Modellierung und Laboruntersuchung der Dämpfung von Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBG) in Membran-Fassadenelementen mit einem photogrammetrischen Dehnungsmesssystem

Eike Barnefske, Friedrich Keller, Artjom Klimaschewski, Kai Schramme, Annette Bögle, Harald Sternberg

doi:10.12902/zfv-0170-2017

Zusammenfassung

Gebäude mit intelligenten Membranelementen als Fassade reagieren auf Licht- und Windeinflüsse durch selbstständiges Anpassen der Verhüllung. Das selbstständige Verhüllen schont die Umwelt und trägt zu einem optimalen Gebäudeklima bei. Zur Minimierung des Verschleißes der Membran muss die Membrandehnung kontrolliert und die Spannkraft angepasst werden. Für die Bestimmung von Materialdehnungen unter Laborbedingungen ist das photogrammetrische Dehnungsmesssystem GOM ARAMIS ein etabliertes Messsystem. An Gebäudefassaden aus Membranen können Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBG) installiert und Materialdehnungen bestimmt werden. Die Installation der FBG-Sensoren führt zu einer Membranversteifung und gedämpfte Dehnungen werden gemessen. Diese Arbeit untersucht den Einsatz von FBG-Sensoren und ARAMIS für Dehnungsmessungen bei Membran-Fassaden. Die Dämpfung der FBG-Sensoren wird mittels einer linearen Übergangsfunktion und einem nicht-linearen künstlichen neuronalen Netz (KNN) modelliert und getestet.

Summary

Buildings with intelligent façades made of membrane elements respond to the influences of light and wind by automatically adopting their envelope. The automated covering reanalyzed by stretching the membrane, contributes to an eco-friendly and optimal climate inside the building. To minimize the wearing of the membrane at any state, the strain of the membrane is monitored and the clamping force is controlled. ARAMIS is a standard method for measuring material expansion under laboratory conditions. Fiber-Bragg-Grating-sensors (FBG) can be installed on a building façade made of membranes and allow the measurement of strain within the membrane. The installation of sensors causes stiffening, which will be registered as a subdued expansion by the FBG sensors. This work investigates the use of FBG sensors and ARAMIS for strain measurements of membrane façades. The subdued expansion of the FBG sensor is modeled by a linear transfer function and a non-linear artificial neural network (ANN).