Lückenloses Monitoring: Smarte Überwachungstechnologie von Bilfinger hilft beim Sicherheits-Check von Brücken

15.07.2019

  • Bilfinger adaptiert Schallemissionsüberwachung für Brückenbauten
  • Kosteneffizientes Verfahren bietet Alternative zur konventionellen Zustandsüberwachung
  • Intelligente Technologie ermöglicht Return on Investment bereits nach einem Jahr

Betriebssicherheit von Brücken ist ein hohes Gut – allerdings ist die Instandhaltung und Schadenprävention angesichts von circa 130.000 Brücken in Deutschland eine echte Herausforderung für Straßenmeistereien und Verkehrsbetriebe. Der Hauptgrund: Jede Brücke im Bestand wurde bereits beim Bau für eine bestimmte Zahl an Lkw und Pkw sowie Gewichtsbelastungen ausgelegt. Seither ist jedoch das Verkehrsaufkommen deutlicher gestiegen als seinerzeit angenommen wurde. Darüber hinaus hat die tägliche Belastung durch das Gewicht der Fahrzeuge weiter zugenommen.

Vor dem Hintergrund dieser erhöhten technischen Beanspruchung sind viele Brücken heute stärker und früher beschädigt als beim Bau angenommen wurde, und ihre Nutzungsdauer verringert sich dementsprechend. Gerade unter diesen Bedingungen gilt es, weiterhin zu gewährleisten, dass eine Brücke die geltenden Anforderungen an Statik und Sicherheit erfüllt. Zu diesem Zweck haben sich aufwendige und kostenintensive visuelle Untersuchungen im Rahmen zyklischer Überprüfungen durch Gutachter als gängiges Verfahren etabliert. Je nach Brücke können leicht pro visueller Prüfung Kosten von 10.000 bis 20.000 Euro anfallen. Hinzu kommt der Effekt, dass die Prüfzyklen teils nur wenige Wochen auseinanderliegen dürfen, um Sperrungen einzelner Fahrspuren oder ganzer Brücken zu vermeiden.

Kombination aus Sensorik, umfangreicher Datenbasis und smarter Datenanalyse

Bilfinger leistet Brückenbetreibern effiziente Unterstützung. Für das lückenlose Monitoring haben die Experten für Industriedienstleistungen und Maintenance ein bewährtes Verfahren aus dem Bereich wiederkehrender Prüfungen, deren Anwendungsfelder noch vielfältiger sind, in der Industrie adaptiert. Durch die Schallemissionsprüfung lässt sich der Zeitbedarf für Prüfungen ohne lange Stillstände signifikant verkürzen. Das Grundprinzip: Jeder feine Riss und jede kleinste Veränderung in der Struktur eines Bauwerks emittiert bei ihrem Entstehen Schallemissionen. Das führt dazu, dass jegliche Spannungsentladung hörbar ist und eindeutige Rückschlüsse über den Zustand des Materials zulässt. Brücken gelten als einer der komplexesten Anwendungsfälle der Technologie, u.a. da Beton den Schall anders überträgt als Stahl. Um potenzielle Schäden zweifelsfrei als Signalquellen orten zu können, werden an der Brücke Sensoren installiert, die in der Lage sind, Laufzeitunterschiede der eingehenden Signale zu erfassen. Durch Rückrechnung der unterschiedlichen Ankunftszeiten an den Sensoren ist eine präzise Ortung der Quelle möglich.

Neben der eingesetzten Sensortechnik ist die intelligente Datenauswertung eine zweite wichtige Säule beim Dauermonitoring von Brückenkonstruktionen. Damit ein störungsfreies Bild von den relevanten Geräuschen erzeugt werden kann, werden potenzielle Störgeräusche wie beispielsweise ein Fluss unter der Brücke oder Fledermäuse in der Datenbank gespeichert und vom Computer herausgefiltert. Zudem sind Signalmuster für Schädigungen und sicherheitsrelevante Ereignisse in der Datenbank hinterlegt, so dass das System lediglich in diesen Fällen Alarm schlägt.

Sicherheit und Kosteneffizienz im Einklang

Je nach den örtlichen Gegebenheiten installiert Bilfinger im konkreten Anwendungsfall zwischen 50 und 100 Sensoren an einer Brücke. Die Übertragung der Signale an einen Signalerfassungsrechner liefert eine Vorinterpretation. Erst nach der Datenfernübertragung an Bilfinger Noell in Würzburg erfolgt dort die detaillierte Interpretation und Klassifikation des Signals auf einer fundierten Wissensbasis. Nach einem Ampelprinzip werden verschiedene Diagnosen anhand des Farbschemas grün, gelb oder rot als unkritisch, überprüfungsrelevant oder kritisch bewertet und entsprechende weitere Maßnahmen veranlasst.

„Brückensicherheit ist ein Thema, das die Öffentlichkeit gerade dann intensiv beschäftigt, wenn aus Sicherheitsgründen Brückensperrungen notwendig sind“, erklärt Dr. Ronald Hepper, Vorsitzender der Geschäftsführung von Bilfinger Noell. „Neben der engmaschigen Sicherheitsprüfung bildet die Schallemissionsüberwachung ein kosteneffizientes Verfahren für Straßenmeistereien und Verkehrsbetriebe. Je nach Zyklusintervall der Brücke liegt der Return on Investment unter einem Jahr.“