Ingenieurbauwerke - Konzepte zur leistungsfähigen Sensordatenüberwachung

摘要

Derzeit beruht das Erhaltungsmanagement von Brücken vornehmlich auf turnusmäßigen visuellen Bauwerksprüfungen. Schäden werden häufig erst entdeckt, wenn sie offensichtlich sind - was unwirtschaftlich ist. Schäden und kritische Reaktionen des Bauwerks kündigen sich allerdings oftmals schon im Inneren der Struktur, in nicht einsehbaren Bereichen und durch die tatsächlich vorliegenden, aber oft nicht genau bekannten Einwirkungen auf das Bauwerk an. Bestands- und Neubau-Brücken sollten daher in der Lage sein, bereits frühzeitig und ergänzend zu den Bauwerksprüfungen Auskunft über ihren Zustand und dessen Entwicklung geben zu können. Benötigt werden hierzu flexible und modular anpassbare Systeme zur messtechnischen Unterstützung in und am Bauwerk, differenzierte Bewertungsverfahren und ein entsprechend erweitertes Erhaltungsmanagement. Hinsichtlich einer messtechnischen Instrumentierung am Bauwerk sind zum einen leistungsfähige und dauerhafte Sensorik zur Erfassung von Einwirkungen und Bauteilreaktionen an diesem sowie zum anderen eine intelligente Messdatenverarbeitung zur Plausibilisierung, Fusion, Interpolation und Reduktion von Sensordatenströmen vor Ort erforderlich. Der Beitrag fasst im Rahmen aktueller Forschung untersuchte Ansätze und Realisierungsmöglichkeiten zur Sensordatenanalyse und -Überwachung - wie sie insbesondere zur Sicherstellung belastlastbarer, stark fehlerminimierter Zustandsinformationen erforderlich sind - unter praktischen Gesichtspunkten einer Umsetzung bei der Überwachung von Brückenbauwerken zusammen. Verschiedene Verfahrensansätze werden hinsichtlich Einsatzbereich, Aufwand und Nutzen diskutiert. Die gewonnenen Erkenntnisse sind von allgemeiner Bedeutung und daher auf andere Bereiche des Erhaltungsmanagements von Infrastruktur übertragbar.%At present, bridge maintenance management typically consists of regular visual building inspections. Structural damage frequently remains undiscovered until it becomes clearly visible - a situation which makes little economic sense. However, it is often the case that damage and critical reactions to a bridge's internal structure occur in inaccessible and concealed places, and are caused by actual but often unknown effects on the construction. Existing as well as newly-constructed bridges should therefore be able to provide information about their condition and development at an early stage in addition to the building inspections. To achieve this, flexible and adaptable modular systems are required in and on the bridge structures to provide measurement-technology support, together with differentiated evaluation procedures and a correspondingly enlarged maintenance management programme. On the one hand, the instrumentation required must consist of capable and durable sensor technology to register the exposure on the structures and the reactions of individual structural components, on the other hand smart measurement data processing to ensure the plausibility, fusion, interpolation and reduction of sensor data streams in situ is necessary. This article summarizes approaches and prospects of realization to a high-capable sensor data analysis and monitoring concept - especially in the context of needed securing reliable information with a minimized margin of error about the condition of a structure - which have been examined in the context of current research with a focus on practical aspects of implementation monitoring bridge structures. The discussion examines various methodical approaches with regard to areas of application and input-to-benefit-ratio. The findings of this article are of general interest and therefore transferable to other areas of infrastructure maintenance management.