Große und teure Bauwerke wie Tunnel, Brücken und Rohrleitungen benötigen eine regelmäßige, kostengünstige Überwachung ihrer baulichen Unversehrtheit. Dies gewährleistet Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Die Strukturüberwachung (SHM) spielt hier eine entscheidende Rolle [1], da sie einen proaktiven Ansatz bei Wartung und Überwachung verfolgt, anstatt auf Schäden zu warten und sie dann zu reparieren. Diese proaktive Vorgehensweise kann Geld sparen und ungeplante Ausfallzeiten der Struktur verhindern.
Aus Kostengründen, Unsicherheit, welche Sensoren verwendet werden sollen, und aufgrund von Schwierigkeiten bei der Interpretation von Dehnungsdaten wird die Notwendigkeit des Aufbaus einer zuverlässigen und genauen Strukturüberwachung wichtiger Infrastruktur jedoch häufig außer Acht gelassen. Dies wird zu einem Problem, wenn durch Dehnung verursachte strukturelle Schäden auftreten. Und das geschieht regelmäßig, da die zivile Infrastruktur ständigen Belastungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, die im Laufe der Zeit Verschleiß und Strukturschädigungen verursachen.
So verschlechtert sich der Zustand von Brücken durch steigendes Verkehrsaufkommen, Klimaveränderungen und widrige Witterungsbedingungen [2-3]. Auch schlechte Bauweisen, seismische Aktivität und Bautätigkeiten in unmittelbarer Nähe spielen eine Rolle [4]. Und ohne konsequente Überwachung ist es unmöglich, Fehlfunktionen und strukturelle Probleme zu erkennen oder vorherzusagen, was katastrophale Folgen haben kann. In den Vereinigten Staaten muss jede Brücke alle zwei Jahre einer Sichtprüfung unterzogen werden, um zu verhindern, dass es zu solchen Strukturproblemen kommt [5].
Laut der ASCE 2017 Infrastructure Report Card haben jedoch nahezu 10 % der Brücken in den Vereinigten Staaten irgendwie geartete Strukturprobleme, die sie anfällig machen [6]. Und in Kanada weist fast ein Drittel der rund 75.000 Autobahnbrücken strukturelle Mängel auf [7]. Wenn diese strukturellen Mängel nicht identifiziert und behoben werden, kann dies zu hohen Wartungskosten, zur Sperrung lokaler Infrastruktur und – im schlimmsten Fall – zum Einsturz eines Bauwerks und Todesfällen führen. Daher gibt es einen riesigen Markt für Technologie, die hilft, Infrastrukturverschleiß einfach und kostengünstig zu überwachen [8].