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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.
2021, ca. 240 S., zahlr. Abb. und Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Michael Peeters
Überwachungskonzepte für Brückenverstärkungen - Notwendigkeit, Grundlagen und messtechnische Umsetzung
Schriftenreihe aus dem Institut für Massivbau der Universität Duisburg-Essen, Band 8
2019, 186 S., zahlr. Abb. farbig und s/w. 21 cm, Softcover
TUDpress

 

 

Aufgrund der ungünstigen Entwicklung der Altersstruktur bestehender Brücken und den damit verbundenen Abnutzungserscheinungen und Schäden sowie der stetigen Steigerung der Verkehrsbeanspruchung besteht ein enormer Bedarf für die tragfähigkeitsrelevante Verstärkung von Massivbrücken im Bundesfernstraßennetz. Wie groß die Wirksamkeit und die dauerhafte Funktionsfähigkeit zur Verfügung stehender Verstärkungstechniken ist, kann oftmals jedoch im Rahmen der Bauwerksprüfungen nicht hinlänglich und objektiv überprüft werden. Darüber hinaus müssen die vorhandenen finanziellen Mittel sinnvoll mit Hilfe eines effizienten Erhaltungsmanagements eingesetzt werden. Die Ziele der Arbeit sind zum einen, den Verstärkungsbedarf beziehungsweise die Notwendigkeit zur Verstärkung von Massivbrücken im Bundesfernstraßennetz anhand von vorhandenen Bauwerks- und Schadensdaten grundsätzlich zu untersuchen. Die Analyse erfolgt dabei nicht objektbezogen für einzelne Bauwerke, sondern mit Hilfe von Methoden der Risikobewertung für häufig im Bestand befindliche Bauwerkstypen und Konstruktionsweisen, die repräsentativ für den Brückenbestand sind. Zum anderen besteht die Motivation der Arbeit darin, messtechnisch gestützte Konzepte für die Überwachung tragfähigkeitsrelevanter Verstärkungen von Massivbrücken zu erarbeiten, die der Bewertung der Wirksamkeit und der dauerhaften Funktionsfähigkeit von Verstärkungsmaßnahmen dienen. Dazu erfolgt im Anschluss an die konzeptionelle Entwicklung eine prototypische Implementierung eines Überwachungskonzeptes an einem realen Brückenbauwerk. Die Ergebnisse der Arbeit dienen insbesondere dem Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Planung, Umsetzung und Überwachung zukünftiger Instandsetzungs- und Verstärkungskonzepte für Massivbrücken im Rahmen eines effizienten Erhaltungsmanagements.

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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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Ralf Ertl, Martin Egenhofer, Michael Hergenröder, Thomas Strunck
Optische Mängel im Bild
Rudolf Müller Architektur
erkennen - bewerten - vermeiden
2017, 189 S., 254 farb. Abb. 24,5 cm, Hardcover
Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH &Co. KG

 

 

Diskussionen - auch über kleinste Abweichungen oder Unregelmäßigkeiten - führen spätestens bei der Abnahme zum Streit. Optische Mängel, merkantiler Minderwert und hinnehmbare Abweichungen sind die Schlagworte bei der Abnahme. Die Ansprüche und Erwartungen der Bauherren, die Vorgaben der Normen und Regelwerke und das technisch Machbare stehen sich dabei häufig entgegen. Aber welche optische Abweichung ist bereits ein Mangel? Gerade bei Abweichungen im optischen Erscheinungsbild ist die Bewertung schwierig und häufig strittig. Kann eine Beseitigung oder Nachbesserung verlangt werden? Wie wird ein angemessener Minderwert beziffert? Oder handelt es sich lediglich um eine Bagatelle, die hingenommen werden muss? Der Band zeigt mehr als 120 typische Beispiele und unterscheidet dabei zwischen Bagatellfällen und echten Mängeln, für die Minderung oder Nachbesserung verlangt werden kann. Im Grundlagenkapitel erläutern die Autoren die wichtigsten Hintergründe und bieten differenzierte Bewertungsmaßstäbe und Arbeitshilfen für eigene Schadensfälle. Für zahlreiche Beispiele typischer optischer Mängel werden anschließend unterschiedlich ausgeprägte Erscheinungsbilder einander gegenübergestellt und bezüglich ihrer Hinnehmbarkeit in verschiedene Kategorien eingestuft. Eine farbige Grafik zur Klassifizierung optischer Mängel zeigt den Grad der Beeinträchtigung des jeweiligen Beispiels auf einen Blick. Fallbezogene Hinweise vertiefen die Thematik.

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Werner Schneider, Walter Volkmann
Prozessorientiertes Bauprojektmanagement
DVP Projektmanagement
Kurzanleitung Heft 1
3., Aufl.
2017, xvii, 76 S., 11 SW-Abb., 6 Farbtabellen. 240 mm, Softcover
Springer, Berlin

 

 

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Forschungsberichte

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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

 

 

Das zweite Fraunhofer-Projekt mit dem Kurztitel "RFID- Sensor: Energie - Hygiene - Sicherheit" hat den Schwerpunkt in der Bau-Nutzungsphase. Anders als im ersten Fraunhofer-Projekt stehen hier die Aspekte der bauphysikalischen Nutzung von Bauteilen und deren Lebenszyklus im Vordergrund. So sollen mit Hilfe der RFID-Sensortechnik dynamische Informationen über den aktuellen Zustand einzelner Bauteile und Bausysteme erfasst und bewertet werden, um auch nach der Bauerstellung in der langjährigen Nutzungsphase eine Sicherung der Qualität durch ein "Hineinsehen" in die Bauteile mit Hilfe der RFID-Funk- und Sensor-Technik erreichen zu können. Hierbei bearbeitete das Fraunhofer IBP die Teilthemen Kennwerte und Qualitätsmerkmale von Bauteilen zu exemplarischen Anwendungen im Bereich Energie, Behaglichkeit, Hygiene und Sicherheit von Konstruktionen. Die Teilthemen des Fraunhofer IMS waren RFID-Technik und Sensortransponder, IT-Anbindung mit Standardisierung, hierarchische Verknüpfungen und IT-Zusatzfunktionen. Die Umsetzungsmöglichkeiten zu dynamischen Bauteil-/ Baukonstruktions-Daten für ein sog. "Gebäude-Monitoring" wurden gemeinsam und zusammen mit der ARGE RFIDimBau untersucht. Welche Potenziale in der Integration von schlanken Überwachungssystemen von Gebäudekomponenten mit RFID-Tags mit nachgeschalteten Software-Modulen stecken ist im ersten Fraunhofer-RFID-Projekt "Kennzahlen und Bauqualität" aufgezeigt. Vor allem der modulare Aufbau durch standardisierte Protokolle und Schnittstellen auf dem Informationsweg vom RFID-Tag bis zum Anwender ermöglicht eine Vielzahl von Nutzungen dieser Daten durch neue Dienstleistungen. In den Bereichen Facility Management (FM), Gebäudeleittechnik (GLT) oder Gebäudeautomation (GA) werden dazu Ideen vorgestellt. Die automatisierte Erstellung des Gebäude-Energieausweises ist ein gutes Beispiel wie mit der drahtlosen RFID-Sensor-Technik integriert in Baukonstruktionen wie Fassaden oder Dächer künftig für innovative Entwickler neue Mehrwert-Dienste anbieten können. Dies vor allem im Umfel

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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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Kosten- und Leistungsrechnung für präventive Qualitätssicherungssysteme am Beispiel von Holzwerkstoff- und Zulieferbetrieben. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2597
1994, 162 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Ableitung einer praxisgerechten Systematik qualitätsbezogener Kosten wurde ein integriertes Anforderungsprofil entwickelt, das sowohl neuere Erkenntnisse aus der Qualitäts- und Kostentheorie wiedergibt als auch aktuellen Entwicklungen in den Unternehmen gerecht wird. Abgeleitet aus dem integrierten Anforderungsprofil wird eine neue Gliederung qualitätsbezogener Kosten vorgeschlagen. Zu unterscheiden sind Kosten der Übereinstimmung, die eine Investition und damit einen Beitrag zum Unternehmenserfolg darstellen, und Kosten der Abweichung, die für die Verschwendung von Ressourcen stehen. Den genannten Kostengrößen ist eine Leistungsdimension gegenüberzustellen. Sie konkretisiert sich in den Leistungsgrößen Schaffung von Qualitätsfähigkeit, Optimierung qualitätsbezogener Kosten und Erlössicherung. Die Integration der Qualitätskosten- und Leistungsrechnung in das betriebliche Rechnungswesen erfolgt mit Hilfe der Modifikation neuerer Ansätze aus der Kostenrechnung hinsichtlich Anwendbarkeit auf das Qualitätsphänomen. Das Konzept der Verlustfunktion von Taguchi dient als Basis für eine verursachungsgerechtere Zurechnung qualitätsbezogener Gemeinkosten. Desweiteren wird ein pragmatischer Ansatz zur Erfassung externer Abweichungskosten vorgestellt.

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Zeitschriftenartikel

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Mosig, Oliver; Wellner, Sabine; Rudolph, Jörg
Belastungsprüfung im Kaufhaus Görlitz
Das Mauerwerk, 2020

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Driessen-Ohlenforst, Carla; Faulhaber, Armin; Raupach, Michael
SMART-DECK: Monitoring des Feuchtegehaltes und kathodischer Korrosionsschutz des Bewehrungsstahles in Brückenfahrbahnen durch Zwischenschicht aus Textilbeton
Bauingenieur, 2020

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Hase, Anke; Hase, Manfred; Van Deel, Hans-Günter
Vergleichende Griffigkeitsmessungen mit dem Seitenkraftmessverfahren (SKM) und dem Surface Friction Tester (SFT)
Straße + Autobahn, 2020

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Rauth, Florian P.; Merkle, Erich
Digitalised condition recording of the inner lining of the Auberg tunnel
Tunnel, 2020

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Keller, Sina; Michel, Chris; Schneider, Oliver; Müller, Jacob; Arnold, Matthias; Döring, Andreas; Hoyer, Mareike; Hinz, Stefan; Keller, Hubert B.
Überwachung von Brückeninfrastrukturen. Neuer Ansatz mit konventionellen und berührungslosen Sensoren (kostenlos)
Brückenbau, 2020

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