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Die dauerhafte messtechnische Überwachung von Brückenbauwerken ist nach wie vor eine neuartige Verfahrensweise zur Bestimmung des Ist-Zustandes von Tragwerken. Der Fachbereich 7.2 Ingenieurbau der BAM befasst sich seit mittlerweise mehr als 25 Jahren mit der Entwicklung von Methoden und Verfahren dieser Form der Bauwerksüberwachung. Die damit verbundene Tätigkeit umfasst die Beschreibung theoretischer Grundlagen, die Entwicklung von Algorithmen zur Erfassung, Bearbeitung und Auswertung von Messsignalen, die Bewertung der Ergebnisse bezüglich Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Restnutzungsdauer und nicht zuletzt die Untersuchung und Verifizierung der praktischen Anwendbarkeit.
Dabei standen insbesondere die sogenannten dynamischen Verfahren im Blickpunkt der Aktivitäten. Ursprünglich zur Überwachung von rotierenden Maschinenkomponenten entwickelt und dann auch erfolgreich zur Überwachung von Bauteilen der Flugzeug-, Raumfahrt- und Automobilindustrie weiterentwickelt, weckten diese Verfahren weltweit das Interesse der sich mit der Sicherheit bestehender Baukonstruktionen befassenden Wissenschaftler und Ingenieure.
Ein beachtenswertes Projekt der BAM in diesem Zusammenhang ist die Dauerüberwachung der Westendbrücke in Berlin, das Mitte der 90er Jahre von der damaligen Senatsverwaltung für Stadtentwicklung von Berlin (ehemals Bauen, Wohnen und Verkehr) in Auftrag gegeben und über viele Jahre gefördert wurde. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden am Beispiel dieses Projektes, das sich wie ein roter Faden durch die Entwicklungsgeschichte des Monitorings an der BAM zieht, die Motivationen und Zielstellungen dargelegt, das Überwachungssystem vorgestellt und die gemachten Erfahrungen anhand einiger Ergebnisse erläutert. In einem weiteren Kapitel wird ein Ausblick auf die Zukunft des Monitorings mit angepassten Zielvorstellungen, neuen Methodiken und Strategien geworfen.
Prototypes of wind turbines of the megawatt dass are to be built and tested until 2008 within a German offshore wind energy test field in the North Sea (ALPHA VENTUS). To ensure a high operational reliability of offshore wind turbines with economically acceptable repair and maintenance efforts, comprehensive diagnosis and supervision concepts are required. Automatic monitoring Systems will be an essential part of such concepts. Because of the fact, that during Operation there will be static and dynamic interaction between the components ‘structure’, ‘machinery’ and ‘blades’ it is necessary to develop the monitoring techniques in an overall concept. These monitoring Systems are supposed to be applied for the design and testing as well as for the Operation and maintenance phases. In the paper the developed approaches for the measurement of actions and the condition monitoring of all components of an offshore wind energy plant will be shown.
In the context of national innovative project IMO-WIND, an integrated long term monitoring System was installed on a prototype of an offshore wind turbine System of 5 megawatt dass. The Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) was responsible for development of the SHM System. It consists of a signal acquisition System and a Signal processing and management System.
The signal acquisition System is composed of 14 acceleration sensors, 110 strain gauges and 4 inclination sensors, installed at the tripod foundation and the tower. It began to work in August 2007. In order to investigate the structural dynamic properties, extract efficient damage index and manage huge amounts of Vibration Signals and analysis results, an automated signal processing and management Software System is developed in LabVIEW® environment. It includes functions such as automated Operational Modal Analysis (OMA) on the basis of Stochastic Subspace Identification (SSI) method and poly-reference Least-Squares Complex Frequency Domain (p-LSCF) approach, investigation of environmental/operational effects on structural dynamic properties under operational conditions, features extraction using Principal Component Regression (PCR) and Multiple Linear Regression (MLR) as well as data/result management and visualization.
Besides, this paper also presents variations of structural modal parameters of a wind turbine system under complex environmental/operational conditions. Comparison of modal parameters automatically extracted by SSI method and poly-reference p-LSCF approach indicates that the latter method provides more stable modal identification results ffom the viewpoint of long term OMA. Subsequently, the influences of temperature, wind velocity, rotation speed and nacelle direction on modal parameters are generally discussed. Finally, variations of indentified modal parameters during two years are presented.