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
Referenzen
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.
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.
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.
Bauingenieurwesen (Vertiefungsrichtung Altbausanierung), HTWK Leipzig, Dipl.-Ing. (FH)
Bauingenieurwesen (Vertiefungsrichtung Konstruktiver Ingenieurbau), HTWK Leipzig, M.Sc.
Dr.-Ing.: Wiss. Mitarbeiter an der HTWK Leipzig im Rahmen eines Forschungsprojektes der DFG; in Kooperation mit der Universität Siegen, Department Maschinenbau, Prof. Fritzen entstand daraus meine Dissertation im Umfeld der Strukturdynamik
DIN 4150, Teile 1 & 3: „Erschütterungsschutz im Bauwesen“
VDI 4551: „Strukturüberwachung und -beurteilung von Windenergieanlagen und Offshorestationen“
IEA Wind, Task 42: „Wind Turbine Lifetime Extension”
Innovative Ingenieurslösungen für Komfort und Kosteneffizienz
Besondere Freude bereitet es mir, Teil unseres jungen, sympathischen und extrem erfolgreichen Teams sein zu dürfen, um jeden Tag neue und spannende Projekte für unsere Kunden zu lösen! Seit 2008 „an Bord“ gab es niemals Langeweile und es begeistert mich, wie ich in all den Jahren mitgestalten und miterleben darf, wie Technologie aus dem Unternehmen Wölfel in modernen Windenergieanlagen eingesetzt wird, um die Effizienz und Umweltfreundlichkeit noch weiter zu steigern.
