web_S&E_03_2020_ub

Schützen & Erhalten · September 2020 · Seite 69 Hanseatische Sanierungstage 2021 Unsere Referenten und ihre Themen Informationen des Bundesverbandes Feuchte & Altbausanierung e.V. BuFAS-News Schwingungsbasierte Bestimmung der Beanspruchung von Eisen- und Stahlfachwerkkonstruktionen von Dr.-Ing. Mai Häßler, Berlin PD Dr.-Ing. habil. Volkmar Zabel, Weimar Die Tragfähigkeitsbewertung einer bestehenden fachwerkartigen Ei- sen- und Stahlkonstruktion hängt wesentlich von den vorhandenen Stabnormalkräften und den dar- aus resultierenden Spannungen ab. Liegen ausreichend Informatio- nen zum Tragwerk und den äuße- ren Einwirkungen vor, können die Stabnormalkräfte im Fachwerk mit Hilfe rein rechnerischer Struktur- und Lastmodelle ermittelt werden. Allerdings ist die Überführung in ein statisches Modell insbesonde- re bei historischen Konstruktionen aufgrund von Unschärfen nicht immer eindeutig möglich, so dass sich der Spannungszustand meist nur ungenau bestimmen lässt. In diesen Fällen ist es erforderlich zer- störungsfreie messgestützte Ver- fahren zu verwenden. Das in die- sem Beitrag vorgestellte Verfahren basiert auf Schwingungsmessun- gen und der Finite-Elemente-Mo- dellkalibrierung. Die Stabkräfte von Zuggliedern in einem Fachwerk lassen sich anhand eines analy- tisch basierten Algorithmus un- ter Verwendung eines Vergleichs zwischen numerisch berechneten und experimentell ermittelten Ei- genfrequenzen und Eigenschwing- formen am Tragwerk bestimmen. Bei den getesteten Tragsystemen zeigte sich unter verschieden ho- hen Beanspruchungen eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den im Versuch aufgebrachten und den mit Hilfe des entwickelten Ver- fahrens identifizierten Stabnormal- kräften. Mit dem neuen Verfahren wird eine Möglichkeit eröffnet den tatsächlichen Spannungszustand in bestehenden filigranen Fach- werkkonstruktionen, deren Struk- turparameter nur teilweise bekannt sind, basierend auf Verfahren der Strukturdynamik zerstörungsfrei einschätzen zu können. Die Bewertung, Ertüchtigung und der Erhalt bestehender Bauten stellt ein immer wichtigeres Aufgaben- feld des Bauingenieurwesens dar. Zentrale Herausforderungen sind dabei Nachhaltigkeit, ressourcen- schonender Materialeinsatz und die Bewahrung des baulich kultu- rellen Erbes. Der Fokus der im Bei- trag dargestellten Untersuchungen bezieht sich aus Eisen- und Stahl- fachwerke, welche bereits seit dem 19. Jahrhundert für verschiedene Konstruktionen verwendet werden, z. B. für Dachbinder in Bahn- und Markthallen, Industriebauten oder als Fachwerkträger bei Brücken. Ein Beispiel hierfür sind die in den 1840er Jahren errichteten eisernen Dachtragwerke in der Eremitage in Sankt Petersburg (Bild 1). In Bezug auf die Vielfalt konstruktiver Pro- totypen sowie den Detailreichtum sind diese Fachwerkkonstruktionen ein herausragendes Zeugnis für den frühen europäischen Stahlbau. Übrigens: Die brilliante Siege- rin des Nachwuchs-Innovati- onspreises 2012, damals hieß sie noch Thi Mai Hoa Luong, unterbreitet acht Jahre später, gemeinsam mit Volkmar Zabel, wieder ein spannendes und hochkarätiges Thema.