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Anwendung der Zuverlässigkeitsanalyse auf Messungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren am Beispiel der Tunnelinnenschalenprüfung
Bemessungsregeln werden im Bauwesen derzeit auf der Grundlage der so genannten Zuverlässigkeitsanalyse entwickelt. Auf ihr ist auch das Sicherheitskonzept der EUROCODES gegründet. Seit ungefähr einem Jahrzehnt werden auch Dauerhaftigkeitsanalysen nach dieser Vorgehensweise durchgeführt. Bei Bemessungsproblemen im Bauwesen werden die einwirkende Größe S und der Widerstand R gegenübergestellt. Bauteilversagen tritt dann ein, wenn die Einwirkung größer als der Widerstand ist. Da beide keine konstanten Parameter sind, liegt Bemessungen meist ein probabilistisches Konzept zugrunde, das die Streuung der Lasteinwirkungen auf ein Bauteil und die streuenden Materialeigenschaften des Baustoffs berücksichtigt. Es sind drei Zustände möglich: erlaubter Zustand, Grenzzustand und Versagen. Dabei werden R und S als Zufallsvariablen erfasst. Die Wahrscheinlichkeit für den Zustand R < S wird durch ein Integral bestimmt: Darin bezeichnet Fr(x) die Wahrscheinlichkeit, mit der R kleiner ist als ein bestimmter Wert Besteht die Grenzzustandsfunktion dagegen aus mehreren Basisvariablen und sind diese nicht mehr normalverteilt, ist eine einfache Handrechnung nicht möglich. Es kommen Approximationsverfahren zur Anwendung, die als FORM (First Order Reliability Method) oder SORM (Second Order Reliability Method) bezeichnet werden. Es wird erläutert, wie aus Daten einer normalen Tunnelinnenschalenprufung durch einfache statistische Auswertung mittels Histogramm Kenntnisse über die Streuung der Schalendicke und der verlegten rückseitigen Bewehrung gewonnen werden können. Diese Kenntnisse dienen als Grundlage, die Wahrscheinlichkeit vorhandener Minderdicken zu berechnen und damit für die Wirklichkeit abzuschätzen. Darüber hinaus zeigen Messungen am Versuchstunnel der MFPA Leipzig, wie mit Hilfe dieser Ergebnisse ein Grenzwert als Kriterium zur zuverlässigen Angabe von Minderdicken festgelegt werden kann. Unter Verwendung des Computerprogramms STRUREL wurden Parameterstudien durchgeführt, die die Auswirkung der Änderung der Randbedingungen der Prüfaufgabe zur Ermittlung von Minderdicken quantitativ beschreiben. Es wird gezeigt, wie Methoden der Zuverlässigkeitsanalyse nun auch auf Messaufgaben angewandt werden können. Dies wird am Beispiel der zerstörungsfreien Prüfung von Tunnelinnenschalen mit dem Ultraschallecho-Verfahren erläutert, dessen Anwendung in der Richtlinie RI-ZFP-TU des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung geregelt ist. Es wird gezeigt, wie Messdaten weitergehend ausgewertet werden können und welche Rückschlüsse daraus gezogen werden können. Damit kann die Eignung zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen bezogen auf die vorhandenen Randbedingungen der Prüfaufgabe auch quantitativ angegeben werden.
Design rules in civil engineering are usually developed by applying the reliability theory. Consequently the safety concept of the EUROCODES is based on this theory. Since a decade reliability analysis is carried out also for durability problems. In this article it will be shown how reliability theory can be applied to measurement tasks. Non-destructive testing of internal tunnel shells with ultrasonic echo is described as an example. The application is regulated in a guideline issued by the German Federal Ministry of Transport, Building and Urban Affairs. The realisation of data assessment and thereby achieved benefits are described. The appropriateness of non-destructive testing methods can be quantified in certain properties in relation to the boundary conditions of the testing task.
Anwendung der Zuverlässigkeitsanalyse auf Messungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren am Beispiel der Tunnelinnenschalenprüfung
Bemessungsregeln werden im Bauwesen derzeit auf der Grundlage der so genannten Zuverlässigkeitsanalyse entwickelt. Auf ihr ist auch das Sicherheitskonzept der EUROCODES gegründet. Seit ungefähr einem Jahrzehnt werden auch Dauerhaftigkeitsanalysen nach dieser Vorgehensweise durchgeführt. Bei Bemessungsproblemen im Bauwesen werden die einwirkende Größe S und der Widerstand R gegenübergestellt. Bauteilversagen tritt dann ein, wenn die Einwirkung größer als der Widerstand ist. Da beide keine konstanten Parameter sind, liegt Bemessungen meist ein probabilistisches Konzept zugrunde, das die Streuung der Lasteinwirkungen auf ein Bauteil und die streuenden Materialeigenschaften des Baustoffs berücksichtigt. Es sind drei Zustände möglich: erlaubter Zustand, Grenzzustand und Versagen. Dabei werden R und S als Zufallsvariablen erfasst. Die Wahrscheinlichkeit für den Zustand R < S wird durch ein Integral bestimmt: Darin bezeichnet Fr(x) die Wahrscheinlichkeit, mit der R kleiner ist als ein bestimmter Wert Besteht die Grenzzustandsfunktion dagegen aus mehreren Basisvariablen und sind diese nicht mehr normalverteilt, ist eine einfache Handrechnung nicht möglich. Es kommen Approximationsverfahren zur Anwendung, die als FORM (First Order Reliability Method) oder SORM (Second Order Reliability Method) bezeichnet werden. Es wird erläutert, wie aus Daten einer normalen Tunnelinnenschalenprufung durch einfache statistische Auswertung mittels Histogramm Kenntnisse über die Streuung der Schalendicke und der verlegten rückseitigen Bewehrung gewonnen werden können. Diese Kenntnisse dienen als Grundlage, die Wahrscheinlichkeit vorhandener Minderdicken zu berechnen und damit für die Wirklichkeit abzuschätzen. Darüber hinaus zeigen Messungen am Versuchstunnel der MFPA Leipzig, wie mit Hilfe dieser Ergebnisse ein Grenzwert als Kriterium zur zuverlässigen Angabe von Minderdicken festgelegt werden kann. Unter Verwendung des Computerprogramms STRUREL wurden Parameterstudien durchgeführt, die die Auswirkung der Änderung der Randbedingungen der Prüfaufgabe zur Ermittlung von Minderdicken quantitativ beschreiben. Es wird gezeigt, wie Methoden der Zuverlässigkeitsanalyse nun auch auf Messaufgaben angewandt werden können. Dies wird am Beispiel der zerstörungsfreien Prüfung von Tunnelinnenschalen mit dem Ultraschallecho-Verfahren erläutert, dessen Anwendung in der Richtlinie RI-ZFP-TU des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung geregelt ist. Es wird gezeigt, wie Messdaten weitergehend ausgewertet werden können und welche Rückschlüsse daraus gezogen werden können. Damit kann die Eignung zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen bezogen auf die vorhandenen Randbedingungen der Prüfaufgabe auch quantitativ angegeben werden.
Design rules in civil engineering are usually developed by applying the reliability theory. Consequently the safety concept of the EUROCODES is based on this theory. Since a decade reliability analysis is carried out also for durability problems. In this article it will be shown how reliability theory can be applied to measurement tasks. Non-destructive testing of internal tunnel shells with ultrasonic echo is described as an example. The application is regulated in a guideline issued by the German Federal Ministry of Transport, Building and Urban Affairs. The realisation of data assessment and thereby achieved benefits are described. The appropriateness of non-destructive testing methods can be quantified in certain properties in relation to the boundary conditions of the testing task.
Anwendung der Zuverlässigkeitsanalyse auf Messungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren am Beispiel der Tunnelinnenschalenprüfung
Taffe, Alexander (Autor:in) / Gehlen, Christoph (Autor:in)
Beton- und Stahlbetonbau ; 102 ; 812-824
2007
13 Seiten, 13 Bilder, 2 Tabellen, 10 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Praktische Anwendung von zerstörungsfreien Prüfverfahren an Spannbetonbrücken
Tema Archiv | 2001
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