Brückendynamik

Methoden

Messunterstützte Strukturmechanik

Die Ausrichtung dieses Forschungsschwerpunktes bewegt sich an der Schnittstelle neuer experimenteller Messmethoden in der Statik und Dynamik und der theoretischen Lösungsmethoden für inverse Probleme.

Menscheninduzierte Schwingungen

Personeninduzierte Schwingungen, z.B. von Brücken und Decken von Hochbaukonstruktionen, sind ein aktuelles Problem in der Forschung. Einer der Hauptgründe dafür ist bei Fußgängerbrücken die aktuelle Tendenz, die Materialien immer stärker auszunutzen und neue Materialkombinationen zu verwenden, um schlankere, elegantere Bauwerke mit kleineren Querschnittsabmessungen und größeren Spannweiten zu realisieren. Meistens führt dies zu einer Verringerung der Steifigkeit und Masse der Struktur und damit zu kleineren, resonanzgefährdeten Eigenfrequenzen bei größeren Amplituden der Bewegungsgrößen infolge der Personenanregungen. Auch bei Decken im Hochbau spielt deren Schwingungsempfindlichkeit eine immer größere Rolle. Dies erklärt sich mit nutzungsbedingten Anforderungen durch zunehmend erschütterungsempfindlichere Geräte, z.B. in der Forschung und Entwicklung, Medizin, bei Computerzentren und in der Mikrosystemtechnik. Die Erschütterungen am Aufstellort solcher Geräte sind für den menschlichen Körper in der Regel nicht fühlbar, können allerdings schon bei sehr kleinen Amplituden den Betrieb der Geräte signifikant beeinträchtigen.

Zentral für die richtige Auslegung der Baustrukturen und damit von hoher gesellschaftlicher Relevanz ist daher die verlässliche Abschätzung der von Menschen induzierten dynamischen Strukturanregungen. Sie entstehen vor allem durch rhythmische Bewegungen des menschlichen Körpers, wie zum Beispiel Gehen, Laufen, Rennen, Hüpfen oder durch isolierte Stoßbelastungen, wie z.B. aus Einzelsprüngen. Hierzu werden die vom Menschen auf den Untergrund übertragenen Kräfte systematisch für Strukturberechnungen untersucht, um sie aufgrund der heutzutage erhöhten Genauigkeitsanforderungen unter Berücksichtigung der Mensch-Struktur-Interaktion und anderer Einflussfaktoren, wie z.B. das Schuhwerk, Bodeneigenschaften und Größe/Geschlecht des Probanden, umfassender charakterisieren zu können. Die experimentellen Untersuchungen der Bodenreaktionskräfte erfolgen in Kooperation mit dem Institut für Sportwissenschaft in einem sehr gut ausgestatteten Lauflabor. Eingesetzt werden hierfür u.a. stationäre und mobile Kraftmessplatten, Videoaufnahmen mit computergestützter Analyse und elektromyographische Signale. Weitere experimentelle und numerische dynamische Untersuchungen erfolgen an Versuchsaufbauten und an realen Strukturen im laufenden Betrieb.