Dynamische Schadenserkennung für ein vollmaßstäbliches parabolisches Tonnengewölbe unter unterschiedlichen Setzungen der Stützen

Das Schwingungsverhalten eines polyzentrischen, nahezu parabolischen Tonnengewölbes in voller Größe unter unterschiedlichen Setzungen der Widerlager wird experimentell analysiert. Während der experimentellen Tests wurden die statischen und dynamischen Reaktionen des Gewölbes durch eine große Anzahl von Sensoren unterschiedlicher Art, die an geeigneten Stellen der Struktur und der Stützen angebracht sind, kontinuierlich überwacht.

Die von den Beschleunigungssensoren erfassten Daten werden zur Detektion, Lokalisierung und quantitativen Beurteilung des Schadens mittels eines speziell für Bögen entwickelten dynamischen Schadenserkennungsverfahrens (DDI) verwendet. Anhand experimenteller Ergebnisse kalibrierte numerische Modelle werden verwendet, um die Wirksamkeit des vorgeschlagenen DDI-Ansatzes zu bewerten. Die Position der Rissscharniere im Zusammenhang mit dem experimentellen und theoretischen Einsturzmechanismus des Gewölbes sowie deren tatsächliche Tiefe werden durch das vorgeschlagene DDI-Verfahren effektiv identifiziert, was die Fähigkeiten eines solchen Ansatzes zur Schadensbewertung auch in bestehenden vollständigen -Maßstabsmauerwerk.
Dynamische Schadensidentifikation (DDI)MauerwerkPolyzentrisches fast parabolisches TonnengewölbeSetzung der AbutmentsVollmaßstäbliche experimentelle AnalyseNumerische Modellierung
Viele historische Städte genießen das Vorhandensein von Mauerwerksgebäuden mit unschätzbarem historischen, künstlerischen und kulturellen Wert. Alte Mauerwerksgebäude leiden oft unter strukturellen Mängeln, Konstruktionsfehlern und Materialalterungsprozessen. In den letzten Jahren haben viele Forscher ihr Augenmerk auf die Möglichkeiten gerichtet, die das Structural Health Monitoring (SHM) für den Gesundheitszustand bestehender Mauerwerksstrukturen sicherstellen kann, bei denen Schäden schwer vorhersehbar sind und möglicherweise abrupte Einbrüche mit hohen Risiken für die Gemeinschaft.

In diesem Beitrag wird eine experimentelle Studie zur Wirksamkeit von zwei Arten von Spannungssensoren für die SHM von neuen Mauerwerkselementen vorgestellt. Keramische Piezosensoren und kapazitive Sensoren wurden in Mörtelfugen von zwei Probenserien aus Kalkarenit- und Tonziegelmauerwerk eingebaut. Alle Proben wurden unter einachsiger Kompression mit Verschiebungskontrolle getestet, um die Wirksamkeit der Sensoren bei der Aufzeichnung von Druckschwankungen innerhalb der verschiedenen Mauerwerkstypen zu bewerten und somit ihre potenzielle Verwendung für SHM-Anwendungen zu testen. Obwohl sowohl die keramischen als auch die kapazitiven Sensoren als Belastungssensoren für Betonbauwerke konzipiert wurden, zeigte ihr Einbau in Mörtelfugen im Vergleich mit Standardmessgeräten ein gutes Ansprechverhalten. Die Ergebnisse belegen die Eignung der Sensoren auch für SHM von Mauerwerkskonstruktionen.

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