Systemanalyse neugotischer Gewölbe - Teil 1: Voruntersuchungen und experimentelle Validierung

Ab Mitte des 19. Jahrhunderts bis zum Beginn des Ersten Weltkrieges wurden zahlreiche Bauwerke im neugotischen Stil ausgeführt. In der Neugotik wurden die gotischen Bauelemente mit den in der Gründerzeit geforderten Materialeinsparungen gebaut. Diese leichten und sehr dünnwandigen Gewölbe sind oftmals relativ anfällige Tragsysteme. Sie weisen systemimmanente Schadensbilder in Form signifikanter Rissbildungen in den Kappen und Bögen auf. In dem Forschungsprojekt Sicherung neugotischer Gewölbekonstruktionen werden die typischen Schadensbilder neugotischer Gewölbe mit dem Ziel analysiert, möglichst nachhaltige Sanierungsmaßnahmen zu finden. In diesem Rahmen wurden seit 2011 an einem ausgewählten Referenzbauwerk numerische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt.
Das dafür erstellte Geometriemodell der Finite-Elemente-Simulation basiert auf den Messdaten eines 3D-Laserscans, in dem alle Imperfektionen der Konstruktion enthalten sind. Für die Kalibrierung dieses numerischen Modells wurde das Systemverhalten im unkritischen Lastbereich mit einem Belastungsversuch experimentell untersucht. In diesem Beitrag werden der Projektrahmen sowie die Durchführung und Auswertung des Belastungsversuchs dargestellt. In weiteren Beiträgen werden die Übertragung geodätischer Messdaten in das numerische Modell und die Berücksichtigung der mit dem Belastungsversuch erzielten Ergebnisse innerhalb einer Simulation behandelt.

System analysis of Neo-Gothic vaults - Part 1: Preliminary investigations and experimental validation
From the middle of the 19th century until the beginning of World War I, many buildings were built in the Neo-Gothic style. In this period, Gothic elements were built regarding the former needs to save material. These lightweight and thin vaults are often relatively fragile support systems. They tend to show systemic damages in the form of significant crack patterns in the vault caps and arches. In the research project Preservation of Neo-Gothic vault structures, typical damages of Neo-Gothic vaulted structures are analyzed with the objective to find sustainable and rehabilitative measures. In this context, since 2011, numerical and experimental studies have been carried out on a reference structure. Measured values of a 3D laser scanning, including all the imperfections of the structure, provide the basis of the geometry model, created for the finite element simulation. The system behavior was studied experimentally in the non-critical load range with a load test for the calibration of this numerical model. In this paper, the project framework as well as the implementation and the evaluation of the load test are presented. In further papers, the transfer of the geodetic measurement data to the numerical model and the consideration of the load test results within a simulation will be addressed.