Tragfähigkeitsanalyse im Bestand mittels Schwingungsanalyse

Der Erhalt und Umbau von Bestandsgebäuden spielt gegenüber dem Abriss und Neubau in Zukunft eine immer größere Rolle im Bauwesen. Dieser Wandel ist unter anderem auf das zunehmende Alter der baulichen Substanz, die Optimierung des verfügbaren Wohnraums und der  Verknappung von nichterneuerbaren Ressourcen zurückzuführen.
In der Praxis ist dies allerdings mit einigen Problemen verbunden. Fehlende Informationen über die verwendeten Baustoffe, Konstruktionen und historische Bemessungsverfahren erschweren das Einschätzen von bestehenden Gebäuden. So kann der Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit oftmals nicht erbracht werden, ohne konservative Annahmen treffen zu müssen. Problematisch ist zudem, dass die meisten Regelwerke und Bemessungsvorschriften ausschließlich für den Neubau konzipiert sind, sodass Maßnahmen für die Umnutzung von Bestandsgebäuden aufwendiger und teurer werden als nötig oder gar der Neubau vorgezogen wird.
Aus diesem Grund ist die Entwicklung von neuen Bewertungsansätzen und zuverlässigen Methoden zur Zustandsbewertung von größtem volkswirtschaftlichen Interesse.
Im Rahmen dieses Beitrags wird eine Methode vorgestellt werden, wie mit Hilfe von Schwingungsmessungen die Randeinspannung von Stahlbetondecken, die durch Auflast von massiven Außenmauerwerkswänden erzeugt wird, experimentell ermittelt werden kann. Dabei wird insbesondere die Geometrie der ersten Biegeeigenform ausgenutzt. Die Lage von Wendepunkten, Nullstellen und Maximalstellen in der gemessenen Eigenform erlauben Rückschlüsse auf die Systemeigenschaften und Rand- bzw. Lagerungsbedingungen. Es wird gezeigt, dass die messtechnisch gewonnenen Erkenntnisse gemeinsam mit den ebenfalls gemessenen Eigenfrequenzen für die Entwicklung eines FE-Rechenmodells des Systems genutzt werden können (model updating), welches dann das Verhalten in dynamischer und schließlich auch statischer Hinsicht realitätsnah widerspiegelt. Mithilfe dieses Modells soll es dann möglich sein, auch diejenigen Systemeigenschaften mit zu berücksichtigen bzw. die Tragreserven infolge von Einspannungen zu nutzen, die ohne dynamische Untersuchung nicht bekannt wären.