Um die Standsicherheit und Funktionstüchtigkeit bestehender Bauwerke während ihrer gesamten Lebensdauer gewährleisten zu können, sind regelmäßige Untersuchungen und Bewertungen unerlässlich. Von besonderem Interesse sind dabei zerstörungsfreie Prüfmethoden, die beispielsweise auf Verformungs- oder Frequenzmessungen an der Struktur basieren.
Im ersten Teil dieser Arbeit werden Verfahren vorgestellt, die das Potenzial handelsüblicher Digitalkameras aus dem Jahre 2015 nutzen, um solche Messungen photogrammetrisch durchzuführen. Dazu wird die Position vorgegebener Punkte der Struktur in mehreren, nacheinander aufgenommenen Fotos des unverformten und verformten Zustands zunächst in Pixeln identifiziert und anschließend in echte Längeneinheiten umgerechnet. Die hierzu nötige genaue Kenntnis der Kamera und des Abbildungsvorgangs sowie dessen Invertierung werden eingehend erläutert.
Ein numerisches Verfahren zur Systemidentifikation bildet die Methode der inversen Finiten Elemente (iFEM), die im zweiten Teil dieser Arbeit vorgestellt und weiterentwickelt wird. Einer klassischen Modellierung mit Finiten Elementen werden zusätzliche Struktur- und Lastfreiheitsgrade hinzugefügt. Diese, sowie Abweichungen der rechnerischen Lösung von Messwerten, die an der bestehenden Struktur durchgeführt werden, werden mit Kosten bestraft, die es zu minimieren gilt. Es wird eine Erweiterung präsentiert, bei der die Kostenfunktion direkt minimiert wird, was unter anderem eine Berücksichtigung von Eigenfrequenzen als zusätzliche Messwerte und die Beschränkung von Freiheitsgraden erlaubt.
Im dritten Teil der Arbeit werden zunächst in einer Reihe von Laborversuchen die Leistungsfähigkeiten und Genauigkeiten der photogrammetrischen Messmethode und der iFEM untersucht. Verformungen können mit einer Genauigkeit von ±0,2 Pixel ermittelt werden. Unter Berücksichtigung der Auflösung der verwendeten Kamera und einer Breite des Messbereichs von 30 cm entspricht dies 0,008 mm. Ebenso kann die grundsätzliche Funktionstüchtigkeit der iFEM gezeigt werden. Allerdings bleibt die Methode bei einer Reihe von Anwendungen deutlich hinter den Erwartungen zurück.
Schließlich werden die Methoden bei realen Anwendungsbeispielen eingesetzt, um ihre Praxistauglichkeit zu demonstrieren.