A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Messung elastischer Schwingungen an schlanken Bauwerken unter Windlast. Bestimmung von Amplitude und Frequenz mittels kinematischer GPS-Methoden
Elastische Schwingungen schlanker Bauwerke können mittels klassischer optischer Vermessungsverfahren nicht quantifiziert werden. Mit hochwertigen GPS-Ausrüstungen (Dual- Frequenz-Empfänger) und Anwendung kinematischer Methoden ist es möglich, für Punkte auf der Spitze des Bauwerkes die wechselnden Positionen in Bruchteilen von Sekunden mit einer Schärfe von wenigen Millimetern zu bestimmen. Aus einer Beobachtungskette mit einer Folge von Positionsbestimmungen kann die Auslenkung der Bauwerksspitze visualisiert, sowie Amplitude und Frequenz der Schwingung ermittelt werden. Erfolgreiche GPSAnwendungen werden am Bespiel des Stuttgarter Fernsehturms vorgestellt. Die Erkenntnisse aus der GPS-Messung stimmen mit den Resultaten des Jahres 1998 überein, als kürzere Datenreihen (24 Stunden, Datenrate 1 Sekunde) verwendet wurden. In der Messkampagne 2005/12 ist es zum ersten Mal gelungen, neben der Antwort auf dynamische Windlasten auch eine Reaktion auf eine statische Komponente der Windlast zu erkennen. Wünschenswert wäre es, Messungen bei höheren Windgeschwindigkeiten als bisher durchzuführen. Es ist jedoch schwierig, einen geeigneten Zeitpunkt für dieses Ereignis zu prognostizieren, da Starkwind nur regional begrenzt auftritt und der Fernsehturm Stuttgart sich nicht in einer meteorologisch exponierten Lage befindet. Der nadelförmige Stuttgarter Fernsehturm ist mit seinem elastischen Verhalten als Studienobjekt sehr gut geeignet. Die eingangs genannten Industriekamine, an denen ebenfalls GPS-Messungen durchgeführt wurden, sind zwar wesentlich höher, besitzen jedoch aufgrund ihrer Konstruktion und ihrer dicken Zylinderform eine wesentlich größere Steifigkeit.
Traditional Optical Surveying methods are not suitable to monitor vibrations of tall, slender structures. Using precise GPS equipments (Dual-Frequency-Receivers) and applying Kinematics GPS-Methods, it's possible to measure a point's position on the structure's spire within a split second - with a high degree of accuracy at few millimeters. Measuring a chain of successive positions, the displacement of the spire can be visualized. Amplitude and frequency of the vibration are determinable. The results from monitoring the Stuttgart Television Tower are presented as an example of a successful GPS application.
Messung elastischer Schwingungen an schlanken Bauwerken unter Windlast. Bestimmung von Amplitude und Frequenz mittels kinematischer GPS-Methoden
Elastische Schwingungen schlanker Bauwerke können mittels klassischer optischer Vermessungsverfahren nicht quantifiziert werden. Mit hochwertigen GPS-Ausrüstungen (Dual- Frequenz-Empfänger) und Anwendung kinematischer Methoden ist es möglich, für Punkte auf der Spitze des Bauwerkes die wechselnden Positionen in Bruchteilen von Sekunden mit einer Schärfe von wenigen Millimetern zu bestimmen. Aus einer Beobachtungskette mit einer Folge von Positionsbestimmungen kann die Auslenkung der Bauwerksspitze visualisiert, sowie Amplitude und Frequenz der Schwingung ermittelt werden. Erfolgreiche GPSAnwendungen werden am Bespiel des Stuttgarter Fernsehturms vorgestellt. Die Erkenntnisse aus der GPS-Messung stimmen mit den Resultaten des Jahres 1998 überein, als kürzere Datenreihen (24 Stunden, Datenrate 1 Sekunde) verwendet wurden. In der Messkampagne 2005/12 ist es zum ersten Mal gelungen, neben der Antwort auf dynamische Windlasten auch eine Reaktion auf eine statische Komponente der Windlast zu erkennen. Wünschenswert wäre es, Messungen bei höheren Windgeschwindigkeiten als bisher durchzuführen. Es ist jedoch schwierig, einen geeigneten Zeitpunkt für dieses Ereignis zu prognostizieren, da Starkwind nur regional begrenzt auftritt und der Fernsehturm Stuttgart sich nicht in einer meteorologisch exponierten Lage befindet. Der nadelförmige Stuttgarter Fernsehturm ist mit seinem elastischen Verhalten als Studienobjekt sehr gut geeignet. Die eingangs genannten Industriekamine, an denen ebenfalls GPS-Messungen durchgeführt wurden, sind zwar wesentlich höher, besitzen jedoch aufgrund ihrer Konstruktion und ihrer dicken Zylinderform eine wesentlich größere Steifigkeit.
Traditional Optical Surveying methods are not suitable to monitor vibrations of tall, slender structures. Using precise GPS equipments (Dual-Frequency-Receivers) and applying Kinematics GPS-Methods, it's possible to measure a point's position on the structure's spire within a split second - with a high degree of accuracy at few millimeters. Measuring a chain of successive positions, the displacement of the spire can be visualized. Amplitude and frequency of the vibration are determinable. The results from monitoring the Stuttgart Television Tower are presented as an example of a successful GPS application.
Messung elastischer Schwingungen an schlanken Bauwerken unter Windlast. Bestimmung von Amplitude und Frequenz mittels kinematischer GPS-Methoden
Breuer, Peter (author)
2006
13 Seiten, 9 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
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