Simulationsverbesserung durch gezielte dynamische In-situ Versuche für Boden und Bauwerk

Mittels dynamischen In-situ Untersuchungen an bestehenden Bauwerken besteht die Möglichkeit, realitätsnahe mathematische Modelle für die Simulation zu erstellen und präzise Aussagen über das Verhalten im linearen Bereich zu treffen. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen die Anwendung von dynamischen in-situ Versuchen mit dem Reaktionsmassenerreger VICTORIA zur Ermittlung des tatsächlichen Tragwerkszustandes und Bestimmung der dynamischen Bodenverhältnisse. Bei dem betrachteten Gebäude handelt es sich um ein bestehendes Containment das zu einem Transferlager für radioaktive Materialien umgebaut werden soll und in einer Region mit hohem Erdbebengefährdungspotential situiert ist. Die Messungen am Gebäude erfolgten unter direkter Anregung mit dem Schwingungsgenerator durch Frequenzsweeps und einem Rauschsignal. Neben dem Eigenschwingverhalten des Containments (Eigenfrequenzen, Eigenformen und modale Dämpfungszahlen) wurden Transferfunktionen ermittelt und für die Simulation aufbereitet. Mittels experimenteller Modalanalyse konnten sechs Eigenschwingzustände (Moden) im Bereich von 8 - 20 Hz identifiziert werden. Das "model - updating" erfolgte unter Minimierung einer Zielfunktion, welche die Differenzen zwischen gemessenen und berechneten modalen Parametern repräsentiert. Als veränderbare Systemparameter des erstellten FE- Modells wurden die Bodenfedern und Systemsteifigkeiten herangezogen. Dadurch konnte ein sehr wirklichkeitsnahes Rechenmodell für das Containment erstellt werden. Zur Ermittlung der dynamischen Bodenparameter wurde die Rayleighwellen- Dispersionsmessung angewandt. Zur Durchführung der Phasengeschwindigkeitsmessungen wurden Frequenzsweeps (sinusförmige Kräfte) mit dem Schwingungsgenerator induziert und die Phasendifferenz in einem Ausbreitungsprofil berechnet. Mit der ermittelten Rayleigh - Wellengeschwindigkeiten als Funktion der Frequenz bzw. der effektiven Tiefe und Kenntnis der lokalen Bodeneigenfrequenzen stehen wesentliche Parameter für die Beschreibung der Einwirkungsseite im Lastfall Erdbeben zur Verfügung.