HBM liefert belastbare Messergebnisse: Darauf bauen GRASSL Ingenieure in der Infrastruktur-Überwachung

Tag für Tag ist die Verkehrsinfrastruktur immensen Belastungen sowie internen und externen Faktoren ausgesetzt, die zu ihrer Ermüdung führen. Um schwere Schäden zu vermeiden und Problemstellen rechtzeitig zu erkennen, müssen Bauwerke daher regelmäßig überprüft werden. Dies übernehmen Experten, wie das Ingenieurbüro GRASSL.

In Modellrechnungen machen sie sich auf die Suche nach möglichen Schwachstellen. In bestimmten Fällen empfehlen die Ingenieure anschließend, ihre Berechnungsergebnisse durch Langzeitmessungen unter Realbedingungen an den betreffenden Bauwerken zu überprüfen. Dadurch eröffnen sich dem Auftraggeber häufig weitere Optionen, die die angespannten Finanzen der öffentlichen Hand oftmals entlasten.

Das Ingenieurbüro GRASSL hat in HBM einen Partner gefunden, der leistungsfähige Messlösungen zur Infrastruktur-Überwachung im Komplettpaket liefert. Zwei von den Teams des Ingenieurbüros und HBM Service & Support gemeinsam erarbeitete Monitoring-Systeme liefern bereits belastbare Messergebnisse.

Problem

Ein Großteil der deutschen Verkehrsinfrastruktur ist veraltet und sanierungsbedürftig. Oder Bauwerke müssen aus Gründen der Sicherheit sogar ersetzt werden. Der Zustand der in die Jahre gekommenen Verkehrsinfrastruktur muss daher regelmäßig geprüft werden.

Lösung

HBM Service & Support bietet schlüsselfertige Messlösungen für eine effiziente Infrastruktur-Überwachung. Das international tätige Ingenieurbüro GRASSL hat sich daher für das Komplettpaket an Messtechnik inklusive dazugehörender Services von HBM entschieden.

Ergebnisse

Individuelle Messlösungen von HBM Service & Support ermöglichen es GRASSL Ingenieure, zuverlässige Langzeit-Messungen an den denkmalgeschützten Viadukten Graskeller und Mönkedammfleet der Hamburger Hochbahn durchzuführen. Anhand der Ergebnisse können die beratenden Bauingenieure anschließend belastbare Empfehlungen zu deren Zukunft aussprechen.

Worauf es bei Infrastruktur-Überwachung ankommt

In den 1960er bis 1980er Jahren ist ein Großteil der deutschen Verkehrsinfrastruktur entstanden. Zahlreiche Verkehrswege, insbesondere im Schienenverkehr, sind sogar deutlich älter. Zudem hat sich das Verkehrsaufkommen signifikant erhöht. Die betagten Bauwerke müssen daher sorgfältig geprüft werden, um mögliche Defizite rechtzeitig zu erkennen.

Die Experten von GRASSL Ingenieure führen dazu zunächst entsprechend der gesetzlichen Bestimmungen Modellrechnungen mit den in den geltenden Nachrechnungsrichtlinien vorgegebenen Sicherheitsfaktoren durch. Anhand der Ergebnisse können sie anschließend Aussagen über die Tragfähigkeit eines Bauwerks, die theoretische weitere Nutzungsdauer, nötige Ertüchtigungsmaßnahmen oder die Notwendigkeit eines Ersatzneubaus treffen.

Langzeitmessungen zur Validierung der Modellrechnungen

So aussagekräftig und zuverlässig die Prognosen zur Nutzungsdauer und Risikobeurteilungen auf Basis der durchgeführten Modellrechnungen auch sind: In einigen Fällen empfehlen die Bauingenieure von GRASSL Ingenieure, die in den Richtlinien vorgesehenen Langzeitmessungen eines Bauwerks unter realen Bedingungen auf Basis der Ergebnisse der Modellrechnungen durchzuführen.

Oftmals zeigt sich bei der realitätsnahen Prüfung, dass die tatsächliche Restnutzungsdauer einer Brücke über der zuvor im Modell errechneten liegt. Oder aber ein aufgrund der Modellrechnungen nötig erscheinender Ersatzneubau kann entfallen, da sich ein Bauwerk durch gezielte Ertüchtigungen doch noch längere Zeit sicher nutzen lässt. Für Auftraggeber bedeutet dies deutlich geringere Kosten, Verkehrsteilnehmern bleiben damit häufig lästige Verkehrsbehinderungen erspart.

Im Rahmen der Nachrechnungen von den Stahlüberbauten der Viadukte Graskeller und Mönkedammfleet der Hamburger Hochbahn führt ein Team des Ingenieurbüros GRASSL für ihren Auftraggeber Langzeitmessungen durch. HBM Service & Support unterstützt die Ingenieure dabei mit einer maßgeschneiderten Überwachungslösung und den dazu gehörenden Dienstleistungen.

Eine sichere Zukunft für die denkmalgeschützten Graskeller & Mönkedammfleet Viadukte

DMS-Installation an den Tragwerkselementen

Im Auftrag der Hamburger Hochbahn AG prüft das Ingenieurbüro GRASSL die im Jahre 1911 erbauten Viadukte Graskeller und Mönkedammfleet. Dieser Teil der U-Bahn der Hansestadt steht unter Denkmalschutz und soll ab 2021 Instand gesetzt werden. Aufschluss über den dazu nötigen Aufwand gibt die Langzeitmessung von GRASSL Ingenieure und HBM am Bauwerk.

Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Tatsache dar, dass die zu überwachenden Überbauten der Viadukte aus Bauteilen mit einer Vielzahl verschiedener Querschnitte bestehen, die nicht verschweißt, sondern vernietet wurden. Die Ermittlung realitätsnaher Spannungen für die durchzuführenden Berechnungen gestaltet sich damit überaus komplex.

Entsprechend sorgfältig ermittelte das Ingenieurbüro GRASSL in einem umfangreichen Monitoringkonzept die relevanten Messstellen, die zur messtechnischen Erfassung der tatsächlichen Beanspruchung der Brücke notwendig sind. Auf Basis dieser Angaben wählten die Experten für das Structural Health Monitoring von HBM die benötigten Messtechnik-Komponenten aus.

Ertüchtigung nach Maß auf Basis zuverlässiger Messdaten

Innerhalb von nur vier Wochen installierte das HBM-Team an zwei Messabschnitten insgesamt 69 Linear-Dehnungsmessstreifen, eine DMS-Rosette und vier Temperaturmessstellen PT100 zur Bereinigung der temperaturinduzierten Messfehler bei den aufgezeichneten Dehnungen. Die Messstellen waren vom Ingenieurbüro GRASSL dabei so vorgegeben, dass signifikante Änderungen der Messgrößen, die durch normale Betriebsbedingungen verursacht werden, erfasst und ausgewertet werden können. Diese Daten können dann als Indiz für weitere Schädigungen oder strukturelle Änderungen im Tragsystem herangezogen werden.

Mithilfe von 1.000 Metern Messkabel wurden die Sensoren anschließend an je einen Schaltschrank pro Abschnitt angebunden. Hier garantieren insgesamt zwei DMS-Messverstärker QuantumX MX1615B und drei SomatXR MX1615B-R Messverstärker im robusten Design die präzise und sichere Datenerfassung. Alle Messdaten werden 24 Stunden am Tag mit der Messdatenerfassungssoftware catman AP von HBM aufgezeichnet und auf einem zentralen Messrechner gespeichert. Unmittelbar vor Ort werden die Rohdaten statistisch weiterverarbeitet.

Die wichtigsten aggregierten Daten, wie z.B. Rainflow klassierte Daten, werden anschließend automatisch über eine mobile LTE-Datenanbindung an das Ingenieurbüro zur Analyse übertragen. Zudem ist dadurch jederzeit ein Remotezugriff möglich, um den Zustand der Messanlage zu prüfen und Messdaten live zu analysieren.

Trotz des knappen Timings konnten die Probemessungen an den Viadukten Mönkedammfleet und Graskeller mit definierter Last und Laststellung planmäßig durchgeführt werden. Danach starteten die Langzeitmessungen zur messtechnischen Erfassung der tatsächlichen Beanspruchung an den relevanten Stellen.

Nach dem Ende des Infrastruktur Monitorings Anfang 2021 treffen die Experten des Ingenieurbüros anhand der ermittelten Dehnung des Stahls unter ihrer realen Verkehrslast eine Prognose für die Bauwerke. Basierend auf den von GRASSL Ingenieure ermittelten Ergebnissen können die beiden Baudenkmäler danach fit für die Zukunft gemacht werden.

Verbindung der Sensoren mithilfe von Messkabeln an die Messverstärker

Aufzeichnung der Messdaten mithilfe der Messdatenerfassungssoftware catman AP

Bauingenieure setzen auf die Erfahrung und das Know-how von HBM Service & Support

Bei der Langzeitmessung an den beiden Viadukten der Hamburger Hochbahn überzeugten die qualifizierten und zertifizierten Projektingenieure für maßgeschneiderte Überwachungslösungen für Bauingenieure von HBM die beratenden Ingenieure des Ingenieurbüros GRASSL umfassend. Und das nicht nur mit schlüsselfertigen Lösungen zur Infrastruktur-Überwachung und deren professioneller Vor-Ort-Installation aus einer Hand. Sondern angesichts des engen Timings auch durch Erfahrung, die verfügbaren personellen Ressourcen von HBM sowie die Tatsache, jederzeit einen kompetenten Ansprechpartner bei HBM zu haben.

Über das Ingenieurbüro GRASSL

Seit über 70 Jahren ist das Ingenieurbüro GRASSL im konstruktiven Ingenieurbau tätig. Insbesondere die Leistungen zur Überprüfung und Begutachtung von Bauwerken der beratenden Ingenieure und zugelassenen Prüfingenieure sind international gefragt. Heute beschäftigt das Ingenieurbüro GRASSL an acht Standorten rund 200 Mitarbeiter.