Structural Intelligence im Bereich Brückenmonitoring – Intelligente Echtzeit-Überwachung, Structural Health Monitoring (SHM) und Strukturanalyse von Brücken

Das Verkehrsaufkommen steigt, insbesondere der Schwerlastverkehr nimmt deutlich zu. Gleichzeitig haben immer mehr Brücken in Deutschland altersbedingte Schäden oder sind nicht für die hohe Belastung ausgelegt – Verfügbarkeit und Mobilität drohen zu sinken. Aus Kostengründen können viele der Bestandsbrücken allerdings nicht zeitnah durch Neubauten ersetzt werden. Es gilt also Lösungen zu finden, die eine sichere Überfahrt weiterhin gewährleisten, ohne dabei hohe zusätzliche Kosten zu verursachen.

Wölfel hilft Betreibern von Brückenbauwerken mit Lösungen zum Bauwerks-Monitoring oder „Structural Health Monitoring“, mögliche Schädigungen an der Struktur frühzeitig zu erkennen. Nur so kann die Lebensdauer der Bauwerke oft erheblich verlängert werden.

Schäden frühzeitig erkennen, Wartungsarbeiten optimieren, Nutzungsdauer verlängern

Entsprechend DIN 1076 müssen Brücken turnusmäßig visuell und „handnah“ geprüft werden. Durch Monitoring als additive Methode kann man valide Aussagen über die Ermüdungs- und Extrembeanspruchungen erhalten sowie den Fortschritt von Vorschädigungen sicher überwachen und damit jederzeit Sicherheit gewährleisten sowie Nutzungsdauern verlängern.

Mögliche Anwendungsgebiete

  • Abnahmemessung/Nullmessung:
    Um Vergleichswerte für spätere Messungen zu haben und Mängel frühzeitig zu erkennen, ermitteln wir bereits zu Beginn des Lebenszyklus alle relevanten Kenngrößen, darunter Einwirkungen durch Verkehr, Temperatur oder Wind sowie Widerstände (Beschleunigung, Dehnung, Neigung).
     
  • Monitoring zur Unterstützung der Nachweisführung:
    Um einen möglichst kontinuierlichen Betrieb ohne Ausfälle und Störungen sicherzustellen und die Betriebsdauer der Brücke zu verlängern, liefern wir fehlende Kennwerte für die kritischen Nachweise und begleiten messtechnisch die notwendigen Ertüchtigungsmaßnahmen.
     
  • Bauzustandsüberwachung:
    Um den sicheren Betrieb der Brückenbaustelle zu gewährleisten und den Baufortschritt zu kontrollieren, validieren wir gerechnete temporäre Bauzustände durch Messung der dazugehörigen Parameter (auch beim Rückbau).
     
  • Schadensmonitoring (z.B. im Rahmen von Nachrechnungen):
    Bei spezifischen Problemen und Schäden (z.B. Koppelfugenproblemen, Spannungsrisskorrosion, gerissenen Spanngliedern) überwachen wir den Schadensverlauf. Dies ist die Basis für die Entwicklung von effektiven Gegenmaßnahmen und hilft nach abgeschlossener Ertüchtigung, die Wirksamkeit der Maßnahmen zu überprüfen.

Die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von Brückenmonitoring auf einen Blick:

Kontinuierliche Bauwerksinformationen zur Gewährleistung der globalen Standsicherheit auch zwischen manuellen Inspektionsintervallen

Gewährleistung hoher Verfügbarkeiten durch maximale Nutzungsperioden und durch Optimierung von zulässigen Verkehrslasten und Fahrzeug-Geschwindigkeiten

Gezielte und vorausschauende Steuerung des Sanierungsbedarfs zur Reduktion der Instandhaltungskosten

Verlängerung der planmäßigen Nutzungsdauer einer Brücke ohne Sicherheitseinbußen

Sicherer Weiterbetrieb von Bestandsbauwerken bis zum Ersatz durch Neubauten

Wir haben uns auf Brückenmonitoring spezialisiert: Dienstleistungen und Systeme aus einer Hand

Basierend auf unserer tiefen Expertise in der Überwachung und Datenanalyse von komplexen Strukturen wie z.B. beim Fundamentmonitoring von Offshore-Windenergieanlagen entwickeln wir auch für Brücken maßgeschneiderte Structural-Health-Monitoring-Konzepte.

Wölfel bietet Brückenmonitoring-Lösungen über den gesamten Lebenszyklus der Brücke hinweg an. Unser Mess-Konzept für Kurzzeitmessungen und Dauerüberwachung ist modular aufgebaut: Aus einem Pool von hochwertigen und erprobten Sensoren und Messgeräten stellen wir Ihnen ein individuell auf Ihr Projekt zugeschnittenes Messsystem zusammen. Die Datenanalyse erfolgt mit intelligenten Algorithmen unter Einbezug von Betriebs- und Umgebungsbedingungen. Das Ergebnis sind konkrete Handlungsempfehlungen, die dazu beitragen, die Verfügbarkeit zu erhöhen und die Nutzungsdauer zu verlängern. Darüber hinaus können wir in unserem Monitoring Intelligence Center MIC.Bridge auch das erforderliche Reporting und die Visualisierung der Daten übernehmen.

Der Monitoring-Prozess: So finden wir mit Ihnen die für Ihr Szenario exakt passende Lösung

Case Studies

Case Study "Mittlere Mainbrücke Industriepark Höchst" 1.19 MB
Case Study "Mittlere Mainbrücke Industriepark Höchst"

Eine Spannbetonbrücke über den Main ist aufgrund von Korrosion an den Spanngliedern vorgeschädigt. Insbesondere schwerer Verkehr mit hohen  dynamischen Belastungen schädigt die Brücke überproportional und führt zu einer Reduzierung der Lebensdauer. Um einen sicheren und effizienten Betrieb
langfristig zu gewährleisten, entwickelt Wölfel Engineering ein Structural-Intelligence-Konzept zur ganzheitlichen Beurteilung der Brücke. Zur Ermittlung der dynamischen Beanspruchung wird ein Dauermonitoring-System konzipiert, installiert und betrieben. Basierend auf den Messergebnissen können wirkungsvolle Empfehlungen und Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer abgeleitet werden.

Case Study "Rheinbrücke Koblenz" 2.16 MB
Case Study "Rheinbrücke Koblenz"

Im Zuge einer Brückenprüfung werden Defizite an der Pfaffendorfer Brücke in Koblenz identifiziert. Bei der anschließenden Nachrechnung kann die Tragfähigkeit rechnerisch nicht nachgewiesen werden (Beulverhalten der Hohlkästen). Um die Verkehrslast zu reduzieren, wird die Brücke auf zwei Spuren verengt. Das ist besonders problematisch, da gleichzeitig auch die anderen beiden Rheinbrücken in Koblenz saniert werden.

Um den Verkehr bis zur Inbetriebnahme des Neubaus möglichst wieder vollständig freigeben zu können, soll die Standsicherheit gemäß Nachrechnungsrichtlinie Stufe 3 und durch Anwendung nichtlinearer Rechenmethoden (Stufe 4) nachgewiesen werden. Im Auftrag der Stadt Koblenz und in Zusammenarbeit mit Leonhardt, Andrä und Partner (LAP) hat Wölfel Engineering ein Monitoring-System konzipiert und installiert.

Structural Intelligence im Bereich Civil Engineering – Intelligente Echtzeit-Überwachung, Structural Health Monitoring (SHM) und Strukturanalyse von Bauwerken

Die Lebensdauer von Bauwerken ist nur schwer vorhersehbar, da Belastungen stark variieren und die Abnutzung nicht geradlinig verläuft. Auslegung und tatsächliche Beanspruchung weichen meist voneinander ab. Dies stellt eine große Herausforderung dar – sowohl für die Ingenieure, die für die Sicherheit der Baustruktur verantwortlich sind, als auch für die Verantwortlichen bezüglich Betrieb und Wartung.

Schäden frühzeitig erkennen, Wartungsarbeiten optimieren, Nutzungsdauer verlängern

Um den Zustand der Bauwerke zu kontrollieren und Reparaturen besser planen zu können, werden Überwachungssysteme eingesetzt, die die dynamischen Lasten sowie die daraus resultierenden Beanspruchungen und Reaktionen kontinuierlich erfassen.

Unsere Systeme erfassen allerdings nicht nur Rohdaten, sondern analysieren vielmehr den gesamten Zustand des Bauwerks unter Berücksichtigung der Betriebs- und Umgebungsbedingungen mit Hilfe von intelligenten Algorithmen (Structural Intelligence). Auf dieser Basis können anschließend konkrete Handlungsanweisungen für den Anwender abgeleitet werden. Wie genau unsere Systeme arbeiten und warum Sie Structural Intelligence einsetzen sollten erfahren Sie hier.

Unser Leistungsportfolio im Bereich Civil Engineering:

Klassische Überwachung (z. B. von Tunneln, Stützbauwerken, Lärmschutzbauwerken)

  • Erfassung und Bewertung des realen Bauwerkszustands
  • Aufzeigen von Schäden und Schwachstellen
  • Erfassung der Bauwerkslasten (Verkehrslasten, Wetter, dynamische Lasten, Belastung der Komponenten)
  • Überwachung von Schäden beziehungsweise Schwachstellen kritischer Komponenten (z.B. Brückenlager, Fahrbahnübergänge, Tragseile, Spannglieder)

Auswertung mit Hilfe von Structural Intelligence

  • Berechnung der Restlebensdauer
  • Verlängerung der Lebensdauer durch frühzeitiges Erkennen von Schäden und Optimierung des Betriebs
  • Optimierung der Inspektions- und Wartungsarbeiten sowie -intervalle (gezielte Wartung kritischer Komponenten)

Die Analyse und Visualisierung der erhobenen Daten erfolgt in unserem Monitoring Intelligence Center MIC.Construction.

MIC.Bridge und MIC.Construction – Webportale zur Fernüberwachung von Brücken und anderen Bauwerken

Unsere Monitoring Intelligence Center MIC.Bridge und MIC.Construction sind für die Fernüberwachung von Brücken und anderen Bauwerken sowie Baustellen entwickelt worden. Hier werden umfassende Informationen über die Struktur selbst sowie deren Betriebs- und Umgebungsbedingungen mit intelligenten Algorithmen ausgewertet und dem Anwender übersichtlich zur Verfügung gestellt. Er kann auf den ersten Blick erkennen, ob Grenzwerte eingehalten werden, ob und wo ein Problem auftritt, was die Ursache hierfür sein kann und welche Maßnahmen einzuleiten sind, um den Fehler zu beheben oder ein Fortschreiten zu verhindern. Es werden konkrete Handlungsempfehlungen formuliert, die dazu beitragen, die Nutzungsdauer des Bauwerks zu verlängern und die Verfügbarkeit zu erhöhen.

Grundlage für die Datenerfassung ist ein maßgeschneidertes SHM-Konzept. Die Auswertung und Archivierung der erhobenen Daten erfolgt automatisch. Die aufbereiteten Informationen werden dem Anwender in einem Dashboard zur Verfügung gestellt, Reports können auf Basis von verschiedenen Vorlagen erstellt oder individuell konfiguriert werden. Zusätzlich können Alarme definiert werden. Optional kann eine permanente Überwachung des Systems durch unsere erfahrenen Ingenieure erfolgen.


Kontaktieren Sie mich gerne persönlich

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Ich berate Sie gerne beim Erarbeiten eines individuellen Überwachungskonzepts für ihr Projekt im Bereich Civil Engineering sowie bei Fragen rund um unser Angebot an Produkten und Dienstleistungen im Bereich Structural Intelligence.

Jens Kühne

+49 931 49708208
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Wölfel ist Mitglied im gemeinnützigen Verband Pro Mobilität – Initiative für Verkehrsinfrastruktur e. V.