DYNAM Pro. Anschließend muss ein Vergleich der real aufgenommenen Messwerte und der im Programm analytisch bestimmten Messwerte erfolgen. Da davon ausgegangen wird, dass das virtuelle Modell das reale Brückentragwerk im optimalen Zustand darstellt, sollte hier keine Differenz zwischen den real gemessenen und virtuell berechneten Eigenfrequenzen auftreten. Wenn aber doch festgestellt wird, dass das reale Tragwerk niedrigere Eigenfrequenzen als das virtuelle Modell aufweist, kann daraus abgeleitet werden, dass das reale Tragwerk eine geringere Steifigkeit als das virtuelle Modell besitzt.

Um diesen Steifigkeitsunterschied zu berechnen, besteht durch das Programm die Möglichkeit, über das Newtonverfahren, den Unterschied des Elastizitätsmoduls des Materials zu bestimmen. Über die Iteration nach Newton, ist es möglich, bis zu drei E-Moduln gleichzeitig zu iterieren und damit den Grad der Schädigung der Holzbauteile zu ermitteln.

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