Brückenmonitoring: Und was es sonst noch zu instrumentieren gilt.
Klassische Messsysteme, die im Verbau zur Überwachung kritischer Bauwerksstrukturen temporär oder bei Bedarf eingesetzt werden, gibt es viele und auf diese möchte ich an dieser Stelle nicht noch einmal eingehen müssen.
Primär geht es mir bei dem Begriff Monitoring in Bezug auf monitoring „State Of The Art“ um Messszenarien, die für zukünftige Anwendung und Lösung struktureller Probleme Daten bereitstellen, die zu einer gezielten Prognose des Allgemeinzustands oder örtlicher Umgebung herangezogen werden können. Systeme, die ich klar in den Fokus von Entscheidungsträgern rücken möchte, egal inwieweit sie schon vorgeschädigt oder informiert sind.
Mit ist bewusst, dass es schon viele Profis auf diesem Bereich gibt, die sich als Profis präsentieren, aber selbst hier Projekte mit kontinuierlicher Beharrlichkeit in den Sand setzen, weil es an atypischen Grundlagen und Erfahrungen fehlt. Die Technologie ansich kann nichts dafür. Das ist aber die traurige Realität.
Es geht um Nachhaltigkeit und Sicherheit in der Bewertung kritischer Strukturen und ganzer Bauwerke, zu denen klassische Infrastukturprojekte zählen, die einen extrem hohen volkswirtschaftlichen oder kulturellen Nutzen haben, auf die wir nicht ansatzweise verzichten können, ohne dass der Wirtschaft oder dem kulturelle Erbe unserer Nation einen Schaden zugefügt wird.
Im Gegensatz zu konventionellen Messmethoden, unter denen ich elektromechanische oder -magnetische Sensoren, Schwingsaitensensoren oder mechanische Messmittel zähle – ohne die Geodäsie außer Acht zu lassen – Handelt es sich immer um Messsysteme, die aus der Geomesstechnik engl. geotechnics hergeleitete Messmittel zur Bauwerksüberwachung, die insitu (fürchterliches Wort), also am Ort des vermuteten Geschehens eingesetzt werden. Man fasst diese als SHM (structural health monitoring), zu deutsch „Baumesstechnik“ zusammen und klassifiziert diese damit.
Nun, die Baumesstechnik ist meine Herkunft und Bestimmung gleichermaßen, aus der heraus ich mir erlauben kann, meine eigenen Schlüsse auf Grundlage hoher Sachkenntnis zu ziehen.
Solche konventionellen Messysteme vorausdenkend zu konzeptionieren und in ein Monitoringkonzept schon beim Bau eines Infrasturkturbauwerkes zu planen und einzusetzen ist nicht nur inhaltlich fraglich sondern auch in seinem Ergebnis zweifelhaft anzusehen. Warum? ganz klar, weil niemand wirklich weiß, wo und wann es zu Problemen der Standfestigkeit kommen kann und wo genau sie herrühren.
Wüsste man das, würde man sich schon in der statischen Bewertung einer Ausführungsplanung intensiv mit Gegenmaßnahmen beschäftigen, ohne dabei den Kostenfaktor außer Acht zu lassen. Und ja, das liebe Geld hindert uns daran, intensives Monitoring zu betreiben, wo ein Problem noch nicht einmal ersichtlich ist.
Um die Statik eines Bauwerks berechnen zu können bedarf es etlicher Parameter und Einschätzungen die in der Vergangenheit schon öfter falsch herangezogen oder vorausgesagt wurden. Angefangen mit Qualitäten der verbauten Materialen im Beton oder Stahlkonstruktionen. Oder in der tatsächlichen Nutzungs- oder Belastungsannahme die sich über Jahrzehnte, in der ein Bauwerk im Gebrauch ist deutlich ändern kann. Das ist nicht verwunderlich, zumal die Vergabe eines Bauauftrags meistens über den Preis entschieden wird und Sondervorschläge zum wirtschaftlichen Bauen die von Zeit zu Zeit als Alternativkonzept herangezogen werden, in der Kürze der Vergabezeit nicht bewertet werden können. Somit auch Innovationen erfolgreich verhindert werden.
Was wir aber mit Sicherheit sagen können: Irgendwann kommt der Moment, wo wir noch einmal über das Ergebnis und den Fortschritt nachdenken müssen und eben diese Parameter an die neuen Gegebenheiten anpassen müssen.
Wer kann dafür kein Verständnis aufbringen?
Im Bereich eines Brückenmonitorings und auch anderenorts sehe ich aber die Glasfasermesstechnik zur Bewertung der Statik und den dauerhaft verbleibenden Veränderungen der strukturellen Integrität, die Glasfaser als zukunftsträchtige Grundlage der Messtechnik an die Möglichkeiten bereitstellt und heute so noch nicht erkannt wurden.
Zum einen liegt das an der Unwissenheit bestehender Technologien als auch am schlechten Marketing unsererseits, Highlights aus der faseroptischen Messung weit zu verbreiten. Wer die GGB® als Unternehmen kennt, hat schon davon gehört, dass sind aber noch lange nicht alle Entscheidungsträger und Bauwerksverantwortliche, zu denen ich auch Planer, Gutachter und Ämter zählen möchte.
Wie kann ein struktureller Bruch oder Einsturz vorausgesagt werden? Diese Frage wird mit indirekt an verschiedener Stelle gestellt. „Gar nicht“, sagen Bauingenieure, ja sage ich. Was bedeutet der Bruch einer Trägerkonstruktion gerade bei Spannbetonbrücken, bei denen die verspannten Seile die Hauptlast er Konstruktion aufnehmen und tragen müssen? Ein vorhersehbares strukturelles Versagen, dass sehr wohl vorhergesagt werden kann und jeder Ingenieur im Rahmen der ungeliebten Materialkunde schon mindestens einmal in einem Labor hergeleitet hat. Nämlich die Überschreitung einer Bruchdehnung, die in Zugversuchen hergeleitet werden kann und Aussage zur Tragfähigkeit eines Seils oder Follmaterial eines Trägerelements mit spezifischen Eigenschaften ermitteln kann.
Auf diesen Grundsatzdaten der Materialkonstanten basieren statische Berechnungen zur Standsicherheit des Bauwerks.
Ein Begriff aus der Glasfasermesstechnik beschreibt ein Messsystem das verteilt auf einer Messtrecke die durch den Verbau einer Glasfaser definiert wird ein oder mehrere verteilte Messwerte quasi erzeugt.
Messysteme mit unterschiedlicher Ausrichtung erzeugen entweder einen Messwert als differenzieller Dehnungsänderungswert nach Döring in Form eines Glasfaser-Stecken-Extensometers über eine Stecke oder mit verteilter Messtechnik we Brillouin oder Raman mehrere Messwerte in den Möglichkeiten der Ortsauflösung also möglicher Messpunkte entlang einer Stecke.
