DE102006009447A1

DE102006009447A1 - Bearing structures diagnosing/monitoring method for building system, involves determining coordinates of markings on lower side of component of structure, and transmitting measured values in evaluation computer

Info

Publication number: DE102006009447A1
Application number: DE200610009447
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Bartels; Reinhard Steiner; Armin Dr. Ing. Waibl
Original assignee: TRAKON GES fur TRAGWERKSUEBER; Trakon Gesellschaft fur Tragwerksueberwachung Mbh Igr
Current assignee: TRAKON GESELLSCHAFT FUER TRAGWERKSUEBERWACHUNG, DE
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: DE102006009447B4

Abstract

The method involves determining coordinates of markings (35) on a lower side of a component (3) of a bearing structure (2). Measured values are transmitted and stored in an evaluation computer with an evaluation program to determine a measured value network from the coordinates of the single measured values. Load characteristic values of the bearing structure are computed with an additional load (10) from the deviations of the coordinates of the measuring values of the measured value network. An independent claim is also included for a device for diagnosis and for monitoring of a bearing structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Diagnostik und Überwachung von Tragwerken in baulichen Anlagen.The The invention relates to a method and a device for diagnostics and monitoring of structures in structures.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 29 992 A1 ist ein Verfahren zur Beseitigung von Eis oder Schnee bei Leichtgebäuden bekannt, bei dem unter anderem optische Meßmethoden zur Messung der Dicke der Schneeschicht auf einem Dach zur Anwendung kommen. Bei den optischen Meßmethoden handelt es sich beispielsweise um eine Methode unter Verwendung von Lichtschranken oder um eine Methode, bei der die Schneedicke mittels Bildverarbeitung aus einer (Stereo-)Bildaufnahme der Schneeoberfläche ermittelt wird.From the German patent application DE 101 29 992 A1 is a method for the removal of ice or snow in lightweight buildings known, among other things, optical measuring methods for measuring the thickness of the snow layer on a roof are used. The optical measuring methods are, for example, a method using light barriers or a method in which the snow thickness is determined by means of image processing from a (stereo) image recording of the snow surface.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 20 43 436 A ist eine Vorrichtung zur selbsttätigen Ermittlung des Grenzwertes oder mehrerer Werte der Belastung eines Tragwerks bekannt, wobei ein Laserstrahl und ein geeigneter Fotodetektor an dem Tragwerk so angebracht sind, daß bei einer Verbiegung des Tragwerks die Position des Lasers auf dem Fotodetektor verändert wird und so Rückschlüsse auf die Durchbiegung und auf die Belastung des Bauteils möglich sind.From the German patent application DE 20 43 436 A a device for the automatic determination of the limit value or several values of the load of a supporting structure is known, wherein a laser beam and a suitable photodetector are attached to the supporting structure in such a way that the position of the laser on the photodetector is changed during a bending of the supporting structure and thus conclusions are drawn the deflection and on the load of the component are possible.

Tragwerke in baulichen Anlagen, beispielsweise bei Hallendächern mit großer Spannweite, sind vielfältigen Umwelteinflüssen und unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Das Tragwerk hat im Falle eines Hallendaches auslegungsgemäß die Aufgabe, die Dachkonstruktion, eine wasser- und dampfdichte Dachhaut einschließlich der Entwässerungseinrichtungen und auslegungsgemäße Dachlasten zu tragen. Im Falle von starken Regenfällen führt ein Rückstau zu einer Wasserschicht von einigen cm Dicke und damit zu einer Niederschlagsdachlast von größenordnungsmäßig 50 kg/m². Bei anhaltenden Schneefällen mit zwischengeschalteten Setzungsperioden werden in höheren Lagen Deutschlands nicht selten Schneehöhen auf Flachdächern von mehr als 1m Dicke erreicht, die – je nach Verdichtung – zu einer Schneelast von größenordnungsmäßig 500 kg/m² führen kann.Structures in structures, such as hall roofs with large wingspan, are exposed to a variety of environmental influences and different loads. The structure has in the case of a hall roof design according to the task of supporting the roof construction, a waterproof and vapor-tight roof skin including the drainage facilities and design roofing loads. In the case of heavy rains, a backwater leads to a water layer of a few cm thick and thus to a precipitation roof load of the order of 50 kg / m ² . In the case of persistent snowfall with interposed settlement periods, snow depths on flat roofs of more than ¹ m thickness are often reached at higher altitudes in Germany, which - depending on compaction - can lead to a snow load of the order of 500 kg / m ² .

Die Auslegungsschneelast für Flachdächer, insbesondere an mehrere Jahrzehnte alten Gebäuden in Alpennähe wird nicht selten bei intensivem Schneefall überschritten, wenn nicht durch vorwiegend manuelles Räumen die Schneelast von Zeit zu Zeit verringert werden würde. Immer wieder auftretende Hallendacheinstürze in der Winterzeit lassen den Schluß zu, daß entweder die Auslegungsdachlasten zu gering bemessen sind bzw. diese auf Grund von Alterung oder Schädigung der Bauelemente des Hallendaches nicht mehr getragen werden oder daß die Schneeräumung nicht rechtzeitig erfolgte. In vielen Fällen kommen Menschen bei den Dacheinstürzen zu Schaden, weil eine objektive Ermittlung der Einsturzgefahr nicht gegeben ist.The Designing load for Flat roofs, in particular on several decades old buildings near the Alps is often exceeded in intense snowfall, if not by mainly manual cleaning the snow load would be reduced from time to time. always re-occurring hall roof collapses in the winter time let the Conclusion, that either the design roof loads are too small or these on Reason of aging or damage the components of the hall roof no longer be worn or that the snow removal not timely. In many cases, people come to the Dacheinstürzen to harm because an objective determination of the risk of collapse is not given is.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Diagnostik von Tragwerken in baulichen Anlagen zu schaffen, das insbesondere eine objektive Ermittlung der Einsturzgefahr und die Einleitung von geeigneten Gegenmaßnahmen erlaubt.The The object of the invention is a method and a device to provide diagnostics of structures in structures, in particular an objective determination of the risk of collapse and the Initiation of appropriate countermeasures allowed.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein mit einer geeigneten Einrichtung realisierbaren Verfahren gelöst, bei der die Koordinaten einer Vielzahl von Meßpunkten auf der Unterseite des Tragwerks mittels eines Lageerfasssungssystems ermittelt werden, die Abweichungen dieser Koordinaten von Referenzkoordinaten des jeweiligen Meßpunktes in einem Auswerterechner ermittelt und zur Dokumentation und Weiterverarbeitung gespeichert werden und daß aus den ermittelten Abweichungen nach einer im Auswerterechner hinterlegten Formel wenigstens ein Belastungskennwert errechnet wird, und daß bei Überschreitung des wenigstens einen Belastungskennwertes über einen Grenzbelastungskennwert ein Alarm generiert und mit einem entsprechenden Alarmplan abgesetzt wird. Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert.The The object of the invention is by a with a suitable device solved feasible process, where the coordinates of a plurality of measuring points on the bottom be determined by means of a position detection system, the Deviations of these coordinates from reference coordinates of the respective measuring point determined in an evaluation computer and for documentation and further processing be saved and that out the deviations determined according to a stored in the evaluation computer Formula at least one load characteristic value is calculated, and that when exceeded of the at least one load characteristic value over a limit load characteristic value Alarm generated and issued with a corresponding alarm plan becomes. The invention will be explained in more detail with reference to the figures.

In 1 ist als Beispiel für eine bauliche Anlage eine Halle 1 mit einem ein Flachdach 9 tragenden Tragwerk 2 schematisch im Schnitt dargestellt. Das Tragwerk 2 weist tragende Bauelemente 3, 4, 5, 6, 7, 8 auf, die durch die Krafteinwirkung des Daches 9 und der Zusatzlast 10 mehr oder weniger stark verformt werden. Auf der Oberseite des Daches 9 ist eine Wägezelle 40 zur Ermittlung einer punktuellen Zusatzlast vorgesehen. Ein Sensor 41 ist in der Nähe des Flachdaches 9 und des Tragwerks 2 vorgesehen. Die Erfindung sieht nicht nur einen einzigen Sensor 41 vor; es können unterschiedliche Sensoren, beispielsweise für Temperatur oder Feuchte an verschiedenen Stellen der Dachkonstruktion angeordnet sein.In 1 is an example of a structural plant a hall 1 with a flat roof 9 supporting structure 2 shown schematically in section. The structure 2 has load-bearing components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th on, by the force of the roof 9 and the additional load 10 be deformed more or less strongly. On the top of the roof 9 is a load cell 40 intended to determine a punctual additional load. A sensor 41 is near the flat roof 9 and the structure 2 intended. The invention does not only see a single sensor 41 in front; It can be arranged at different points of the roof construction, different sensors, for example, for temperature or humidity.

Jedes der in 1 dargestellten Bauelemente 3, 4, 5, 6, 7, 8 weist an seiner Unterseite eine Reihe von Marken auf, deren Koordinaten von einem Lageerfassungssystem 30 erfaßt werden. In 1 ist für jedes Bauelement 3, 4, 5, 6, 7, 8 jeweils nur eine Marke 35, 45, 55, 65, 75, 85 dargestellt; die Meßstrahlen 36, 46, 56, 66, 76, 86 sollen lediglich schematisch die berührungslose Vermessung der Marken mittels vorzugsweise optischer Verfahren des Lageerfassungssystems darstellen. Das Lageerfassungssystem 30 ist im Beispiel der 1 ortsfest bezüglich des Fußbodens 20 angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, eine Reihe von Referenzmarken an der Halle 1 anzubringen. Es ist lediglich eine Referenzmarke 100 mit einem Referenzstrahl 101 des Lageerfassungssystems 30 dargestellt.Each of the in 1 illustrated components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th has a number of marks on its underside, the coordinates of which are from a position detection system 30 be detected. In 1 is for each component 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th only one brand at a time 35 . 45 . 55 . 65 . 75 . 85 shown; the measuring beams 36 . 46 . 56 . 66 . 76 . 86 to represent only schematically the non-contact measurement of the marks by means of preferably optical methods of the position detection system. The position detection system 30 is in the example of 1 fixed with respect to the floor 20 arranged. In the context of the invention, a number of reference marks on the hall is provided 1 to install. It is just a reference mark 100 with a reference Conference jet 101 of the position detection system 30 shown.

Die Bauelemente 3, 4, 5, 6, 7, 8 weisen unterschiedliche Verformungen auf. In der Regel wird beispielsweise ein nicht geschädigtes Bauelement 5 durch die Zusatzlast 10 elastisch verformt und die auf der Mitte der Unterseite des Bauelementes 5 angeordneten Marken 55, ... liegen auf einer ebenen Einhüllenden mit einer stetigen Ableitung. Wird diese Einhüllende über einen längeren Zeitraum durch wiederkehrende Messungen beobachtet, so kann ein Fachmann diagnostizieren, ob die Verformungen reversibel sind oder ob eine Schädigung des Bauteils vorliegt.The components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th have different deformations. In general, for example, an undamaged component 5 through the additional load 10 elastically deformed and placed on the center of the bottom of the component 5 arranged brands 55 , ... lie on a flat envelope with a steady derivative. If this envelope is observed over a long period of time by means of recurring measurements, a specialist can diagnose whether the deformations are reversible or whether there is damage to the component.

Insbesondere bei Tragwerken, bei denen die horizontale Ausdehnung der Bauteile wenigstens fünfmal kleiner ist als die der vertikalen Ausdehnung, ist es für die Tragfähigkeit von entscheidender Bedeutung, daß die Bauteile sich nicht verwinden. Eine beginnende Verwindung eines Bauteils kann durch die Zusatzlast rasch vergrößert werden und zu einem Spontaneinsturz der Dachkonstruktion führen. In 1 ist ein Bauteil 6 dargestellt, bei dem es sich um ein Bauteil mit einer Verwindung handeln soll, das in seiner Mitte um seine Längsachse verdreht ist. Schon bei kleinen Verwindungen kann die Zusatzlast 10 zu einer Vergrößerung der Verwindung führen, was mit einer rapiden Abnahme der Tragfähigkeit des Bauteils 6 einher geht. Die Marken 65, ... auf der Unterseite des Bauelements liegen in diesem Fall auf einer nicht-ebenen Einhüllenden mit einer stetigen ersten Ableitung.In particular, in structures in which the horizontal extent of the components is at least five times smaller than that of the vertical extent, it is of crucial importance for the carrying capacity that the components do not twist. An incipient distortion of a component can be rapidly increased by the additional load and lead to a spontaneous collapse of the roof construction. In 1 is a component 6 shown, which is to be a component with a twist, which is twisted in its center about its longitudinal axis. Even with small twists, the additional load 10 lead to an increase in the torsion, resulting in a rapid decrease in the load capacity of the component 6 goes hand in hand. The brands 65 , ... on the underside of the component lie in this case on a non-planar envelope with a continuous first derivative.

Bei der Ermittlung und bei der Überwachung der Abweichungen der Koordinaten der Marken 65, ... von den Referenzkoordinaten des unbelasteten oder des ungeschädigten Bauteils kann vorgesehen werden, daß Abweichungen in Richtung parallel zum Fußboden 20 stärker bei der Ermittlung der Einsturzgefahr stärker berücksichtigt werden als eine gleich große Abweichung in Richtung senkrecht zum Fußboden 20.In identifying and monitoring the deviations of the coordinates of the marks 65 , ... of the reference coordinates of the unloaded or undamaged component can be provided that deviations in the direction parallel to the floor 20 be considered more strongly in determining the risk of collapse than an equally large deviation in the direction perpendicular to the floor 20 ,

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht nur möglich, elastische Verformungen, die innerhalb der Auslegungsbereiches liegen, zu ermitteln. Weist beispielsweise die erste Ableitung der Einhüllenden eine Unstetigkeit oder eine nahezu sprunghafte Änderung auf, so läßt dies – insbesondere, wenn es sich bei dem Bauteil um einen Leimholzbinder handelt, auf einen beginnenden Bruch an der Stelle der Unstetigkeit der Ableitung schließen. Nach einer entsprechenden Alarmierung durch die Einrichtung könnten dann geplante Sicherungs- und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.With the method according to the invention is it not only possible elastic deformations that lie within the design range, to investigate. For example, indicates the first derivative of the envelope a discontinuity or an almost abrupt change, this leaves - in particular, if it is a Leimholzbinder on the component, on a beginning break at the point of discontinuity of the derivative shut down. After a corresponding alert by the device could then planned preventive and countermeasures are initiated.

In 2 ist ein Meßpunktnetz 15 in einem bauwerksfesten Koordinatensystem 16 schematisch dargestellt. Die Meßpunkte gehören zu dem Marken 35, 45, ... an der Unterseite der Bauteile 3, 4, .... Die auf einer Linie liegenden Meßpunkte des Meßpunktnetzes 15 gehören jeweils zu einem länglichen Bauelement des Tragwerks. Man erkennt aus den Meßpunkten entlang der Längsseite eines Bauelements, daß die Bauelemente nicht gleichartig verformt sind und daß an unterschiedlichen Stellen des Flachdaches 2 die Werte der Durchbiegung der Bauelemente 3, 4, 5, ... unterschiedlich sind.In 2 is a measuring point network 15 in a building-fixed coordinate system 16 shown schematically. The measuring points belong to the marks 35 . 45 , ... at the bottom of the components 3 . 4 , .... The measuring points of the measuring point network lying on a line 15 each belong to an elongated structural element of the structure. It can be seen from the measuring points along the longitudinal side of a component that the components are not similarly deformed and that at different points of the flat roof 2 the values of the bending of the components 3 . 4 . 5 , ... are different.

Ein Meßpunktnetz 15, wie es in 2 schematisch dargestellt ist, wird, wenn es bei einer unbelasteteten baulichen Anlage ermittelt wurde, vorzugsweise als Referenznetz für die belastete bauliche Anlage verwendet.A measuring point network 15 as it is in 2 is shown schematically, if it was determined in an unloaded structural plant, preferably used as a reference network for the polluted construction plant.

Liegen Schädigungen in den Bauelementen vor, so äußern sich diese Schädigungen oft erst bei Belastung des Bauteile. Die gezielte Belastung von Bauteilen ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen. So ist als ein Diagnoseschritt vorgesehen, eine nahezu punktförmige, definierte Prüflast an verschiedenen Stellen des Flachdaches einwirken zu lassen und für jede Orientierung der Prüflast ein Meßpunktnetz gemäß der 2 aufzunehmen. Die experimentell ermittelten Verformungen können beispielsweise mit einer rechnerischen Simulation der Prüflast verglichen werden, woraus sich Rückschlüsse auf Ort und Art von Bauteilschäden ziehen lassen. Die Prüflast kann manuell an zu vermessenden Stellen der baulichen Anklage planiert werden; es ist im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, eine selbstfahrende und fernsteuerbare Prüflast zu verwenden, wobei die jeweilige Position der Prüflast auf der baulichen Anlage vorzugsweise mit einem Globalen Positionserfassungs-System (GPS) oder einem anderen Positionserfassungssystem ermittelt und einem nicht dargestellten Auswerterechner zusammen mit dem Meßpunktnetz zugeführt wird. Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß zusätzlich zu den Meßwerten der Koordinaten der Marken 35, 45, ... weitere Parameter des Tragwerks 2 meßtechnisch erfaßt werden. So ist im Fall einer Dachkonstruktion vorgesehen, wahlweise wenigstens eine speziell für Schneelastbestimmung ausgerüstete Wägezelle 40 auf dem Dach 9 anzuordnen, um die aktuelle, punktuelle Schneebelastung zu ermitteln. Weitere Sensoren, von denen ein Sensor 41 auf der Dachinnenseite in der Nähe des Tragwerks 2 dargestellt ist, messen beispielsweise die Temperatur am oder in der Nähe des Bauteils 6. Die Kenntnis der aktuellen Bauteiltemperatur ist besonders bei offenen Hallen und Hangaren von Bedeutung, da zum einen bestimmte Materialien temperaturabhängige Belastungsgrenze aufweisen und zum anderen bestimmte Materialien der Bauelemente des Tragwerks einen nicht zu vernachlässigenden Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen können, der zusammen mit Temperaturschwankungen zu einer Veränderung der Koordinaten des Meßpunktnetzes führt, ohne daß sich die Zusatzlast 10 geändert hätte. Die Effekte sind insbesondere bei Stahl- oder Stahlseiltragwerken zu beobachten.If there are damage in the components, these damages often only manifest themselves when the components are loaded. The targeted loading of components is provided in the context of the invention. Thus, it is provided as a diagnostic step to allow an almost punctiform, defined test load to act on different points of the flat roof and for each orientation of the test load a Meßpunktnetz according to the 2 take. The experimentally determined deformations can be compared, for example, with a mathematical simulation of the test load, from which it is possible to draw conclusions about the location and type of component damage. The test load can be leveled manually at points to be surveyed the structural indictment; However, it is also within the scope of the invention to use a self-propelled and remotely controllable test load, the respective position of the test load on the structure preferably determined with a Global Positioning System (GPS) or other position detection system and an evaluation computer, not shown together with supplied to the Meßpunktnetz. It is provided within the scope of the invention that in addition to the measured values of the coordinates of the marks 35 . 45 , ... other parameters of the structure 2 be detected by measurement. Thus, in the case of a roof construction provided, optionally at least one specially equipped for snow load determination load cell 40 on the roof 9 to determine the current, selective snow load. Other sensors, one of which is a sensor 41 on the inside of the roof near the structure 2 For example, measure the temperature at or near the component 6 , The knowledge of the current component temperature is particularly important for open halls and hangars, because on the one hand certain materials have temperature-dependent load limit and on the other certain materials of the structural elements of the structure may have a not insignificant thermal expansion coefficient, which together with temperature fluctuations to a change in the coordinator th of the Meßpunktnetzes leads without the additional load 10 would have changed. The effects are particularly noticeable in steel or steel cable structures.

Für die Diagnostik eines Flachdaches 9 hinsichtlich der Stabilität des Tragwerks 2 ist es hilfreich, als Sensoren 41 Feuchtesensoren vorzusehen, die Hinweise auf durch das Flachdach eintretendes Wasser oder Kondensationswasser geben, wodurch örtlich die Bauelemente geschädigt werden können. Werden an bestimmten Stellen des Flachdaches 9 wiederkehrend gegenüber den Nachbarmeßstellen erhöhte Feuchtigkeitswerte gemessen, so ist vorgesehen, daß der Auswerterechner einen Hinweis in Form eines Voralarmes an eine verantwortliche Person absetzt, die dann eine genauere Überprüfung der Ursachen für die Feuchtigkeit anstellen kann.For the diagnostics of a flat roof 9 regarding the stability of the structure 2 it is helpful as sensors 41 Provide moisture sensors that give evidence of entering through the flat roof water or condensation water, which locally the components can be damaged. Be in certain places of the flat roof 9 Recurring measured against the Nachbarmeßstellen increased humidity, it is provided that the analysis calculator sends a notice in the form of a pre-alarm to a responsible person, who can then do a more accurate check the causes of the moisture.

Es ist für die Erfindung unerheblich, ob das Tragwerk ein Hallendach, eine Hallendecke oder eine ein Dach oder eine Decke einer beliebigen baulichen Anlage trägt. Auch ist es unerheblich, ob es sich bei den Tragwerkslasten um Schneelasten oder um Lasten von Einrichtungsgegenständen, beispielsweise von Maschinen handelt.It is for the invention irrelevant, whether the structure is a hall roof, a Hall ceiling or a roof or ceiling of any structural plant carries. It is also irrelevant whether the structural loads are snow loads or loads of furniture, such as machinery is.

Für die experimentelle Ermittlung des Meßpunktnetzes 15 werden vorzugsweise fotogrammetrische Verfahren eingesetzt. Dabei kann es sich bei dem Lageerfassungssystem 30 beispielsweise um eine Stereocamera oder einen Laser-Scanner handeln. Die Marken 35, 45, ..., die von den Meßstrahlen 36, 46, ... getroffen werden, sind wie auch die Referenzmarken 100 vorzugsweise Marken mit rundum guten Reflexionseigenschaften. Die Marken 35, 45, ... können entweder direkt an den Bauelementen durch Schrauben, Kleben oder Nageln oder über geeignete Abstandshalter gehalten sein. Die Verwendung von Abstandshaltern ist dann erforderlich, wenn das Tragwerk 2 durch eine wie auch immer geartete Deckenverkleidung oder durch Installationen, lüftungstechnische Anlagen, Leuchten oder Krananlagen nicht direkt von dem Lageerfassungssystem einsehbar ist. Es sind auch Lasermeßverfahren bekannt, bei denen nur dafür gesorgt werden muß, daß die Oberflächen der Unterseiten der Bauteile 3, 4, 5, ... eine hinreichend gute diffuse Reflexion aufweisen. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Oberflächenbeschichtung des Tragwerks 2 erreicht werden. Derartige Lageerfassungssysteme erfassen beispielsweise Bauelementkanten, die dann für die Auswertung zur Gewinnung eines Meßwertnetzes 15 herangezogen werden können. Die Verwendung von reflektierenden Marken 35, 45, 55, ... weist den Vorteil auf, daß an die Orte der Meßpunkte keine Signal- und Versorgungsleitungen herangeführt werden müssen.For the experimental determination of the measuring point network 15 preferably photogrammetric methods are used. It may be in the position detection system 30 For example, to a stereo camera or a laser scanner act. The brands 35 . 45 , ..., those of the measuring beams 36 . 46 , ... are as well as the reference marks 100 preferably brands with completely good reflection properties. The brands 35 . 45 , ... can either be held directly on the components by screwing, gluing or nailing or by means of suitable spacers. The use of spacers is required when the structure 2 by any kind of ceiling cladding or by installations, ventilation systems, lights or crane systems is not directly visible from the position detection system. There are also laser measuring methods are known in which only care must be taken that the surfaces of the undersides of the components 3 . 4 . 5 , ... have a sufficiently good diffuse reflection. This can, for example, by a suitable surface coating of the structure 2 be achieved. Such position detection systems detect, for example, component edges, which are then used for the evaluation for obtaining a measured value network 15 can be used. The use of reflective marks 35 . 45 . 55 , ... has the advantage that no signal and supply lines must be brought to the locations of the measuring points.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Bestimmung des Meßwertnetzes 15 mittels eines an einer Wand der baulichen Anlage angeordneten Rotationslasers und an den Orten der Meßstellen an den Bauelementen 3, 4, 5, ... angeordneten fotoempfindlichen Zeilendetektoren erfolgt. Der Rotationslaser legt vorzugsweise durch den rotierenden Laserstrahl eine horizontale Ebene im Raum innerhalb der baulichen Anlage unterhalb des Tragwerks 2 fest. Die sich von den Bauelementen 3, 4, 5, ... nach unten erstreckenden Zeilendetektoren sind derart angeordnet, daß sie auch bei einer Verbiegung der Bauelemente 3, 4, 5, ... von dem rotierenden Laserstrahl getroffen werden. Über Signalkabel oder über eine kabellose Datenübertragungsstrecke wird die jeweilige Auftreffposition des Laserstrahls auf dem jeweiligen Zeilendetektor an den Auswerterechner übermittelt und aus den Meßwerten das Meßwertnetz 15 ermittelt.The invention further provides that the determination of the measured value network 15 by means of a rotary laser arranged on a wall of the structural system and at the locations of the measuring points on the components 3 . 4 . 5 ... arranged arranged photosensitive line detectors. The rotating laser preferably defines a horizontal plane through the rotating laser beam in the space within the structure beneath the structure 2 firmly. Different from the components 3 . 4 . 5 , Downwardly extending line detectors are arranged such that they also in a bending of the components 3 . 4 . 5 , ... are hit by the rotating laser beam. About signal cable or via a wireless data transmission path, the respective impact position of the laser beam is transmitted to the respective line detector to the evaluation computer and from the measured values the measured value network 15 determined.

Die beiden geschilderten Verfahren zur Bestimmung des Meßwertnetztes sind vom Ergebnis her gleichwertig. Fotogrammetrische Meßverfahren erfordern in der Regel einen höheren apparativen Aufwand beim Lageerfassungssystem 30 und einen geringen Aufwand bei der Einrichtung der Marken, während das Rotationslaserverfahren einen erheblichen Aufwand bei der Ausrüstung der einzelnen Meßpunkte auf den Bauelementen 3, 4, 5, ... mit sich bringt. Bei fotogrammetrischen Meßverfahren bietet es sich daher an, das Lageerfassungssystem nichtstationär zu betreiben. Es ist vorgesehen, bei turnusmäßigen Überprüfungen das Lageerfassungssystem immer gleich in der zu untersuchenden baulichen Anlage zu positionieren oder über die Position der Referenzmarken 100 die gemessenen Koordinaten der zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Meßwertnetze zueinander zu referenzieren. Die Zeitabstände zwischen den einzelnen Bestimmungen des Meßwertnetzes können beispielsweise bei Hallendächern Wochen und Monate in Zeiten fehlender Zusatzlast 10 oder auch nur Stunden in Zeiten hoher Schneelast und insbesondere bei Schneefall betragen. Die Gesamtheit der Koordinaten eines Meßwertnetzes werden zusammen mit einem Zeitstempel und weiteren, mit der Messung in Zusammenhang stehenden Werten in einem Auswerterechner abgespeichert.The two described methods for determining the Meßwertnetztes are equivalent in result. Photogrammetric measuring methods usually require a higher outlay on equipment in the position detection system 30 and a little effort in the establishment of the marks, while the rotary laser process a considerable effort in the equipment of the individual measuring points on the components 3 . 4 . 5 , ... brings with it. In photogrammetric measuring methods, it therefore makes sense to operate the position detection system nonstationary. It is envisaged to always position the position detection system at regular intervals in the structure to be examined or via the position of the reference marks during regular checks 100 to refer to each other the measured coordinates of the measured value networks recorded at different times. The time intervals between the individual determinations of the measured value network can be, for example, for hall roofs weeks and months in times of missing additional load 10 or even hours in times of high snow load and especially in snowfall amount. The entirety of the coordinates of a measured value network are stored together with a time stamp and further values related to the measurement in an evaluation computer.

In dem Auswerterechner werden die ermittelten Werte der Meßpunktnetze 15 in festgelegten Algorithmen ausgewertet und die Ergebnisse der Berechnungen mit in Wertetabellen abgespeicherten spezifischen Grenzwerten des Tragwerks 2 der baulichen Anlage verglichen und bei Grenzwertüberschreitungen wird eine Alarmierung nach einem Alarmplan abgesetzt. Der Alarmplan kann Maßnahmen wie "Schneeräumen auf dem Dach", "Deckenanhängelast verringern (bei Laufkränen)" oder "Sofortige Evakuierung der Halle" beinhalten. Die ermittelten Belastungskennwerte des Tragwerks geben verantwortlichen Personen eine klare Entscheidungsgrundlage für einzuleitende Maßnahmen.In the evaluation computer, the determined values of the Meßpunktnetze 15 evaluated in specified algorithms and the results of the calculations with stored in tables of values specific limits of the structure 2 the structure is compared and in the event of limit value overruns, an alarm is issued according to an alarm plan. The alarm plan may include measures such as "snow removal on the roof", "reduce overhead load (on overhead cranes)" or "immediate evacuation of the hall". The calculated load characteristics of the structure give responsible persons a clear basis for decision-making for measures to be initiated.

Verzeichnis der Abbildungen:directory of the pictures:

1: Schnitt durch das Tragwerk einer Halle mit Flachdach 1 : Section through the structure of a hall with a flat roof

2: Von einem Meßpunktnetz aufgespannte einhüllende Fläche der Unterseite eines Tragwerks einer baulichen Anlage 2 : Enveloping surface of the underside of a structure of a structural system spanned by a measuring point network

11: HalleHall
22: TragwerkStructure
33: Bauelementmodule
44: Bauelementmodule
55: Bauelementmodule
66: Bauelementmodule
77: Bauelementmodule
88th: Bauelementmodule
99: Flachdachflat roof
1010: Zusatzlastadditional load
1515: MeßpunktnetzMeßpunktnetz
1616: Koordinatensystemcoordinate system
2020: Fußbodenfloor
3030: LageerfassungssystemPosition detection system
3535: Markebrand
3636: Meßstrahlmeasuring beam
4040: Wägezelleload cell
4141: Sensorsensor
4545: Markebrand
4646: Meßstrahlmeasuring beam
5555: Markebrand
5656: Meßstrahlmeasuring beam
6565: Markebrand
6666: Meßstrahlmeasuring beam
7575: Markebrand
7676: Meßstrahlmeasuring beam
8585: Markebrand
8686: Meßstrahlmeasuring beam
100100: Referenzmarkereference mark
101101: Referenzstrahlreference beam

Claims

Method for the diagnosis and monitoring of structures and load-induced deformations of components of these structures in structures, characterized by the following method steps: Determination of the coordinates of at least three marks 35 on the bottom of a component 3 with an additional load 10 loaded structure 2 for all components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th by means of a position detection system 30 , • Transmission and storage of the measured values in an evaluation computer with an evaluation program that a Meßwertnetz 15 determined from the coordinates of the Einzelmeßwerte and this compares with a Referenzwertnetz, which is a Meßwertnetz 15 of the structure 2 without additional load 10 represents. • Calculation of load characteristics of the structure 2 the structure with an additional load 10 from the deviations of the coordinates of the measuring points of the measured value network 15 those of the corresponding reference points of the reference value network and generating an alarm with a predetermined alarm plan if at least one load characteristic value is above a corresponding limit load characteristic value.

Method for diagnosing and monitoring structures according to claim 1, characterized in that for diagnostic purposes a punctual additional load 10 is positioned at various points on the structure and for each position of the additional load 10 a measured value network 15 which is determined in the evaluation computer with a mathematical simulation of the punctual additional load 10 is compared and that in case of deviations measures for checking the components are initiated.

Method for diagnosing and monitoring supporting structures according to one of Claims 1 to 2, characterized in that, for the calculation of the load characteristic values, optionally with a weighing cell 40 determined additional load 10 and / or the temperature of individual components 6 of the structure 2 is used.

Method for diagnosing and monitoring supporting structures according to one of Claims 1-3, characterized in that a load characteristic value is the maximum distance of a measuring point of the measuring point network 15 represents a corresponding reference point.

Device for the diagnosis and monitoring of structures for implementing the method according to one of claims 1-4, characterized in that the position detection system 30 consists of a photogrammetric measuring device, the coordinates of marks 35 . 45 . 55 . 65 . 75 . 85 on the components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th determined without contact.

Device for diagnostics and monitoring of structures according to claim 5, characterized in that the photogrammetric measuring device a laser scanner is.

Device for diagnostics and monitoring of structures according to claim 5, characterized in that the photogrammetric measuring device a stereo camera is.

Device for diagnostics and monitoring of structures for implementing the method according to any one of claims 1-4, characterized in the structural plant in the vicinity of the structure 2 a horizontal surface spanning rotating laser is arranged and that on the components 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th in the places of the brands 35 . 45 . 55 . 65 . 75 . 85 vertically aligned line-shaped photodetectors are arranged, which determine the point of impingement of the rotary laser on the respective photodetector and transmitted to the evaluation computer.