Faseroptische Mikrodehnungsaufnehmer für die Bewertung der Struktur von Betonpfählen: Fid-Bau Portal

Faseroptische Mikrodehnungsaufnehmer für die Bewertung der Struktur von Betonpfählen

Schallert, Matthias

Pfahlschäden und fehlende allgemeingültige Methoden zur exakten Vorausberechnung des Tragverhaltens erfordern Maßnahmen zur Qualitätssicherung von Betonpfählen. Zur Strukturanalyse wird hauptsächlich die Low-Strain-Integritätsprüfung und zur Tragfähigkeitsanalyse das High-Strain-Verfahren sowie die statische Probebelastung eingesetzt. Die dynamischen Verfahren basieren auf der Theorie der 1-D Wellenausbreitung und der Messung der durch Stoßbelastung erzeugten Geschwindigkeit und Dehnung im Pfahlkopfbereich. Auf Basis hochauflösender extrinsischer Fabry-Perot-Interferometer-Sensoren wurde aufgrund spezieller Vorteile gegenüber konventionellen Dehnungssensoren ein faseroptischer Mikrodehnungsaufnehmer für die Einbettung in Betonpfähle und die Anforderungen der dynamischen und statischen Pfahlprüfung entwickelt. Durch experimentelle Untersuchungen an Betonproben und Modellpfählen wurden die Grundlagen zur Übertragung der Messinformation vom Beton auf den Sensor geschaffen. Eine neuentwickelte Art der Oberflächenapplizierung der Sensoren auf metallischen Sensorträgern ermöglicht die zuverlässige Dehnungsübertragung. In Abhängigkeit der Eigenschaften des Betons und der Wellenausbreitungsvorgänge der dynamischen Prüfverfahren wurde ein strukturintegrierbarer Sensorträger entwickelt und experimentell untersucht. Die Eignung der faseroptischen Mikrodehnungsaufnehmer für diese geotechnischen Anwendungen bei dynamischer und statischer Beanspruchung und der Nutzen einer erweiterten Pfahlinstrumentierung konnten nachgewiesen werden. Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Modellversuche wurden bei Untersuchungen an Fertigpfählen aus Stahlbeton in Feldversuchen verifiziert. Es wurde gezeigt, dass die Einbettung der Aufnehmer im Pfahl an geotechnisch relevanten Stellen eine aussagekräftigere Analyse ermöglicht. Die zusätzlichen Messinformationen können zukünftig als Eingangsgrößen für Berechnungsmodelle und zu deren Optimierung dienen.