Schwingungsmessungen an Kirchtürmen

Die Erstellung von Schwingungsgutachten auf der Basis von Schwingungsmessungen an Kirchtürmen repräsentiert die Kernkompetenz unseres Büros, welches mittlerweile auf erfolgreiche baudynamische Analysen von 480 Kirchtürmen in Deutschland und Europa zurückblicken kann. Zu unseren prominenten Referenzobjekten zählen die Türme des Doms zu Magdeburg, der Schwarze Turm in Kronstadt oder die Kreuzkirche in Dresden.

Ausgangspunkt der Untersuchungen sind in der Regel geplante Änderungen am Geläut oder dessen Neuinstallation, welche eine Neubewertung der dynamischen Belastung des Turms erfordern. Ziel ist es, die baudynamische Verträglichkeit von Turm und Geläut nachzuweisen. Konkret sind hiermit ein resonanzfreier Betrieb des Geläuts und die Begrenzung von Turmschwingungsantworten nach Vorgaben der DIN 4178 (Glockentürme) gemeint, so dass Langzeitschäden des Turms infolge Läutens (z.B. Risse) vermieden werden.

Basis der Herangehensweise sind Schwingungsmessungen am Turm im Vorfeld der Neuinstallation mit dem primären Ziel, das mechanische System des Turms zu identifizieren, d.h. die für die Schwingungsantworten maßgeblichen Größen, nämlich Eigenfrequenzen, Schwingformen und Dämpfungen sowie die zur Prognose der Turmantwort notwendigen Übertragungsfunktionen. Auf der Grundlage dieser Größen in Verbindung mit Angaben zum Geläut (Glockenmassen, Klöppelanschlagzahlen, Läutewinkel, Formbeiwerte) werden schließlich die für den Tragwerksplaner relevanten maximalen statischen horizontalen Ersatzlasten berechnet, die Frequenzabstimmung von Turm und Geläut bewertet sowie die erwarteten Turmantworten bei Betrieb des zukünftigen Geläuts prognostiziert. Bei Nichteinhaltung der Vorgaben von DIN 4178 werden Maßnahmen zur Problemlösung vorgeschlagen und deren Auswirkungen berechnet.

Ein wesentlicher Aspekt bei der Durchführung der Schwingungsmessungen ist die Nutzung von lastangepasster Unwuchtanregung mit einer speziell für diesen Zweck konstruierten Unwuchtmaschine, welche auf dem Niveau Glockenstuhl temporär installiert wird. Nur auf diese Weise gelingt es, die Bewertung des Zusammenspiels von Turm und Geläut sowie wesentlichen nichtlinearen Einflüsse wie die Absenkung von Turmeigenfrequenzen infolge der Glockenhorizontalbelastung zu erfassen.