Online ingenieurgeodätisches Monitoring eines alten Gebäudes mit geodätischen Methoden

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1 Ismail KABASHI Online ingenieurgeodätisches Monitoring eines alten Gebäudes mit geodätischen Methoden

2 Einleitung Sensoren und Konzepte Das Projekt- Rißmonitoring (Setzmaß) an bestehenden Bauwerken-altes Gebäude am Bruck/Leither Die Messsysteme-Automatische Totalstationen zur automatischen Setzungsmessung angrenzender Bauwerke Methodik der Messwerterfassung und Auswertung Zusammenfassung

3 1.Einleitung Bedeutung von Monitoring Monitoring Bestimmung von Abweichungen vom normalen Verhalten (Niemeier, 2005) In dieser Definition wird ausgedrückt, dass a) für viele Objekte eine statische Auffassung nicht ausreicht, es vielmehr wichtig ist, das zeitliche, physikalisch oder thermisch bedingte Verhalten zu kennen, d.h. mögliche Veränderungen und deren Ursachen in die Bewertung mit einzubeziehen. b) es erforderlich ist, einen Normalzustand bzw. ein normales Verhalten zu definieren und mit funktionalen Abhängigkeiten zu beschreiben. c) es für die Abweichungen wichtig ist, eine Größenordnung zu kennen, die als verträglich, normal bzw. unkritisch anzusehen ist und entsprechend Schwellwerte als Warnung bzw. Grenzwerte für ein konkretes Eingreifen zu definieren.

4 DIN : Überwachung Überwachungsvermessung: Vermessung zur Feststellung von Bewegungen und Verformungen von technischen und natürlichen Objekten, die in der Gesamtheit aller notwendigen Maßnahmen der Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation besteht. Zielgrößen einer Überwachungsvermessung nach DIN , 4.2 sind:- Verschiebung, Verdrehung, Setzung, Hebung, Senkung, Schiefstellung,Scherung, Dehnung, Stauchung, Biegung, Verwindung, Scherwinkel, Verzerrung.

5 Teilaspekte von grundsätzlich mehrskaligen geometrischen Fragestellungen sind hier nach der Objektdiemnsion gegliedert. Für einige dieser Anwendungsfälle werden in den folgenden Unterabschnitten ausgewählte Lösungsansätze präsentiert: -cm - dm Veränderung von Bauteile unterunter- schiedlichen Lasten, thermischen und chemischen Einflüssen -cm - m Rissmonitoring an bestehenden Bauwerken -m - 100m Überwachung des Langzeitverhaltens ganzer Bauwerke -m - km Überwachung rutschungsgefährdete Hänge, Ufer und Felsblöcke -10m - 100km Monitoring von Vulkane, Spaltengebiete -global Global Earth Monitoring System

6 Anwendungsfälle von Monitoring Hier ergeben sich für das geodätische Monitoring unterschiedliche Anwendungsfälle: Monitoring als Vorsorgemaßnahme Ziel ist die Beweissicherung und vollständige Schadensvermeidung durch rechtzeitige Gegenmaßnahmen. Monitoring als vorbereitendes oder begleitendes Beobachtungsinstrument Ziel ist es, durch kontinuierliche Messungen in einem Rückkopplungsprozess unnötige und kostspielige Arbeiten zu vermeiden. Monitoring als Notfall- und Warnsystem Das Monitoring wird eingesetzt, um die Wirksamkeit von zeitnahen Notfallmaßnahmen zu prüfen und bei weiterem Fortschreiten oder Beschleunigen der Deformationen eine Warn- oder Alarmkette auszulösen. Ziel ist die Vermeidung weitergehender Sach- oder Personenschäden in der Umgebung.

7 Sensoren und Konzepte Monitoring mit Automatisierten Messsysteme- geodätischen Sensoren Eine wichtige Zielsetzung des Monitoring ist die Gewinnung von relevanten Aussagen über bestimmte Eigenschaften und Verhalten des Untersuchungsobjektes. Die geforderten Aussagen beziehen sich dabei meinst auf Funktionalitäten, die Standsicherheit oder die Gültigkeit von Modellannahmen. Obwohl die klassischen periodischen Überwachungs-verfahren auch Teil des Monitoring angesehen werden können, liegt sein Schwerpunkt in den kontinuierlichen Messungen unterschiedlicher Art. Monitoring mit einem Monitoring mit mehreren Monitoring mit Motorisierten Tachymeter GNSS-Antennen Neigungssensoren Programm Anbieter Infromationen (Stand 2009) GeoMos Leica Geosystems Geomonitor Solexperts AG IGM intermetric GOCA GeoNav GmbH, FH Karlsruhe 4D Control Trimble DC3 Dr. BERTGES Vermessungstechnik

8 Das Projekt- Rissmonitoring (Setzmaß) an bestehenden Bauwerken-alte Gebäude am Bruck/Leither Foto (I. Kabashi)

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10 Ziel der Überwachung des Setzmaßes Das Ziel dieser Überwachungstätigkeit ist es, außergewöhnliche Positionsänderungen bei Renovierungsarbeiten (am Gebäude) rechtzeitig erkennen zu können. Als außergewöhnlich gilt eine Positionsänderung dann, wenn das Setzmaß kontinuierlich zunimmt und sich dabei kein Beharrungszustand einstellt. Schlauchwaage

11 Die Messsysteme Automatische Totalstationen zur automatischen Setzungsmessung angrenzender Bauwerke

12 Datenkommunikations-Box VMT TPS/GNSSControl

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14 Wann wird überwacht - Überwachungsintervalle? Mit Absprache mit dem Statiker ist es festzulegen, wann die Überwachungsmessungen beginnen sollen und in welchen Zeitabständen sie zu wiederholen sind. Überwachungsvorgang Die Entscheidung, welche Messinstrumente eingesetzt werden und wie die Messintervalle gewählt werden müssen, hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab: Art des zu überwachenden Objekts, Ausdehnung des Messgebietes, Genauigkeitsanforderungen, Gefahrenpotential, Größe der Deformationen, Geforderte Reaktionszeit etc. Messergebnisse Nulllinie (Nullmessung) Grafik Andere Epochen Die Diagramme sollen die aktuellen Differenzen (Höhen und Lage) aller Punkte zur Nullmessung präsentieren. Wer beurteilt die Entwicklung des Setzmaßes Die Entscheidung soll interdisziplinär getroffen werden: Bodenmechaniker, Statiker, Geodät

15 Methodik der Messwerterfassung und Auswertung GNSS/GPS/LPS based Online Control and Alarm System (GOCA) Die GOCA-Hardware besteht aus einem Satz von GPS und LPS-Sensoren und Kommunikationseinheiten, die als Sensor-Array im Überwachungsbereichinstalliert werden. GOCA-Software Festlegung sowie Überprüfung des stabien Refernzpunktrahmens über Netzausgleichung (Stufe 1). 3D- Georeferenzierung der Objektpunkt über fortlaufende Ausgleichung der GNSS- u. LPS- Sensordaten, Visualisierung der Objektpunktzeihen (Stufe 2). Online Deformationsanalyse über Gleitenden Mittelwert, Verschiebungsschätzung und Kalmanfilter (Stufe 3). Automatische Alarmierung über kritische Werte sowie statistische Tests für ObjektpunktdeformationenGOCA-Software

16 GOCA Deformationsanalyse-Konzept Klassische Unterteilung des Überwachungsgebietes in Stabilbereich und Objektbereich Stabil-und Objektpunkte sind bei der Projektinitialisierung in der Goca-Software zu spezifizieren.

17 GOCA-Deformationsanalysesoftware Verwaltung von GOCA-Projekten (Empfängerdaten, Benutzerkoordinatensystem, Epochen-Manager). Bestimmung der Koordinaten der stabilen Referenzpunkte. Überprüfung der Stabilität der Referenzpunkte. Kontinuierliche Aufzeichnung von Objektpunkt-Zeitreihen und Visualisierung in einem Graphikfenster. Online- und Postprocessing-Filter, wie Polynome, Splines und gleitender Mittelwert und Visualisierung. Online-Abschätzung von Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung basierend auf einem Kalman-Filter. Visualisierung der Ergebnisse. Berechnung der Wahrscheinlichkeit für einen Alarm für jeden Objektpunkt basierend auf den Ergebnissen der Kalman- Filterung.

18 Testmessungen im Büro Vermessung Angst ZT

19 Zusammenfassung. In einer hochtechnisierten Welt mit immer anspruchsvolleren Aufgaben für Ingenieurwelt steigen auch die damit einergehenden Risiken für Mensch und Infrastruktur. Kleinste strukturelle Bewegungen in Bauwerken oder im Gelände können katastrophale Folgen haben. Konventionelle Überwachungsmethoden sind kostenintensiv und liefern lediglich Momentaufnahmen. Um Bewegungen komplexer Objekte in ihrer Gesamtheit kontinuierlich erfassen und beherrschen zu können, bedarf es neuer innovativer Überwachungssysteme wie GOCA. So lassen sich Gefahren frühzeitig erkennen und Bevölkerung und Infrastruktur dauerhaft schützen.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Think very much for your Attention!

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