Langtitel: Entwicklung einer akusto-elastischen Spannungsmessung zum Bauwerk-Monitoring

Kurztitel: Akut

Förderprogramm: Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz „FuE-Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungseinrichtungen – Innovationskompetenz“ INNO-KOM Modul „Marktorientierte Forschung und Entwicklung“.

Projekpartner: Arbeitsgruppe EEL (Electronic Engineering Lab) – Fakultät Ingenieurswissenschaften unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerold Bausch (Professur Eingebettete Systeme und Signalverarbeitung, Fakultät Ingenieurswissenschaften) und die Arbeitsgruppe um den Bereich Baustoffe des Institutes IBBS (Institut für Baustoffe und Bauverfahrenssimulation) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Lutz Nietner (Professur für Bausanierung und Baustofflehre, Fakultät Bauwesen).

Bewilligungszeitraum: 01.01.2023 – 30.06.2025

Projektverantwortliche(r) seitens des IBBS: Prof. Dr.-Ing. René Sallier, Dipl.-Ing. Bernd Reimann

Forschungsgruppe: MRS im Bauwesen

Inhalt: Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines dauerhaften und kostengünstigen Online-Monitoring-Systems zur direkten Messung von mechanischen Spannungen bzw. –änderungen innerhalb eines Bauwerks.

Innerhalb dieses Forschungsvorhabens soll ein

• robustes,
• dauerhaft messendes und
• Kostengünstiges

Messsystem entwickelt werden, welches in der Lage ist, die beanspruchungsbedingten Veränderungen anhand der Ultraschalllaufzeitmessungen im Inneren mit Hilfe eines definierten Messkörpers an Bauwerken dauerhaft zu ermitteln und aufzuzeichnen.

Ziel ist es kompakte Smart-Sensoren konzeptionell zu entwickeln und baustellentauglich umzusetzen. Diese Messkörper werden je nach Baustoff (Beton, Stahl, Holz, Mauerwerk, etc.) kraft- und/oder formschlüssig in bzw. an das zu überwachende Bauwerk appliziert.

Die klare Zielstellung für das zu entwickelnde System ist die Messung von mechanischen Belastungen direkt am und im Bauwerk. Die physikalische Grundlage des Messverfahrens basiert auf einer Ultraschalllaufzeitmessung innerhalb eines Messkörpers. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschall-Druck- und -Spannungsmessverfahren von Bauteilen, bei denen im allgemeinen die Geschwindigkeitsänderung der transversalen und longitudinalen Wellen erfasst und ausgewertet werden müssen, nutzt das hier angestrebte in-situ-Messverfahren nur die Veränderung der Geschwindigkeit bzgl. der Longitudinalwellen innerhalb eines Messkörpers und ist somit robuster gegen Störungen.

Das geplante Messsystem vereint zwei Anwendungsfälle und bietet damit dauerhaft die Möglichkeit eine Überwachung in Echtzeit und Online durchzuführen. Einerseits kann das Messsystem an Bestandsbauwerken nachträglich installiert werden. Der zu entwickelnde Sensor wird bezüglich einer zerstörungsarmen Installation so klein wie möglich konzipiert, sodass die Zustandsbewertung gegeben ist und Sicherungs- sowie Erhaltungsmaßnahmen festgelegt werden können. Andererseits kann der Sensor auch in Neubauten an möglichen bausubstanzkritischen Punkten fest eingebaut werden. Damit ist gegeben, dass Messdaten mit Beginn der Errichtung gesammelt und bewertet werden können.

Online-Monitoring-Systems zur direkten Messung von mechanischen Spannungen