Terrestrische Mikrowelleninterferometrie zur Bestimmung dynamischer Tragwerkseigenschaften bestehender Bauwerke

Viele traditionelle Messmethoden zur Bestimmung dynamischer Tragwerkseigenschaften an bestehenden Bauwerken erfordern Zugang zur Tragstruktur, um die entsprechenden Sensoren zu installieren. Vorgestellt wird die terrestrische Mikrowelleninterferometrie, ein beruehrungsloses und hochpraezises Messverfahren. Zur Anwendung dieser Methode ist nur ein freier Blick auf das Bauwerk erforderlich; Installationen von Dehnmessstreifen, Wegaufnehmern oder Beschleunigungssensoren mit den zugehoerigen Verkabelungen entfallen. Insbesondere bei Bauwerken der Infrastruktur, zum Beispiel Bruecken und Tunnel, bringt das erhebliche Vorteile. Vorgestellt wird die Methode in der Version IBIS-S (Image By Interferometric Survey), die eine Bestimmung von Bauwerksverformungen entlang des Profils des Messobjekts erlaubt. Dazu sendet ein Sensor kontinuierlich Mikrowellen aus, die am Bauwerk reflektiert wieder vom Sensor aufgenommen werden. Die maximale Messrate betraegt 200 Hertz, womit Schwingungen des Bauwerks mit Frequenzen bis zu 100 Hertz noch bei einem Abstand bis zu einem Kilometer zwischen Messobjekt und Sensor festzustellen sind. Beeinflusst wird die Genauigkeit der Messung massgeblich durch die Reflexionseigenschaften des Bauwerks. Bei Ecken und Kanten aus Metall, Beton oder Fels, die besonders gut reflektieren, betraegt die Messgenauigkeit der Verformungen bis zu 0,01 mm. Das Messverfahren wird am Anwendungsbeispiel einer Fussgaengerbruecke in Lissabon im Einsatz vorgestellt. Die 21 m lange Fussgaengerbruecke verbindet zwei Gebauede mit einem filigranen unterspannten Einfeldtraeger aus Stahl, der zugleich die Tragkonstruktion fuer eine Huelle aus gebogenen Glasscheiben bildet. Vor dem Einsatz von IBIS-S waren im Rahmen einer dynamischen Analyse der Konstruktion ohne Beruecksichtigung des Mittragens der Glasbekleidung die Eigenfrequenzen bestimmt worden. Hierbei ergab sich die erste Eigenfrequenz zu 1,2 Hertz. Die experimentelle Bestimmung der Eigenfrequenzen erfolgte fuer verschiedene Nutzungszustaende durch Fussgaenger: Gehen, Laufen, Springen. Dazu wurden die vertikalen Bewegungen durch ein unter der Bruecke aufgebautes Messgeraet erfasst. Die erste Eigenfrequenz ergab sich zu 2,4 Hertz. Sie war also doppelt so hoch wie die fuer die reine Tragkonstruktion. Die Weiterentwicklung des Verfahrens konzentriert sich auf die Anwendungsreife fuer wiederkehrende Brueckenpruefungen. Beitrag zum Special "Messtechnik im Bauwesen".