Brückenmonitoring
Bestandsaufnahme vs. Standsicherheitsüberwachung - fertige Systemlösungen inkusive...
Zustandsnoten der Brücken (Auszug)
(Quelle; Bundesanstalt für Straßenwesen)
Grundlage der Zustandsnote für Brückenbauwerke sind die Ergebnisse der nach DIN 1076 regelmäßig stattfindenden Bauwerksprüfungen unter Berücksichtigung der „Richtlinien zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 (RI-EBW-PRÜF)“.
Ausschlaggebend für den Bauwerkszustand sind die für die einzelnen Teilbauwerke1 (TBW) vom Bauwerksprüfer im Rahmen der Prüfung festgestellten einzelnen Schäden bzw. Mängel, die hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit bewertet und unter Nutzung moderner DV-Systeme automatisch ausgewertet und zu einer Zustandsnote von 1,0 bis 4,0 zusammengefasst werden...
2,5 – 2,9 (ausreichender Zustand),
3,0 – 3,4 (nicht ausreichender Zustand) und
3,5 – 4,0 (ungenügender Zustand).
Die Zustandsnote bildet die Grundlage für die weitere Erhaltungsplanung. Sie lässt die Dringlichkeit notwendiger Maßnahmen erkennen...
Eine Zustandsnote von 3,5 und schlechter beschreibt zwar einen „ungenügenden Bauwerkszustand“ mit der Definition: „die Standsicherheit und/oder Verkehrssicherheit sind erheblich beeinträchtigt oder nicht mehr gegeben“...
Eine Standardbrücke gibt es nicht, aber standardisierte Messverfahren die in Zusammenarbeit mit Gutachtern und Sachverständigen definiert werden können.
Aus diesem Grund begrenzen wir unsere Ausführungen auf dieser Seite mit Basisinformationen auf die Erkenntnis, dass es für alle Problemstellungen fertige Lösungen gibt, die auch ohne Umwege angewendet werden können.
Eine Standardbrücke gibt es nicht, aber standardisierte Messverfahren die in Zusammenarbeit mit Gutachtern und Sachverständigen definiert werden können. Aus diesem Grund begrenzen wir unsere Ausführungen auf dieser Seite mit Basisinformationen auf die Erkenntnis, dass es für alle Problemstellungen fertige Lösungen gibt, die auch ohne Umwege angewendet werden können.
Die aktuelle fachmännische begutachtende Sichtprüfung unserer Brückenbauwerke wird derzeit als ausreichend angesehen. Besondere beweissichernde Maßnahmen werden nur bei Bedarf durchgeführt, wenn die sichtbaren Schäden offensichtlich geworden sind und eine weitere Untersuchung voraussetzen.
Auch wenn in keiner der uns bekannten Vorschriften die Instrumentierung eines Brückenbauwerks zum Betrieb mit "ausreichend" bewerteter Bauwerke beschreibt, so ist sie doch ein wichtiges Werkzeug die Sanierungsplanung auf ein überschaubares Maß zu reduzieren und für die Zukunft planbar zu machen. Ein Umstand, den man nicht so einfach ignorieren sollte. Gerade im Zeitalter von "Smart Building" und der "Industriellen Revolution" 4.0 fragen wir uns allen Ortes, wo und wann dieser Fortschritt, der schon lange existent ist, auch an Ingenieurbauwerken zur Anwendung kommt.
Die Kosten einer Instrumentierung belaufen sich auf einen unbedeutenden Anteil einer eigentlichen Sanierung und sollten genereller Bestandteil einer Erhaltungsmaßnahme sein, so dass deren Investition immer gerechtfertigt ist. sie können im Gegensatz Aufschluss darüber bringen, in welchen Maße die Alterung und Materialermüdung über die Zeit eine unmittelbare Gefahr für die Nutzung darstellen oder in der Zukunft zum Tragen kommen könnten. Messdaten sind unmittelbar kalkulierbar und vergleichbar. Sichtprüfungen, mit Verlaub eher subjektiv zu bewerten.
Selbst ein schon vorab beschädigtes Bauwerk, dass aber noch den allgemeinen Nutzungsanforderungen entspricht, könnte mit einer Momentaufnahme auf den aktuellen Zustand definiert und fortlaufend überwacht werden.
Zusätzlich stehen schon heute Messszenarien für alle anderen Unzulänglichkeiten und Gefahren zur Verfügung, wie z.B. die absolute Blitzeismessung und Deformationsverhalten bei Schwerlasttransporten denen besondere und unmittelbare Beobachtung und kontinuierliche Aufmerksamkeit durch Erfassung geschenkt werden sollte.
Wir sprechen schon lange von Standards,
wo andere Institute und Anfänger mit mäßigem Erfolg forschen und entwickeln wollen.
Wir beobachten und fragen uns allen Ernstes: "WARUM?"
Hierbei unterscheiden wir in unserem Fachbereich nachfolgende Maßnahmenpakete, die jede für sich definierte Aufwände und Lösungen voraussetzen:
1. Baubegleitende und kontinuierlich fortgeführte Überwachungsmethode,
Die mehr aussagen, als Sichtprüfungen offensichtlicher Beschädigungen wie Abwürfe von Betonteilen oder Beschädigung von Farbanstrichen und offensichtliche Korrossionserscheinungen und Fassadenschäden. Instrumentierungen können wertfreie Sichtprüfungen auf ein Minimum reduzieren und qualifizieren, da Bauwerksbewegungen und Belastungszustände während des Brückenbetriebs von der Entstehung an, kontinuierlich erfasst und dokumentiert werden können.
Hierzu sind zuverlässige Messanlagen und bauwerkgerechte Messtechnik und eine in der Planung berücksichtigte und definierte Dateninfrastruktur einzurichten und anzuwenden. Diese Technologie stellt die GGB schon über 20 Jahre kontinuierlich modernisiert und technischen Erwartungen angepasst bereit.
2. Nachträgliche Aufrüstung zukünftiger Überwachungsmaßnahmen,
zur statischen Überwachung zum Deformationsverhalten, Dehnungsmessung in verteilter extrem langlebiger passiver Ausführung, die erst bei Bedarf oder noch im Zustand der Betriebstauglichkeit angewendet und appliziert werden. Hier sollten ausschließlich verteilte wartungsfreie Glasfasermesssysteme zum Einsatz kommen, die über ein Streckenmessgerät kontinuierlich überwacht und bei Bedarf mit hoher Orts- und Systemauslesung in Form einer unmittelbaren Messdienstleistung angefordert oder ausgeführt werden können. Im Idealfall sollten immer flächenhaft und umfassende verteilte Sensortechnik zum Einsatz kommen, weil bislang niemand im Vorfeld sagen kann, wo die erste sichtbare Beschädigung auftreten wird.
3. Unmittelbare schadensregulierende ortsnahe Instrumentierungen.
Diese erfolgen "insitu", an Stellen, die offensichtlich geworden sind und einer punktuell örtlich angebrachten Sonderüberwachung bis zur Sanierung bedürfen. Sie erfolgen aus dem Portfolio von konventionellen elektromechanischen Sensoren in digitaler oder analoger Ausführung, Diese Sensoren sollten auf Basis des Bedarfs schon lange als Standard definiert sein und in den Autobahnmeistereien lagernd bereitliegen. Die Instrumentierung ist kein Hexenwerk. Hierzu zählen Rissmonitoring, Neigungs- oder Setzungsmesssysteme, Korrosionsmessungen und Festkörperfeuchte in Verbindung von Detektion von Niedertemperaturen unter 0 °C, die zu Absprengungen von Materialien durch überfrierende oder durchdringender Nässe und thermischen Ausdehnung in den Brückenelementen führen. Kompensationsmethoden durch absolut messende, verteilte Temperaturmessung über alle elektromechanischen Messsysteme hinweg, wäre auch heute ein gebräuchlicher Standard, der den Einsatz einzelner Temperatursensoren und deren Anwendbarkeit und Vergleichbarkeit in Frage stellt aber dennoch immer noch beharrlich angewendet wird.
4. Nachrüstung Verkehrsrelevante-Sicherheitstechnik mit Sensortechnik
von Brückenbauwerken, die die Fahrbahn an sich betreffen. z.B. zur Detektion von Blowups, Rissen in Fahrbahnbelägen oder vorlaufende Blitzeiswarung an der Fahrbahnoberfläche in Verbindung meteorologischer Daten und Prognosen, oder auch Wind-Sturm-Böhen-Warnung. Dies sind Herleitungen bekannter Erfassungs- und Sensortechnologien mit dem Ansatz Informationstechnischer Auswertung und mathematischer Abgrenzung. Sie machen die Befahrung von Brücken sicher.
Moderne Sensortechnologien müssen hierfür sogar eigens in ihren Möglichkeiten technisch reduziert und für diese Anwendungen Rückentwickelt werden, um die gegebenen Anforderungen nicht zu übertreffen. Wir wissen, dass in vielerlei Hinsicht gerade da, sehr viel "Schindluder" in der Messung von Absoluttemperaturen betrieben und das Vertrauen dahingehend gänzlich zerstört wurde. Aber es gibt sie trotzdem. Die BAST hat in Erwartung einer zielführenden Technologie 4°C absolut zu erfassen schon viele Installationen der Temperaturmessung unterstützt, aber nicht das gewünschte Ergebnis erhalten. Undefinierte Langzeitdriften und mangelnde Kalibriermöglichkeiten machen die Absolutmessung einer Temperatur nahezu aussichtslos. Punktuelle Temperaturmessungen können durch Sonneneinstrahlung oder Schattenlage keine verlässlichen Daten bereitstellen. Das tut uns natürlich sehr leid, aber dennoch gibt es sie. Die selbst kalibrierende verteilte Temperaturmessung, lückenlos über die Gesamte Fahrbahn über Lägen von bis zu 40 km von einem zentralen Ort.
Auf dem selben Weg und Einsatz dieser Technologien können auch Schwerlasttransporte überwacht werden oder der Verkehrsfluss über automatische Geschwindigkeitsregelungen dem aktuellen Verkehrsaufkommen, sowie der Gefahrensituation angepasst werden. Hierzu muss man nichts mehr erforschen oder neu erfinden. Das gibt es schon lange.
Besonders kommen hier auch dynamische Schwingungsmessungen zum Einsatz die mit Geophonen gekoppelt, immer ein Ohr am Bauwerk haben sollten. Auch diese Technologie kann mit akustischer Glasfasermessung oder Hochfrequenten Loggern realisiert werden, die eine Abweichung von einem "Normal" erkennen, dokumentieren und melden.
Hierzu ist es angebracht intelligente Leitsysteme einzusetzen, die auf der Basis eines definierten Algorithmus den Verkehr steuert und Meldungen an Leitstellen absetzt. Diese Aufgaben zu übernehmen, sind wir schon lange in der Lage und haben diese Lösungen zur Bauwerksüberwachung generell zum Thema eines Datenservers mit hinterlegter Entscheidungskompetenz anwendungsfrei, umfassend und vollendet aufgearbeitet.