Ortsaufgelöstes faseroptisches Messsystem

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420351665

Bauwerke des Hoch- und Ingenieurbaus werden auf Grundlage von Ingenieurmodellen und Konstruktionsregeln entworfen und berechnet. Zur Ableitung von Berechnungsmodellen, wie zum Beispiel physikalisch-basierte Ingenieurmodelle und zur Validierung von nicht-linearen Finite-Elemente-Modellen ist die genaue Kenntnis über das Trag- und Verformungsverhalten von tragenden Bauteile notwendig. Bei dieser Analyse werden standardmäßig experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um neben der aufgebrachten Belastung und Durchbiegungen vor allem die Dehnungen in Baustahl, Betonstahl und Beton zu messen. Bei der Dehnungsmessung werden bisher lokale Werte mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen oder gemittelte Werte mit induktiven Wegaufnehmern aufgezeichnet. Da die gezielte Verbesserung von bestehenden Berechnungsmodellen und die Validierung von nicht-linearen Finit-Elemente auf Basis lokaler Messwerte nur eingeschränkt möglich ist, planen die Lehrstühle und Institute für Massivbau, Baustatik und Stahlbau der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen gemeinsam eine ortsaufgelöste faseroptische Messtechnik zu beschaffen, die eine kontinuierliche Erfassung und gleichzeitig genauere Messdaten ermöglicht. Anhand aufgeklebter Glasfasern können Dehnungen in und auf Bauteilen (zum Beispiel aus Stahl- oder Spannbeton sowie Stahlverbundkonstruktionen) gezielt gemessen werden. Zusätzlich sind mit dem System erstmalig Dehnungen von Faserverbundwerkstoffen, wie flächige Carbonbewehrungen im Beton messbar, da bisher mit Dehnungsmessstreifen sowohl aus Platzgründen als auch durch Schwächung der Bewehrungsquerschnitte beim Aufbringen keine sinnvollen Messungen möglich waren. Zusätzlich können mit dem beantragten Großgerät ortsaufgelöste Messungen an Bestandsbauwerken deutlich vereinfacht werden, sodass eine präzisere Vorhersage der Lebensdauer sichergestellt werden kann. Durch eine kontinuierliche Messung mit faseroptischen Systemen wird eine neue Dimension der Auflösung und des Detailierungsgrades erreicht, der erheblich tiefere Einblicke in das tatsächliche Tragverhalten erlaubt. Solche detaillierten Dehnungsmessungen sind eine hervorragende Basis zur gezielten Herleitung von physikalischen Modellen. Obwohl schon zahlreiche gute physikalisch basierte Modelle vorliegen, ist zu erwarten, dass mit dieser Messtechnik viele Modelle neu überdacht und weiterentwickelt werden. Durch die ortsaufgelöste faseroptische Messtechnik kann zudem das aufwendige und teure Anbringen vieler Dehnungsmessstreifen entfallen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Ortsaufgelöstes Faseroptisches Messsystem
• Gerätegruppe: 8710 Optische Längenmeßgeräte (außer 062-067 und Meßmikroskope 503)
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Josef Hegger