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NDT.net Issue - 2013-05 - NEWS

Autobahnbrücken als intelligente Bauwerke


BAM Federal Institute for Materials Research and Testing1256, Berlin [Germany]
NEWS  
NDT.net Journal
Issue: 2013-05
Angesicht eines alternden Brückenbestands, aber knapper werdender Ressourcen, stellt sich die Frage, wie man den Erhalt und die Sanierung von Brücken optimieren kann. In zwei gemeinsamen Forschungsprojekten der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und der TU München werden deshalb neue Konzepte in Verbindung mit einer Studie an einer Straßenbrücke im Raum München erarbeitet.

Das Ziel der Projekte ist die zuverlässigkeitsbasierte Zustandsbewertung und -prognose einer Brücke in Echtzeit, um sagen zu können, was die optimalen Maßnahmen für Erhalt und Sanierung dieses Bauwerks sind. Im Klartext: Die Ingenieure greifen auf eine Vielzahl von statistischen Daten sowie auf physikalische und chemische Modelle zurück, auf deren Grundlage dann die Zuverlässigkeit berechnet und vorausgesagt wird.

Die Zustandsbewertung der Brücke wird permanent durch Bauwerksinformationen aktualisiert, zum Beispiel durch Mess- und Inspektionsdaten. Darüber hinaus möchten die Wissenschaftler eine Kosten-Nutzen-Analyse erarbeiten. Das Ziel ist dabei eine klare Aussage: Diese Schäden treten auf, diese Belastung hält das Bauwerk noch aus, und dies würde eine Sanierung jetzt kosten im Vergleich zu einer Instandsetzung zu einem späteren Zeitpunkt. Oder: Diese Brückensanierung kann man verschieben,und das Geld für eine dringendere Sanierung einsetzen. Die Projekte werden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) durch das bundesweite Forschungsprogramm „Straße im 21. Jahrhunderts“ im Rahmen des Forschungsschwerpunktes „Intelligente Bauwerke“ gefördert.

In der Regel wird in Deutschland jede Brücke alle sechs Jahre untersucht. Meist geschieht dies von erfahrenen Ingenieuren per Sichtprüfung. Sie geben dann eine qualitative Zustandsbewertung ab. Je mehr Informationen dem Ingenieur zur Verfügung stehen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit eines größeren Schadens. „An Stahlbrücken kann ich mit dem bloßen Auge Risse ab etwa 120 Millimeter Länge relativ zuverlässig erkennen“, sagt der BAM-Wissenschaftler und Ingenieur Sebastian Thöns. „Mit speziellen Verfahren sehe ich aber auch schon Risse von nur zehn Millimeter Länge zuverlässig.“ Es ist nachvollziehbar, dass es für jedes Bauwerk besser ist, wenn Schäden möglichst frühzeitig erkannt werden. Neuartige, auch zum Teil an der BAM entwickelte Sensoren, wie faseroptische Sensoren, drahtlose Sensorennetzwerke oder Sensorfelder und auch eine Stromversorgung ohne Kabel und Batterie mit piezoelektrischen Minigeneratoren in den Brückenbauteilen, können darüber hinaus zur Fernüberwachung beitragen und Bauwerksinformationen liefern.

Am Ende der Projekte fließen sämtliche Daten und Konzepte zusammen. „Wir werden somit eine umfassende Studie zur Zustandsbewertung auf der Grundlage der Zuverlässigkeitstheorie entwickeln. Die Zustandsbewertung wird ständig durch die aktuellen Bauwerksinformationen angepasst. Das ist mit diesen Methoden bisher einmalig“, sagt Thöns.

In Zukunft könnten intelligente Brücken gebaut oder nachträglich mit diesen Eigenschaften ausgestattet werden. Sebastian Thöns hat für ein anderes Bauwerk − eine Offshore-Windenergieanlage − mit einem ähnlichen Konzept errechnet, dass durch den Einsatz von Sensoren die erwarteten Kosten für das Erhaltungsmanagement langfristig um bis zu 50 Prozent sinken können - inklusive der Anfangsinvestitionen in die neue Technik.

Kontakt:
Dr. Sebastian Thöns
Abt. 7 Bauwerkssicherheit: http://www.bam.de/de/kompetenzen/fachabteilungen/abteilung_7
E-Mail: sebastian.thoens@bam.de

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