David KAMPENHUBER

Dynamische Schadensanalyse auf Grundlage messtechnischer Untersuchungen an einer Eisenbahnbrücke mit einem Laser-Doppler-Vibrometer

Durch die rasante Entwicklung neuer Messtechniken steht heute neben den klassischen Prüfmethoden ein breites Spektrum an Messverfahren für die Identifikation des Zustandes einer Baukonstruktion zur Verfügung. Ein moderner Ansatzpunkt für diese Aufgabenstellung besteht in der messtechnischen Erfassung der dynamischen Antwort einer betrachteten Struktur und nachfolgender Datenanalyse zur Ermittlung der dynamischen Strukturparameter. Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden das Verfahren der modalen Schadensidentifikation und die Theorie der Energiekaskadierung, die beide auf der vorher genannten Grundidee beruhen, angewendet. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Funktionsweise, den Hardwarekomponenten und der mitgelieferten Software des verwendeten Messsystems (Laser-Doppler-Vibrometer). Dieses Messgerät bildet die Grundlage aller durchgeführten Messungen und gestattet berührungslose Untersuchungen von Bauwerksteilen auch aus größerer Entfernung. Daran anschließend wird die Theorie der Schadensidentifizierung bzw. Schadensdetektion durch Betrachtung messtechnisch ermittelter Schwingungsdaten aufbereitet. Im Speziellen wird dabei auf die Identifikation von Schäden durch die Analyse modaler Größen eingegangen. Als Abschluss der theoretischen Grundlagen wird ein Verfahren zur Schadensdetektion basierend auf einer Energiebetrachtung (Energiekaskadierung) beschrieben. Im nächsten Teil werden die beiden untersuchten Objekte sowie die daran durchgeführten Messungen vorgestellt. Nach der Beschreibung des Tragwerks wird die Wahl des näher untersuchten Anschlussdetails der betrachteten Eisenbahnbrücke diskutiert. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird als zweites Messobjekt ein generischer Prüfkörper in Form einer Stahlplatte („Versuchsplatte“) ausgewählt und untersucht. Der vorletzte Teil beschäftigt sich mit der Auswertung der Messaufzeichnungen der Eisenbahnbrücke und des Prüfkörpers, welche im Hinblick auf die aufbereiteten Theorien erfolgt. Dabei wird untersucht, ob die beschriebenen Auswirkungen von Schäden durch die Analyse der Messdaten bestätigt werden können. Im Speziellen wird auf das Zutreffen der erläuterten Theorie der Energiekaskadierung geachtet. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst und ein Ausblick über weitere Untersuchungsmöglichkeiten wird gegeben. 

 

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