Mit Messungen können kritische Bereiche von Brücken direkt identifiziert werden

Überwachung von Brücken mit elektrischen Messverfahren

Nach dem Einsturz der Morandi-Autobahnbrücke in Genua sind die Zustände deutscher Brücken in den Fokus geraten. Vielen Menschen fallen plötzlich überall Risse, Abplatzungen, Rostfahnen oder scheinbar große Verformungen auf. Aber wann ist ein Schaden wirklich bedrohlich?

Bild: shutterstock_Fexel

Die „Rügenbrücke“ ist eine dreispurige Hochbrücke und wurde 2007 fertiggestellt.

Wenn Brücken in einer Bauwerksprüfung nach DIN 1076 „Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Überwachung und Prüfung“ auffällig geworden sind, wird eine sogenannte objektbezogene Schadensanalyse (OSA) als Ergänzung durchgeführt. Sie erfasst die Schäden, die weiter untersucht werden müssen, empfiehlt geeignete Maßnahmen und bewertet verschiedene Sanierungskonzepte, einschließlich der Konsequenzen bei Nichtinstandsetzung. Den sachkundigen Ingenieuren helfen bei der Durchführung Richtlinien, z.B. für die Erhaltung von Ingenieurbauwerken (RI-ERH-ING), veröffentlicht vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).

Die meisten Schäden sind unkritisch, weil sie durch regelmäßige Kontrollen bekannt sind, und der Schadensfortschritt somit gut dokumentiert ist. Wird ein Schadensbild als schwerwiegend bewertet, wird die Tragfähigkeit des Bauwerks im Rahmen der OSA rechnerisch neu bewertet. Im schlimmsten Fall kann der Fachingenieur kurzfristig Gewichtsbeschränkungen oder Brückensperrungen veranlassen.

Bleiben bei komplexen oder unklaren Schäden Unsicherheiten, können experimentelle Methoden die rechnerische Tragwerksanalyse unterstützen. Berechnungen basieren immer auf Modellen und Annahmen, die sinngemäß auf der sicheren Seite abgeschätzt werden müssen. Zerstörungsarme und zerstörungsfreie Untersuchungsmethoden können dabei bereits wertvolle Informationen zur Verbesserung der Annahmen liefern. Direkte Bewertungen z.B. der Lagerbedingungen, des tatsächlichen Lastabtrags oder der Ausnutzung einzelner Bauteile erhält man, wenn die Reaktionen unter Last direkt am Bauwerk gemessen werden können.

Bild: privat

Prof. Dr.-Ing. Marc Gutermann von der Hochschule Bremen.

Mit Messungen während des normalen Betriebs oder während sogenannter Belastungsversuche mit kontrollierter externen Belastung können die Rechenmodelle verbessert, zulässige Belastungen direkt bestimmt und kritische Bereiche identifiziert werden. Sind letztere bekannt, ist es zusätzlich möglich, sie mit Messtechnik so auszustatten, dass das Bauwerk permanent überwacht wird. Das Monitoringsystem kann bei Überschreitung von vorher definierten Grenzwerten automatisch Alarme auslösen und Maßnahmen bis hin zur Brückensperrung via Ampelanlage steuern.

Hierzu können eine Vielzahl von elektrischen Messverfahren eingesetzt werden, wie z.B. Dehnungsmessstreifen (DMS), die bei bekanntem Material direkt die aktuelle Beanspruchung der Bauteile auswerten lassen. Auch hier helfen Richtlinien, den richtigen DMS für die jeweilige Aufgabe auszuwählen (VDI- Richtlinienreihe VDI/VDE 2635), bzw. das Personal für die Installation und Auswertung zu qualifizieren (Richtlinie VDI/VDE 2636), da beides die Qualität der Messergebnisse beeinflusst.

Letztendlich müssen die Schäden aber auch bei einer erfolgreichen Strukturanalyse zur Wahrung der Dauerhaftigkeit saniert werden, damit die Gebrauchstauglichkeit und Standsicherheit des Bauwerks während der Restnutzungszeit erhalten bleiben.

Informationen zum Autor: Prof. Dr.-Ing. Marc Gutermann von der Hochschule Bremen ist spezialisiert auf das Themengebiet „Tragwerklehre und Experimentelle Statik“ und ist Vorsitzender des GMA-Fachausschusses 2.12 „Strukturanalyse und Überwachung in der Bautechnik“ im VDI.

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