01.02.2021
Montage von Ultraschallsensoren in einer Spannbetonbrücke aus den 1950er Jahren

Montage von Ultraschallsensoren in einer Spannbetonbrücke aus den 1950er Jahren

Quelle: BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen

Die instrumentierte Überwachung von Stahl- und Spannbetonbauwerken wird in Anbetracht der Alterung der Infrastruktur immer wichtiger. Viele Brücken aus den 1950er, 60er und 70er Jahren sind am Ende ihrer Lebensdauer und Belastbarkeit. Bei einigen Bauwerken ist die Nutzung nur noch aufgrund einer ständigen Überwachung überhaupt möglich. Die eingesetzten Überwachungssysteme sollen vor Versagen warnen, aber auch quantitative Werte für Lebensdauerprognosen sowie statisch/dynamische Analysen und die Nachrechnung der Tragfähigkeit liefern.

Die momentan eingesetzten Verfahren ergeben oft nur globale Informationen mit sehr beschränkten Möglichkeiten zur Bestimmung von Ort und Größe des Problems oder nur lokale Werte mit beschränkter Fähigkeit zu Aussagen bezüglich ganze Bauteile. Das maßgeblich an der BAM weiterentwickelte Verfahren des Ultraschallmonitorings hat das Potenzial, diese Lücke zu schließen – ohne die bisherigen Systeme überflüssig zu machen.

Unsere Idee von der Dauerüberwachung mit Ultraschall beruht auf mehreren Innovationen. Zum einen werden die Sensoren auch bei alten Brücken in den Beton eingebettet und liefern so robust und sensitiv Messwerte aus dem Bauwerk. Zum anderen werden zur Auswertung der Daten Verfahren aus der Erdbebenüberwachung eingesetzt, die schon sehr kleinen Änderungen im Objekte detektierbar machen. Zum Nachweis der Funktion und der Sensitivität wurden und werden zahlreiche Laborversuche durchgeführt. Der Artikel von Xin Wang und Co-Autoren, der im Rahmen des von der EU geförderten Projekts „Infrastar“ entstand, zeigt, dass das Verfahren Vorwarnung vor Rissbildung liefern kann.

Das Verfahren wird derzeit bereits an einer echten Brücke getestet und in der DFG Forschergruppe „CoDA“ weiterentwickelt. Es lässt sich ideal mit anderen Messverfahren (zum Beispiel Schallemission, Schwingungssensoren oder Faseroptik) kombinieren, um Bauwerke vollumfänglich zu überwachen und Daten für eine Tragfähigkeits- und Lebensdaueranalyse liefern.

Detection of Multiple Cracks in Four-Point Bending Tests Using the Coda Wave Interferometry Method
Xin Wang, J. Chakraborty, A. Bassil, Ernst Niederleithinger
veröffentlicht in Sensors, Band 20, Heft 7, Paper 1986, Seite 1 - 17, 2020
BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen