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Zerstörungsfreie Ortung von Anomalien in historischem Mauerwerk mit Radar und Ultraschall. Möglichkeiten und Grenzen

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[Quelle: https://opus4.kobv.de]

Für die Sanierung von Bauwerken werden meist Informationen über die innere Struktur und den Aufbau, Belastungszustände, Feuchte- und Salzgehalte benötigt. Die Untersuchung mit zerstörungsarmen und -freien Methoden minimieren die dazu nötigen Eingriffe. Ebenfalls bieten die ZfP-Verfahren die Möglichkeit, den Erfolg einer Maßnahme zu kontrollieren sowie Prozesse über einen langen Zeitraum zu beobachten (Monitoring). Die Arbeit befasst sich mit der zerstörungsfreien Untersuchung von inneren Strukturen und des Aufbaus von Mauerwerk mittels Ultraschall und Radar. Der untersuchte Querschnitt wird tomografisch rekonstruiert. Diese Darstellungsart bietet den Vorteil der Tiefenbestimmung von Objekten und der besseren Visualisierung für Auftraggeber und/oder Laien. Es wurden die Laufzeiten der Longitudinalwellen rekonstruiert. Die Frequenzen der UItraschalluntersuchungen lagen bei 25 kHz sowie 85 kHz und der Radaruntersuchungen bei 900 MHz sowie 1,5 GHz. Die Rekonstruktion erfolgte mit dem Tomografieprogramm "Geo-Tom", welches auf der Grundlage des SIRT-Algorithmus arbeitet. Die untersuchten Querschnitte beinhalteten Anomalien bestehend aus Luft, Granit, Holz und Mörtel. Die Abmaße der Anomalien lagen zwischen 10-27 cm bezogen auf einen Querschnitt von 0,76 mal 1,0 m. Eine Ortung der Anomalien war möglich, wenn diese eine Laufzeitveränderung von mindestens der Größe des Messfehlers bewirken. Die Größe dieser Laufzeitdifferenz ist abhängig von den Abmaßen der Anomalie und dem Kontrast der elektromagnetischen bzw. akustischen Eigenschaften zwischen Anomalie und umgebendem Material. Eine Aussage über die Größe der Anomalie ist möglich, jedoch kann auf die Form nur bedingt geschlussfolgert werden. Des Weiteren kann durch den Vergleich der beiden Verfahren ein Rückschluss auf die möglichen Materialien der Anomalie gezogen werden.

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Bücher, Broschüren

Kerstin Hausknecht, Thomas Liebich
BIM-Kompendium.
Building Information Modeling als neue Planungsmethode
2., überarb. u. erw. Aufl.
2022, ca. 240 S., zahlr. Abb. u. Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Drohnen - Technik und Recht
bei gewerblicher und behördlicher Nutzung
2018, 577 S., 110 sw-Abb. u. Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Unbemannte Fluggeräte (im Volksmund "Drohnen" genannt) gewinnen aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten immer mehr an Bedeutung. Mithilfe dieser kamerabestückten Luftfahrzeuge lassen sich Gebäudeschäden registrieren, Hochspannungsmasten oder Schornsteine kontrollieren, schädliche Immissionen detektieren, Erntezeitpunkte feststellen oder auch Liegenschaften schützen - und dies alles zu einem Bruchteil der Kosten, die sonst für derartige Aufgaben anfallen. Auch die Ordnungsbehörden haben dieses Mittel für sich entdeckt und kontrollieren damit Veranstaltungen (z.B. Detektion von Hooligans bei Fußballspielen), dokumentieren Tatorte oder spüren Straftätern nach. Ist der Nutzen luftgestützter Ermittlungen durch diese ferngesteuerten Fluggeräte mittlerweile unbestritten, so fokussiert sich die Berichterstattung in den Medien auf weniger rühmliche Vorfälle wie den Überflug von Kernkraftwerken, den Transport von Rauschgift in Gefängnisse, Beinahe-Zusammenstöße mit Flugzeugen oder die Störung von Wahlkämpfen. Nicht selten handelt es sich in solchen Fällen um Fluggeräte, die aufgrund ihres geringen Gewichtes oder aufgrund ihrer nichtgewerblichen Nutzung noch unter die Kategorie Spielzeug fallen, aber durch ihren unsachgemäßen Einsatz Gefahren für die öffentliche Sicherheit und Ordnung heraufbeschwören. Auch wenn über dieses neue Phänomen in den Massenmedien und in Fachzeitschriften berichtet wird, gibt es bis heute kein wissenschaftliches Werk, welches sich sowohl mit den technischen Gegebenheiten dieser Fluggeräte als auch mit den rechtlichen Aspekten ihres Einsatzes befasst. Diese Lücke wird durch das Buch geschlossen.

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Kerstin Hausknecht, Thomas Liebich
BIM-Kompendium
Building Information Modeling als neue Planungsmethode
2016, 227 S., 84 Abb. u. 29 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Hannes Weeber, Simone Bosch
Bauqualität
Bauforschung für die Praxis, Band 60
Verfahrensqualität und Produktqualität bei Projekten des Wohnungsbaus
2003, 170 S., Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

"Die Betrachtung aller Facetten des Themas sind mir in dieser komplexen Form noch nicht begegnet. Es ist außerordentlich verdienstvoll, mit dieser Schrift einen Impuls zu setzen, die Wirkungszusammenhänge einer ganzheitlichen Betrachtung der Bauqualität nicht nur zu verstehen, sondern sich auch mit der konkreten Methodik der Umsetzung zu befassen. In seiner wohltemperierten Sprache liest sich der Bericht einfach angenehm und wird damit auch für den fachlichen Laien interessant, ohne die fundierte Durchdringung des Themas an irgendeiner Stelle verflachen zu lassen. Welches ist nun die Botschaft der Arbeit und an wen richtet sie sich? Der zweite Teil der Frage ist einfach zu beantworten: an alle am Wohnungsbauprojekt beteiligten Personen und Institutionen, Expressis verbis: wirklich an alle gleichzeitig, denn die vorgeschlagenen Verfahren würden zu keinem positiven Ergebnis führen, wenn sie nur von einzelnen Beteiligten praktiziert würden! Damit ist zum ersten Teil der Frage übergeleitet. Konsens über das gemeinsame Ziel kann zu Bauqualität führen, wenn auch durchgehend die Bereitschaft besteht, den hier nicht quantifizierten Mehraufwand zu leisten, hinzunehmen oder mindestens widerspruchslos zu ertragen. Eine "Demotivation aufgrund von Unterforderung" ist deshalb nicht zu befürchten, da gemessen an den üblichen Abläufen in der Projektorganisation hier ein anspruchvolles Scenario des "Miteinander" aufgebaut ist, das rational begründet, welcher Mehrwert im Verfahren und Ergebnis erreichbar ist. Und - by the way - die hier zusammengestellten Erkenntnisse können auf alle Arten von Bauprojekten extrapoliert werden." (Dipl.-Ing. Uwe Hameyer, Chefarchitekt GSW Berlin)

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Forschungsberichte

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Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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N. König, C. Philipp, B. Hanisch, K. Ebert, T. Gier, G. vom Bögel, A. Hennig, M. Lörcks
RFID, eine Schlüsseltechnologie für transparente Bauwerkserstellung und nachhaltigen Gebäudebetrieb (RFID-Sensor: Energie-Hygiene-Sicherheit)
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2908
2015, 139 S., zahlr. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem Projekt stehen die Aspekte der bauphysikalischen Nutzung von Bauteilen und deren Lebenszyklus im Vordergrund. So sollen mit Hilfe der RFID-Sensortechnik dynamische Informationen ?ber den aktuellen Zustand einzelner Bauteile und Bausysteme erfasst und bewertet werden, um auch nach der Bauerstellung in der langj?hrigen Nutzungsphase eine Sicherung der Qualit?t durch ein "Hineinsehen"in die Bauteile mit Hilfe der RFID-Funk- und Sensor-Technik erreichen zu k?nnen.

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Bernd Hillemeier, Horst Scheel
Ortung von Spannstahlbrüchen in metallischen Hüllrohren. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2827
1998, 140 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Verfahren zur Ortung von Spannstahlbrüchen in metallischen Hüllrohren nutzt den physikalischen Effekt, daß an Bruchstellen remanent magnetisierter Spanndrähte magnetische Streufelder entstehen. Die Spannglieder werden mit einem speziell zu diesem Zweck konstruierten Elektromagneten remanent magnetisiert. Der von den Spanndrahtbrüchen ausgehende magnetische Streufluß kann an der Betonoberfläche mit geeigneten Sensoren nachgewiesen werden. Störsignale erschweren die Interpretation der Meßergebnisse. Der größte Unsicherheitsfaktor bei der Quantifizierung des Schädigungsgrads ist die Bruchweite. Bei normaler Bewehrungslage können Brüche einzelner Spanndrähte bis zu einer Betondeckung nachgewiesen werden, die etwa das Zwanzigfache des Drahtdurchmessers beträgt. Bei sehr dicht und unregelmäßig verlegter Stahlbetonbewehrung verringert sich diese Nachweisgrenze. Vor der eigentlichen Spanndrahtbruchortung müssen die Spannglieder, wenn Abweichungen von dem in den Bauplänen angegebenen Verlauf zu erwarten sind, mit dem Radarverfahren lokalisiert werden. Je nach den baulichen Bedingungen sind unterschiedliche Hilfskonstruktionen erforderlich, um die Detektionsgeräte entlang des Spanngliedverlaufs zu führen. Die Hilfskonstruktionen ermöglichen die Überprüfung der Spannglieder von der oberen, einer seitlichen und der unteren Bauteiloberfläche aus.

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W. Manns, S. Wies
Betonprüfung zur Überwachung von Recyclingzuschlag aus Bauschutt
Bauforschung, Band T 2791
1997, 27 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bislang wurde keine befriedigende Korrelation zwischen den Eigenschaften eines Zuschlags aus mineralischem Baustoffgemisch (Recyclingzuschlag aus Bauschutt) und der hiermit erzielbaren Betondruckfestigkeit festgestellt. Das bisherige Freigabekriterium einer bauaufsichtlichen Zulassung, die augenscheinliche Ermittlung höherfester Bestandteile (mind. 80 Masseprozent), könnte für Festigkeitsklassen ab B 25 zu Sicherheitsrisiken führen. Daher erschienen Freigabekriterien auf der Basis von Betonprüfungen mit dem Ziel einer hohen Frühfestigkeit erfolgversprechend. Werden Prüfbetone mit einer Zusammensetzung gemäß der in der Arbeit durchgeführten Versuche eingesetzt, kann bereits im Alter von 48 bzw. 24 Stunden sicher beurteilt werden, ob das Recyclingmaterial einen gleichbleibenden Festigkeitsbeitrag liefert. Diese Betonkurzzeitprüfung erscheint insbesondere für Betone mit einer Festigkeitsklasse größer als B 35 geeignet, Sicherheitsrisiken durch schwankende Festigkeitsbeiträge der Recylingzuschläge zu minimieren. Bei Beton der Festigkeitsklasse B 25 sollte über die Notwendigkeit dieser Prüfung im Einzelfall aufgrund der Qualität des Recyclingzuschlags (Ausgangsmaterialien, Herstellung und Aufbereitung) entschieden werden.

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P. Glos, D. Henrici, B. Lederer
Kalibrierung der Betriebs-Biegeprüfung in Holzleimbaubetrieben zur Überprüfung der maschinell sortierten Brettlamellen anhand von nach EN 408 im Labor geprüften Zugprüfkörpern. Abschlußbericht
Forschungsthema: Vergleichende Betrachtungen europäischer Bauprodukten-Normen mit nationalen Bestimmungen.
Bauforschung, Band T 2662
1995, 30 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der Einführung des Eurocode 5 und der zugehörigen europäischen Stoffnormen sowie der beabsichtigten Ergänzung der DIN 1052 ist zunehmend eine maschinelle Sortierung von Schnittholz in Holzleimbaubetrieben und später auch in anderen Produktbereichen zu erwarten. Zur Qualitätssicherung des sortierten Holzes ist eine Biegeprüfung mit einer einfachen Biegeprüfvorrichtung vorgesehen, wie sie in Holzleimbaubetrieben zur routinemäßigen Prüfung von Keilzinkenverbindungen bereits verwendet wird. Da die bisher in Holzleimbaubetrieben eingesetzten Sortiermaschinen die Brettlamellen nach deren Zugfestigkeit sortieren, ist eine Kalibrierung der vorgesehenen Betriebs-Biegeprüfung anhand von im Labor durchgeführten Zugversuchen erforderlich, damit im Rahmen der Qualitätskontrolle geeignete Grenzwerte für die innerbetrieblich bestimmte Biegefestigkeit zur Verfügung steht. Für die Qualitätskontrolle maschinell sortierten Holzes mit der in Holzleimbaubetrieben vorhandenen Biegeprüfeinrichtung werden als Grenzwerte für die Mindestbiegefestigkeit (5%-Fraktilwerte) in den einzelnen Sortierklassen die charakteristischen Biegefestigkeitskennwerte der jeweiligen Festigkeitsklassen nach EN 338 "Bauholz für tragende Zwecke, Festigkeitsklassen" vorgeschlagen.

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A. Rauen
Prüfverfahren zur Wasserstoffversprödung bei Betonzusatzmitteln. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2625
1994, 14 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Vor der Zulassung von Betonzusatzmitteln wird deren Korrosionsunschädlichkeit geprüft. Die bisher in den Zulassungsrichtlinien vorgeschriebene elektrochemische Prüfung beschränkt sich auf den anodischen Korrosionsmechanismus. Schadensfälle an Spannstählen sind jedoch vorwiegend auf den kathodischen Korrosionsmechanismus, d.h. auf den Einfluß von Wasserstoff zurückzuführen. Es wird ein elektrochemisches Prüfverfahren vorgeschlagen, bei dem untersucht wird, ob das Zusatzmittel das Eindringen von Wasserstoff in den Stahl fördert. Die Versuchseinrichtung besteht aus zwei Kammern, die mit verdünnter Natronlauge bzw. mit einer Zementaufschlämmung, welche das Zusatzmittel enthält, gefüllt sind. Die Stahlblech-Trennwand wird von der Seite des Zusatzmittels her kathodisch bis zur Wasserstoffentwicklung polarisiert. Der durch das Stahlblech diffundierende Wasserstoff wird auf der anderen Seite des Stahlblechs oxidiert. Der dabei sich einstellende Strom ist der durchtretenden Wasserstoffmenge proportional. Er stellt ein Maß dar für die Eigenschaft des Betonzusatzmittels, das Eindringen von Wasserstoff in den Stahl zu fördern. Es wurden 12 Zusatzmittel und im Vergleich dazu Lösungen mit Thiocyanat in verschiedenen Konzentrationen geprüft. Thiocyanat stellt den bekanntesten Wasserstoffpromotor dar. Bei diesen Lösungen wurden deutlich höhere Stromstärken gemessen als bei den derzeit zugelassenen Zusatzmitteln.

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Zeitschriftenartikel

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Sebald, Jürgen
Bauaushubüberwachung und baubegleitende Kampfmittelräumung. Theorie und Wirklichkeit, Verantwortlichkeiten (kostenlos)
Bauportal, 2023

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Farhat, Rokhshid
Digitales Bauen auf der Baustelle. Einsatzszenarien und Optimierungspotenzial
Bautechnik, 2023

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Meins-Becker, Anica; Kelm, Agnes; Berg, Andree
Statusbericht zum Forschungsprojekt DigiBauDok
Bauingenieur, 2023

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Schlenger, Jonas; Pfitzner, Fabian; Braun, Alexander; Vilgertshofer, Simon; Borrmann, André
Digitaler Zwilling Baustelle. Baustellenüberwachung zur automatisierten Zeit- und Kostenkontrolle
Bautechnik, 2023

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Butenweg, Christoph; Marinkovic, Marko; Michel, Phillip; Lins, Robin; Renault, Phillipe
Isolierung und BIM-basiertes Bauwerksmonitoring des neuen Gebäudekomplexes für das BioSense-Institut in Novi Sad, Serbien
Bauingenieur, 2022

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