GGU-Fallbeispiel Aufgabe
Meßprogramm w Dreikomponentenmessung der Schwinggeschwindigkeit und des Schwingweges w Meßwertaufnahme ohne und mit Geläut einzelner und aller Glocken w Meßwertaufnahme in 4 Meßebenen am Glockenturm sowie in einer Meßebene am Kirchenschiff w Registrierung mit Ein- und Ausschwingvorgängen Ergebnisse Die Meßergebnisse besagen folgendes: { Die Glocken sind für die Schwingungen des Turmes maßgebend; die Schwingamplituden sind ohne Geläut wesentlich kleiner (maximal gemessener Ruheschwingweg unter 0,02 mm) als mit Geläut (maximal gemessener Wert 0,47 mm, siehe Abb. 1b). { Die beiden leichten Glocken bewirken jeweils eine etwa 5-fach stärkere Schwingung als die mittlere Ruheschwingung. Bei der schwersten Glocke ist die Schwingamplitude 40-mal stärker als die der Ruheschwingung. Die Schwingamplitude durch das Geläut aller Glocken zusammen liegt nur rund 30 % über der durch die schwerste Glocke. { Die Glocken regen den Turm v.a. in ihrer eigenen Schwingrichtung, d.h. quer zur Kirchenlängsachse an. Die anderen Schwingkomponenten sind solange bedeutungslos, wie die Glocken ordnungsgemäß orientiert und befestigt sind. Die orthogonale horizontale Schwingrichtung (längs der Kirchenachse) wird gegenüber der mittleren Ruheschwingung maximal um den Faktor 3 und die vertikale um den Faktor 2 erhöht. { Die Schwingamplituden nehmen bei Geläut bedingt durch die Anregungshöhe, der Turmverankerung im Baugrund und der Massenverteilung des Turmes von unten nach oben stark zu (siehe Abb. 1b). Dies gilt auch für die Ruheschwingung. { Die Schwingamplituden am Glockenturm und am direkt benachbarten Mauerwerk des Kirchenschiffes sind identisch. D.h., daß beide Gebäudeteile kraftschlüssig miteinander verbunden sind und die Schwingungen auch auf das Mauerwerk der Kirche übertragen werden. { Die größte Glocke regt den Turm nahezu monofrequent mit der dreifachen Läutfrequenz (1,08 Hz) an (siehe Abb. 2, T1 und F1). Der Turm wird dadurch in seiner Eigenschwingung angeregt. Es kommt zur Resonanzüberhöhung des wenig schwingungsgedämpften Turmes um mindestens einen Faktor 3 (siehe Abb. 2, T1, Anstieg des Betrages des Schwingweges im Zeitabschnitt C). { Bei Anregung durch das Geläut aller Glocken kommt es zu Schwebungen mit entsprechenden Amplitudenüberhöhungen durch konstruktive Interferenz bis zu 30% gegenüber der schwersten Glocke (siehe Abb. 2, T2). Aus dem Amplitudenspektrum (Abb. 2, F2) sind die nahe beieinanderliegen Anregungsfrequenzen der Glocken und ihr Beitrag zum Schwingweg ersichtlich. Die Eigenschwingung des Turmes ist hier aus der Einhüllenden dieser Kurve mit etwa 1,15 Hz gut abschätzbar. Der aus der Ruheschwingung ermittelte Resonanzwert stimmt damit nahezu überein. Die dreifachen Läutfrequenzen der Glocken liegen sehr nahe an der Eigenschwingung des Turmes. { Zur Bewertung der Meßwerte kann die DIN 4150, Teil 3 "Erschütterungen im Bauwesen, Einwirkungen auf bauliche Anlagen" nur bedingt herangezogen werden, da die dort genannten Anhaltswerte für Gebäude mit ruhender Beanspruchung gelten und bei Gebäuden mit dynamischer Beanspruchung diese entsprechend stärker bemessen wurden. Allerdings handelt es sich hier um ein kritischer zu betrachtendes historisch wertvolles Bauwerk. Es erscheint deshalb gerechtfertigt den DIN-Anhaltswert für stationäre Schwingungen im obersten Stockwerk von 5 mm/sek horizontaler Schwinggeschwindigkeit als Maximalwert heranzuziehen. Der höchste gemessene Wert bei Geläut aller Glocken liegt in der obersten Meßebene bei 3 mm/sek also noch unterhalb dieses DIN-Anhaltswertes. { Ein Abschalten der schwersten Glocke bringt eine Sicherheitsreserve gegenüber dem DIN-Anhaltswert um einen Faktor 5.
Fazit
Kostengrößenordnung des angesprochenen Umfangs |
